图说区块链

一本比较简单的区块链类科普类图书,可以做为区块链学习了解的入门,一些基础概念在很多区块链图书中都会进行提到,在此对于一些我觉得重要的一些概念进行摘录,方便进行快速了解。对于书中的应用领域讲的比较宽泛,如果想要了解区块链在各领域中的应用,还需其他更加专业的书进行阅读,还要与一定的行业经验相结合,才会对行业和产业发生更大的效益。区块链是理念与技术,还是看人如何去理解运用。

区块链基础架构分为为6层,包括数据层,网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。每层分别完成一项核心功能,各层之间相互配合,实现一个去中心化的信任机制。


区块链的迭代。区块链1.0 区块链2.0 区块链3.0 

区块链链1.0:以比特币为代表的可编程货币。它更多是指数字货币领域的创新,如货币转移、兑付和支付等。

区块链2.0:基于区块链的可编程货币。它更多涉及一些合约方面的创新,特别是商业合同以及交易方面的创新,比如股票、证券、期货、贷款、清算、结算、所谓的智能合约等。

区块链3.0:区块链在其他行业的应用。它更多地对应人类组织形态的变革,包括健康、科学、文化和基于区块链的司法、投票等。

区块链的共识机制

1.工作量证明(POW)

POW优点:完全去中心化,节点自由进出。

POW的缺点:目前比特币已经吸引全球大部分的算力,其他在使用POW共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全;挖坑造成大量的资源浪费;共识达成的周期较长。

2.权益证明(POS)

Pos的优点:在一定程度上缩短了共识达成的时间;不在需要大量消耗能源去挖矿。

POS缺点:还是需要挖矿,本质上没有解决商业应用的痛点;所有的确认都只是一个概率上的表达,而不是一个确定性的事情,理论上有可能存在其他攻击影响,例如,以太坊大DAO攻击事件造成以太坊硬分叉,而ETC随之出现,事实上证明了硬分叉的失败

3.股份授权证明

BitShares(比特股)社区首先提出了股份授权证明(DPoS)机制,它与PoS的主要区别在于节点选举若干代理人,有代理人验证和记账,但其合规监管、性能、资源消耗和容错性与PoS相似。类似于董事会投票,持币者投出一定数量的节点,进行代理验证和记账。


DPoS的优点:大幅缩小参与验证和记账节点的数量,可以达到秒极的共识验证。

DPoS的缺点:整个共识机制还是依赖于代币,而很多商业应用是不需要代币的。

4.投注共识

5.瑞波共识机制

6.Pool验证池

基于传统的分布式一致性技术以及数据验证机制,Pool(联营)验证池是目前行业内大范围使用的共识机制。

优点:不需要代币也可以工作,在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Paft)的基础上,实现秒级共识验证。

缺点:去中心化程度不如比特币,更适合多方参与的多中心商业模式。

7.实用拜占廷容错

拜占庭将军问题的可能解决方法为:在N≥3F + 1的情况下,一致性是可能实现的(N为计算机总数,F为有问题的计算机总数)。信息在计算机间互相交换后,各计算机列出所有得到的信息,以大多数的结果作为解决办法。

8.授权拜占庭容错

将C/S(客户机/服务器)架构的请求响应模式改进为适合P2P网络的对等节点模式;

 将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的共识参与节点;

为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制,通过投票决定共识参与节点(记账节点);

在区块链中引入数字证书,解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题。

授权拜占庭容错机制的优点:专业化的记账人;可以容忍任何类型的错误;记账由多人协同完成;每一个区块都有最终性,不会分叉;算法的可靠性有严格的数学证明。

授权拜占庭容错机制的缺点:当1/3及以上的记账人停止工作后,系统将无法提供服务;当1/3及以上的记账人联合作恶,且其他所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使系统出现分叉,但是会留下密码学证据。

9.帕克索斯算法

这是一种传统的分布式一致性算法,是一种基于选举领导者的共识机制。领导者节点拥有绝对权限,并允许强监管节点参与,其性能高,资源消耗低。所有节点一般有线下准入机制,但选举过程中不允许有作恶节点,不具备容错性。

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