BTC背后的技术分析——什么是比特币区块链？

BTC背后的技术分析——什么是比特币区块链？

加密鼠尾草

2022-07-19 16:25 广东

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比特币区块链是比特币 (BTC) 和区块链的合并。 2008 年，被称为中本聪的一个人或一群人创建了比特币协议，以在中心化实体失败时分散对货币的控制。 一份名为比特币白皮书的出版物概述了一组定义新型分布式数据库的计算规则：区块链。 该网络于 2009 年 1 月启动。

最著名的加密货币比特币是为其创建区块链技术的加密货币。 与美元一样，加密货币是一种数字交换方式，它使用密码学来监督货币单位的创建并验证金融转移。

比特币区块链指的是存储在信息“块”中的数据，然后这些数据以永久“链”的形式链接在一起。 区块是特定时间段内比特币交易的集合。 块的堆栈彼此堆叠，每个新块都依赖于先前的块。 于是，形成了区块链，产生了“区块链”一词。

每次添加新块时，之前的块都不可修改。 这确保了每个区块随着时间的推移更加安全，这是比特币技术如何改变银行和金融交易方式的一个例子。

然而，比特币区块链不仅仅是一种加密货币：它是构建大多数加密货币（包括比特币）的技术。 比特币区块链是独一无二的，因为它确保所有交易都是准确的。 区块链中的每一个动作都会被记录下来，网络中不会遗漏任何内容。 一旦一个动作被记录并存储在其中一个块中，它就会被加盖时间戳并受到保护，整个记录可供系统中的任何人使用。

比特币区块链也是去中心化的，这意味着它不存储在一台主计算机上或由一家公司控制。 它分布在网络中的许多计算机上。

在比特币区块链中，有称为哈希的代码。 哈希对于区块链中的每个块都是唯一的。 散列允许每个网络用户识别每个块并引导他们在链中的移动，因为每个块都有自己的散列和前一个块的散列。

考虑到后者，区块链的关键部分包括记录、块、散列和链。 区块记录和交易记录是区块链中的两种记录。 一个区块包含最新的比特币交易，这些交易尚未记录在任何先前的区块中。 交易记录包括资产、价格和所有权数据，这些数据在所有节点上以秒为单位进行记录、批准和结算。

本质上，哈希是通过在区块链网络中转换任意长度的输入数据而生成的固定长度的字符串。 区块类似于分类帐或记录簿中的一页，而链是网络中链接在一起的链接链。 片。

比特币区块链的小故事

1991年，Stuart Haber和W. Scott Stornetta在他们的论文《How to Timestamp Digital Documents》中提出了区块链技术的概念。 在本文中，他们解释了使用连续的时间戳链来安全地记录信息。

比特币的创建主要是为了促进比特币加密货币的交换。 然而，早期采用者和发明者很快发现它具有更大的潜力。 考虑到这一点，他们设计了比特币的区块链来存储更多关于硬币移动的数据。

比特币技术使用点对点 (P2P) 交易，允许它在没有任何银行或第三方管理每笔金融交易的情况下工作。 它允许在线支付直接从一方发送到另一方，而无需通过任何金融机构。

术语对等意味着作为网络一部分的计算机彼此平等，没有“特殊”节点，所有节点都分担提供网络服务的负担。 它由数千个运行该协议的比特币节点组成。 该协议负责构建和保护区块链。

点对点网络的形成是可能的，因为用户的数据与他们交互的个人或实体相关比特币定义，他们负责保持分布式网络的正常运行。 然后，有关个人或实体的信息从他们的比特币钱包传递到他们的位置和 IP 地址，代表点对点比特币交互。

使比特币区块链工作需要什么？

比特币代表了一种数字化的、无需信任的货币形式，也是一种去中心化金融服务的运动。 在比特币出现之前，需要一个受信任的第三方来保存分类账——一个公司或个人财务数据的记录系统——跟踪谁拥有多少。 每个人都有比特币网络账本的副本，因此不需要第三方。

每笔比特币交易都发生在比特币区块链网络上，比特币区块链网络是比特币挖掘和散列的数字空间。 哈希能力是您的计算机或硬件用于执行和解决各种哈希算法的处理能力。 这些算法用于创建新的加密货币并允许它们相互交易。 这个过程称为挖矿。

通常，比特币所有者通过加密货币交易所购买他们的加密货币供应，这是一个促进比特币和其他加密货币交易的平台。 去中心化账本是区块链网络不可或缺的一部分。 后者表明比特币是一种软件，一组参与者执行不同任务的过程。

区块链是分布在区块链计算机系统网络中的经常性交易的数字分类账。 链上的每个区块都包含多个交易，每当区块链上发生新交易时，该交易的记录就会添加到每个参与者的分类账中。

这个分布式数据库由多个参与者使用称为分布式分类帐技术（DLT）的技术进行管理。 区块链是一种 DLT，其中使用称为哈希的不可变加密签名记录交易。 然后交易被组织成块。 每个新区块都包含前一个区块的哈希值，有效地将它们链接在一起，这就是分布式账本通常被称为区块链的原因。

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区块链充当跟踪每笔比特币交易并自我验证的分类帐，这意味着整个节点网络——参与网络的不同计算机——将不断检查和保护每一个动作。 这就是“矿工”进入游戏的地方：他们的计算机承担维护链条的重任，因此获得比特币奖励。 这些规则统称为比特币协议。

比特币矿工是指通过解决复杂的数学问题来铸币的高性能计算机。 矿工是特定于网络的机器，可以验证所有交易并阻止任何恶意行为者。 比特币矿工将尽可能多的交易编译成一个块，然后验证该块并使用数学方法将其添加到先前块的链中。 为了向网络提供计算能力，矿工将获得新铸造的比特币。

比特币区块链如何运作？

区块链是一种数据库，它是以电子方式存储在计算机系统上的信息集合。 数据库、信息或数据中保存的内容通常以表格格式构建，以便于搜索和过滤信息。 数据库旨在存储大量信息，许多用户可以随时轻松快速地访问、过滤和编辑这些信息。

为此，广泛的数据库将数据存储在由功能强大的计算机组成的服务器上。 这些服务器可以使用数百或数千台计算机来构建。 为什么？ 具有许多用户同时访问数据库所需的计算存储和能力。 这也是与数据库的区别，比如说，像存储云的驱动器。

以下是区块链与数据库的不同之处。 第一个区别是数据的结构。 数据库将数据结构化为表，而区块链将信息收集到组中，称为块，保存数据集。 每个区块都有特定的存储容量，当它被填充时，它会与前一个填充的区块链接，形成一条数据链。 这就是它被称为区块链的原因：数以百万计的数据填充块链接在一起。

该系统意味着每个区块链都是一个更复杂的数据库，因为在去中心化系统中实施时，它会创建不可逆的数据链。 当一个块被填充时，它是不可变的并成为时间线的一部分，因此链上的每个块在添加到链中时都有一个准确的时间戳。

因此，区块链的目标是让数字信息被记录和分发，而不是被编辑。 这就是为什么它本身不是数据库。 一旦填满并锁定，任何人都无法更改。 随着比特币技术的出现，区块链有了第一次实际应用。

降低风险

使用区块链网络有很多优势。 第一，链条的准确性。 作为区块链一部分的交易必须得到数千台计算机的批准。 这消除了所有人员参与验证，这意味着更少的人为错误和更准确的信息记录。

但是，如果网络上的其中一台计算机计算错误怎么办？ 错误只会出现在区块链的一个副本中。 要传播它，至少 51% 的网络需要有相同的错误，这是不太可能的。

另一个优势是区块链消除了对第三方验证器的需求。 比特币网络的任何成员都可以随时检查和验证区块链。

区块链数据是分散的，这意味着它不存储在中央位置，而是在庞大的计算机网络中复制和传播。 这使得任何人都很难篡改数据，因为例如，Kicker 需要访问所有网络才能完全破坏它。

最后，区块链的一个重要部分是，虽然任何有互联网连接的人都可以看到网络交易历史的列表和交易的访问细节，但没有人可以访问有关进行这些交易的用户的身份信息。 此外，每次记录交易时，都会通过网络对其进行验证，这意味着组成交易的数千台计算机确认购买细节是正确的。

区块链和银行业

区块链的工作方式与传统银行截然不同，因为它是 100% 去中心化的，并依赖数千台计算机来验证其交易。 这意味着它全年无休，每天 24/7 运行。 所有比特币区块链最显着的优势是它们的透明度，因为区块链充当比特币网络中每笔交易的公共分类账。

其他区别是交易可以短至 15 分钟或长达一个多小时，具体取决于网络拥塞情况。 信用卡付款和支票存款可能需要 24 到 72 小时。

比特币区块链的费用各不相同，通常从 0 美元到 50 美元不等。 虽然手续费与转账金额无关，但取决于当时的网络环境和交易的数据量大小。 由于比特币区块链上的一个区块可能只包含一兆字节 (MB) 的数据，因此单个区块中包含的交易数量是有限制的。

另一个区别是交易的方式。 虽然区块链允许任何有互联网连接的人转账，但银行要求你有一个账户、一部手机或一台电脑。

所有这些差异使区块链技术成为传统金融和银行业的巨大颠覆者。 它们是防篡改和去中心化的固定链，不仅可以降低成本，还可以创建一个透明的网络，让用户感到被授权和安全。

区块链的局限性

尽管区块链有很多好处，但它也有其缺点。 首先是当网络上的用户太多时，区块链会变慢。 由于其共识工作方法，它也更难扩展。

另一个限制是区块链中的数据是不可变的，一旦写入就无法返回并更改前一个块。 有些人可能认为这是一种需要自我维护的模仿，这意味着用户必须维护自己的钱包，否则他们就有失去访问权限的风险。

一个很大的限制是区块链技术不成熟。 此外，它不提供与其他区块链和其他金融系统的互操作性，并且难以集成到遗留系统中。

技能提高

闪电网络

闪电网络 (LN) 允许参与者使用他们的数字钱包在彼此之间转移比特币而无需支付任何费用。 第二层被添加到比特币网络，以实现各方之间发生在区块链之外的交易，称为链下交易。 第二层在不损害任何原始区块链的去中心化或安全特性的情况下增加了吞吐量。

闪电网络通过在分布式数据库中的两个用户之间创建支付通道来定义链下交易，这样他们就可以在没有所有其他用户收到他们的消息的情况下相互交易。

它被认为是加密货币世界的游戏规则改变者，因为它旨在加速交易处理并降低与比特币区块链相关的成本。 它于 2015 年构思，目前正在进一步开发和激活。

然而，研究人员警告说，随着闪电网络的发展，它将成为攻击者更具吸引力的目标。 如果用户不小心，发展中的支付网络上的比特币可能被盗，未来资产安全可能难以保障。

据耶路撒冷希伯来大学的专家称，目前锁定在闪电网络支付通道中的比特币，目前价值约 900 万美元的比特币，可能会被攻击者洗劫一空。 虽然这个缺陷可能很严重，但研究人员乐观地认为，从长远来看，它是可以修复的。

隔离见证

隔离见证，或 SegWit，指的是比特币如何在区块链中维护交易数据的过程变化。 Segregated是隔离的意思，witness是交易的签名。 它的创建是为了更新数据在比特币区块链上的存储方式。 这允许网络在单个块中保存更多交易，从而增加交易吞吐量。 在 2015 年发布更新代码后，SegWit 于 2017 年 8 月在比特币上启用。

SegWit 通过从比特币交易中删除签名数据来增加区块链的块大小限制。 当部分交易被删除时，空间被释放，同时向链中添加更多交易的能力也是如此。

SegWit不仅提高了比特币的交易处理速度，还解决了协议中允许节点篡改网络交易延展性问题（TXID）的弱点。 通过从块的输入字段中删除所谓的“签名数据”或“见证数据”，Segwit 增加了可以放入块中的交易数量并修复了交易延展性缺陷。

在比特币网络上，SegWit 更新于 2017 年 8 月作为软分叉引入。软分叉是一种向后兼容的更新，允许升级的节点与未升级的节点进行通信。 软分叉通常包含与现有规则不冲突的新规则。 然而，由于运行节点的成本高昂比特币定义，特别是在发展中国家，升级于 2017 年 11 月 8 日被搁置。

直根

比特币核心开发者 Greg Maxwell 于 2018 年 1 月提出了 Taproot 改进。三年后的 2021 年 6 月 12 日，在矿工的支持信号下开采的区块已经达到 90% 的大关。 这意味着在整个两年期开采的 2,016 个区块中，有 1,815 个是满意的。 每周时间框架有一些矿工留下的编码数据，以证明他们对升级的支持。

Taproot 是一个软分叉，它改进了比特币的脚本以增强隐私并增加网络的匿名性。 当用户不使用 Taproot 时，任何人都可以检测到交易。 使用 Taproot 时，他们可以“隐藏”他们的交易。 Taproot 甚至可以完全隐藏 Bitcoin Script 的运行。 截至 2020 年 10 月，Taproot 与比特币核心库合并。

该网络最显着的变化之一是用 Schnorr 签名取代了比特币当前的椭圆曲线数字签名技术 (ECDSA)。 ECDSA 技术从随机生成的私钥生成公钥，这使得无法从比特币地址或公钥中确定私钥。 此外，Schnorr 签名将通过使交易更快、更小来释放比特币网络上的空间和带宽。

Schnorr 签名可以通过允许离散日志合约 (DLC) 来帮助简化比特币区块链上的复杂智能合约。 DLC 是一项向比特币添加智能合约实施的提案，允许构建简单、安全且易于使用的区块链预言机。

它还可以帮助扩展第二层支付渠道，例如闪电网络，它允许在比特币网络上进行即时交易。