远丰电商丨区块链是如何一步步形成及稳定运作的?
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08-16 17:17阅读 1545评论0

上海远丰小编这次带大家了解区块链是如何一步步形成并且稳定运作的?

从全球节点到交易数据

区块链

上图在宏观上先快速理解区块链中所涉及到的相关名词以及他们的层级关系。

区块,混沌世界的起源

既然已经达成共识,所以,我们事先构建好了一个去中心化的P2P网络;同时,为了让读者朋友们听起来更轻松,我先粗暴的规定在这个极简的区块链系统里,每十分钟有且仅产生一笔交易。

在节点的视野里,大概每十分钟会凭空产生一个建立在自己平行宇宙世界的神奇区块(你可以将区块想象为一个盒子),这个区块里放着一些数字货币以及一张小纸条,小纸条上记录了这十分钟内产生的那唯一一笔交易信息,比如说——“小A转账给了小B100元”;当然,这段信息肯定是被加密处理过的,为的就是保证只有小A和小B(通过他们手上的钥匙)才有能力解读里面真正的内容。

这个神奇的区块被创造出来之后,很快被埋在了地底下,至于埋在哪里?没有一个人知道,所以需要所有计算机节点一起参与进来掘地三尺后才有可能找到(找到一个有效的工作量证明)。显然,这是一件工作量巨大、成果随机的事件。但是呢,对于计算机节点来说,一旦从地底下挖出这个区块,他将获得区块内价值不菲的数字货币,以及“小A转账给了小B100元”过程中小A所支付的小费。同时,对于这个节点来说,也只有他才有权利真正记录小纸条里的内容,这是一份荣耀,而其他节点相当于只能使用它的复制品,一个已经没有数字货币加持的副本。当然这个神奇的区块还有一些其他很特别的地方,后面我们会再细细聊。

为了更好的描述,我们将计算机节点从地底下挖出区块的过程叫做「挖矿」,刚才说了,这是一件工作量巨大、运气成分较多、但收益丰厚的事儿。

过了一会儿,来自中国上海浦东新区张衡路上的一个节点突然跳出来很兴奋的说:“ 我挖到区块了!里面的小纸条都是有效的!奖励归我!” 。虽然此刻张衡路节点已经拿到了数字货币,但对于其他计算机节点来说,因为这里面还涉及到其他一些利益瓜葛,他们不会选择默认相信张衡路节点所说的话;基于陌生节点彼此不信任的原则,他们拿过张衡路节点所谓挖到的区块(副本),开始校验区块内的小纸条信息是否真实有效等等。在区块链世界里,节点们正是通过校验小纸条信息的准确性,或间接或直接判断成功挖出区块的节点是否撒谎。(如何定义小纸条信息真实有效,后面会讲解,这里暂不做赘述)。

在校验过程中,各个节点们会直接通过下面两个行为表达自己对张衡路节点的认同(准确无误)和态度:

  • 停止已经进行了一半甚至99.99%的挖矿进程;

  • 将张衡路节点成功挖出的区块(副本)追加到自己区块链的末尾。

你可以稍微有点困惑:停止可能已经执行了99.99%的挖矿行为,那之前99.99%的工作不是就白做了嘛?!然后,区块链的末尾又是个什么鬼东西?

对于第一个困惑。我想说,你说的一点没错,但是没办法,现实就是这么残酷,即便工作做了99.99%,那也得放弃,这99.99%的工作劳苦几乎可以视为无用功,绝对的伤财劳众。第二个困惑,区块链和区块链的末尾是什么鬼?这里因为事先并没有讲清楚,但是你可以简单想象一下:区块是周期性不断的产生和不断的被挖出来,一个计算机节点可能事先已经执行了N次“从别人手上拿过区块 -> 校验小纸条有效性”的流程,肯定在自己的节点上早已经存放了N个区块,这些区块会按照时间顺序整齐的一字排列成为一个链状。没错,这个链条,就是你一直以来认为的那个区块链。如果你还是不能够理解,没关系,文章后面还会有很多次机会深入研究。

走进区块内,探索消息的本质

上面我们构建了一个最简单的区块链世界的模型,相信大多数同学都已经轻松掌握了。但是别骄傲也别着急,这还只是一些皮毛中的皮毛,坐好,下面我们准备开车了。

前面我们说到“大概每十分钟会凭空产生一个神奇的区块,这个区块里放了一张小纸条,上面记录了这十分钟内产生的这唯一一笔交易信息”。显然,十分钟内产生的交易肯定远不止一条,可能是上万条,这上万条数据在区块链世界是如何组织和处理的呢?另外,为什么在纸条上记录的只是某一次的交易信息,而不是某一个人的余额?余额好像更符合我们现实世界的理解才对。

既然存在这样那样的疑问。现在我们就把视线暂时从“区块”、“区块链”这些看起来似乎较大实体的物质中移开,进入到区块内更微观的世界里一探究竟,看看小纸条到底是怎么一回事,它的产生以及它终其一生的使命:

  1. 发起交易的时候,发起人会收到一张小纸条,他需要将交易记录比如说“盗盗转账给张三40元”写在纸上。说来也神奇,当写完的那一刹那,在小纸条的背面会自动将这段交易记录格式化成至少包含了“输入值”和“输出值”这两个重要字段;“输入值”用于记录数字货币的有效来源,“输出值”记录着数字货币发往的对象。

  2. 刚刚创建的小纸条立马被标记成为“未确认”的小纸条。从地下成功挖出区块并最终连接到区块链里的小纸条一开始会被标记为“有效”。若这条有效的小纸条作为其他交易的输入值被使用,那么,这个有效的小纸条很快会被标记为“无效”。因为各种原因,区块从链上断开、丢弃,曾经这个区块内被标记为“有效”的小纸条会被重新标记为“未确认”。

  3. 区块链里面没有账户余额的概念,你真正拥有的数字资产实际上是一段交易信息;通过简单的加减法运算获知你数字钱包里的余额。

    区块链

上图就是从无数打包进区块内的小纸条中,抽取出来的一张,以及它最终被格式化后的缩影。单看右侧的图可能很容易产生误会,虽然看起来有多行,但实际上就是“盗盗转账给张三40个比特币”这一条交易数据另外的一种呈现形态。因为区块链世界里面这么规定,每一条交易记录,必须有能力追溯到交易发起者 发起这笔交易、其中所涉及金额的上一笔全部交易信息;即这笔钱从何而来的问题。这其实很容易理解,在去中心化的网络中,通过建立交易链、和通过交易链上的可溯源性间接保证数据安全和有效。

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