区块链:BTC 背后的技术解析——什么是比特币区块链？_加密货币

比特币区块链是比特币和区块链的融合。一个或一群被称为中本聪的人在2008年创建了比特币协议，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计算规则，这些规则确定了一种新型分布式数据库：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之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手段，它使用加密技术来监督货币单位的建立并验证财务转移。

比特币区块链是指存储在信息“块”中的数据，然后在永久“链”中链接在一起。区块是特定时期的比特币交易的集合。成堆的块堆叠在一起，每个新块都依赖于以前的块。结果，形成了一条区块链，从而产生了“区块链”一词。

每次添加新块时，都会使之前的块不可修改。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加密货币：它是大多数加密货币所建立的技术。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被记录下来，网络中没有任何遗漏。一旦一个动作被记录并存储在其中一个信息块中，它就会被加盖时间戳和保护，并且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中或由一家公司控制。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、哈希和链。区块记录和交易记录是区块链中的两种记录。一个区块包含尚未记录在任何先前区块中的最新比特币交易。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，哈希是在区块链网络中对任意长度的输入数据进行变换后生成的固定长度的字符串，块类似于账本或记录簿中的页面，链是指在网络中链接在一起的块。

比特币区块链的小故事

1991年，StuartHaber和W.ScottStornetta在他们的论文“如何为数字文档加时间戳”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的不仅仅是关于代币运动的数据。

比特币技术使用点对点(P2P)交易，使其无需任何银行或第三方来管理每笔金融活动即可运作。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。它由运行该协议的数千个比特币节点组成。该协议负责建立和保护区块链。

点对点网络的形成是可能的，因为用户的数据与他们正在与之交互的人或实体有关，并且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会从他们的比特币钱包传递到他们的位置和IP地址，这代表了点对点的比特币交互。

使比特币区块链工作需要什么？

比特币代表了一种数字化、无需信任的货币形式，同时也是一种去中心化金融服务的运动。在比特币之前，需要一个受信任的第三方来保存分类账——公司或个人财务数据的记录保存系统——来记录谁拥有多少。每个人都有一份比特币网络的账本副本，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中，这是比特币挖矿和哈希发电发生的数字空间。散列能力是您的计算机或硬件用来执行和解决各种散列算法的处理能力。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的组成部分。后者表明比特币是一个软件，是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重复交易的数字分类账。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一种称为分布式账本技术(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。然后将交易组织成块。每个新块都包含前一个块的哈希，有效地将它们链接在一起，这就是为什么分布式账本通常被称为区块链的原因。

区块链作为一个分类账，跟踪每笔比特币交易，并且是自我验证的，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”参与游戏的地方：他们的计算机承担了维护链的繁重工作，因此获得了比特币作为奖励。这些规则统称为比特币协议。

比特币矿工指的是解决复杂数学问题以铸造硬币的高性能计算机。矿工是网络专用机器，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区块，然后验证该区块并使用数学方法将其添加到先前区块的链中。为了向网络提供计算能力，矿工以新铸造的比特币获得报酬。

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的集合。保存在数据库、信息或数据中的内容通常以表格格式结构化，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成百上千台计算机构建。为什么？拥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，比方说，类似存储云的驱动器。

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。数据库将数据构造成表格，而区块链将信息收集到组中，称为块，保存数据集。每个块都有一个特定的存储容量，当它被填充时，它会链接到前一个填充的块上，形成一条数据链。这就是为什么它被称为区块链：数百万个充满数据的块被链接在一起。

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

因此，区块链的目标是允许记录和分发数字信息，但不能编辑。这就是为什么它本身不是数据库的原因。一旦它被填满并被锁住，任何人都无法改变它。随着比特币技术的出现，区块链有了它的第一个实际应用。

降低风险

使用区块链网络有很多优势。首先，链条的准确性。作为区块链一部分的交易必须得到成千上万台计算机的批准。这消除了验证中的所有人为参与，这意味着人为错误更少，信息记录更准确。

但是，如果网络中的一台计算机出现计算错误怎么办？错误只会出现在区块链的一份副本中。要让它传播，至少51%的网络需要有同样的错误，这是非常不可能的。

另一个优点是区块链消除了对第三方验证者的需求。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，而是复制并传播到庞大的计算机网络中。这使得任何人都很难篡改数据，因为例如，踢球者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，尽管任何有互联网连接的人都可以看到网络的交易历史列表并访问有关交易的详细信息，但没有人可以访问有关进行这些交易的用户的识别信息。此外，每次记录交易时，都会通过网络进行验证，这意味着组成它的数千台计算机会确认购买细节是否正确。

区块链与银行

区块链的工作方式与传统银行非常不同，因为它是100%去中心化的，并且依赖于数千台计算机来验证其交易。这意味着它全年每天24/7运行。所有比特币区块链最显着的优势是其透明度，因为区块链充当比特币网络中每笔交易的公共分类账。

其他不同之处在于，交易速度短至15分钟或多至一个多小时，具体取决于网络的拥塞情况。信用卡支付和支票存款可能需要24到72小时。

比特币区块链的费用不定，通常从0美元到50美元不等。虽然费用与转账金额无关，但取决于当时的网络环境和交易的数据大小。由于比特币区块链上的一个区块可能只保存一兆字节(MB)的数据，因此单个区块中包含的交易数量是有限的。

另一个区别是进行交易的方式。虽然区块链允许任何有互联网连接的人进行转账，但银行需要你有一个账户、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，用户可以在其中感到被授权和安全。

区块链的局限性

尽管区块链有很多好处，就像一切一样，它也有它的缺点。首先是当网络上的用户太多时，区块链会变慢。由于其共识的工作方法，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，您就无法返回并更改前一个块。有些人可能将其视为需要自我维护的模仿，这意味着用户必须维护自己的钱包，否则他们可能会失去访问权限。

一个很大的限制是区块链技术还不成熟。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。

技术进步

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BTC，而无需任何费用。第二层被添加到比特币网络中，以使各方之间能够脱离区块链进行交易，这被称为链下交易。第二层在不损害任何原始区块链的去中心化或安全功能的情况下提高吞吐量。

闪电网络在分布式数据库中的两个用户之间创建支付通道，这样他们就可以相互交易，而所有其他用户都不会收到他们的信息，从而定义了链下交易。

它被认为是加密货币世界的游戏规则改变者，因为它旨在加快交易处理并降低比特币区块链的相关成本。它于2015年构思并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，它将成为对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会被盗，未来可能难以确保资产安全。

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渠道中的比特币，目前约为900万美元的比特币，可能会被攻击者洗劫一空。虽然该缺陷有可能很严重，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，是指比特币如何在区块链中维护交易数据的过程变化。隔离的意思是分开，见证人是交易的签名。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，从而提高交易吞吐量。2015年更新代码发布后，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。当交易的一部分被删除时，空间就会被释放，向链中添加更多交易的能力也会被释放。

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上的交易延展性问题的弱点。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通信。软分叉通常包含与现有规则不冲突的新规则。但是，由于运行节点的成本很高，升级在2017年11月8日被搁置。

直根

比特币核心开发人员GregMaxwell在2018年1月提出了Taproot改进方案。三年后，即2021年6月12日，在矿工的支持信号下开采的区块达到90%的标准。这意味着在整个两年期开采的2,016个区块中，有1,815个被满足。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甚至可以完全隐藏比特币脚本的运行。自2020年10月起，Taproot与比特币核心库合并。

网络最显着的变化之一是用Schnorr签名替代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。

通过允许离散日志合约(DLC)，Schnorr签名可以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议，允许建立简单、安全且易于使用的区块链预言机。

它还可能有助于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。

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