什么是区块链？
区块链是计算机网络节点之间共享的分布式数据库或分类帐。它们以其在加密货币系统中维护安全和去中心化交易记录的关键作用而闻名，但它们并不局限于加密货币的用途。区块链可用于使任何行业的数据不可变——该术语用于描述无法更改的情况。
由于无法更改块，因此唯一需要的信任是用户或程序输入数据的地方。这方面减少了对可信第三方的需求，这些第三方通常是审计员或其他增加成本并犯错误的人。
自 2009 年比特币推出以来，通过创建各种加密货币、去中心化金融 (DeFi) 应用、不可替代代币 (NFT) 和智能合约，区块链的使用呈爆炸式增长。
要点
- 区块链是一种共享数据库，它与典型数据库的不同之处在于它存储信息的方式；区块链将数据存储在通过密码学链接在一起的块中。
- 不同类型的信息可以存储在区块链上，但交易最常见的用途是作为分类账。
- 就比特币而言，区块链是去中心化的，因此没有任何个人或团体拥有控制权，相反，所有用户共同保留控制权。
- 去中心化区块链是不可变的，这意味着输入的数据是不可逆转的。对于比特币来说，交易被永久记录并可供任何人查看。
投资百科/刘晓杰
区块链如何运作？
您可能熟悉电子表格或数据库。区块链有些相似，因为它是一个输入和存储信息的数据库。但传统数据库或电子表格与区块链之间的主要区别在于数据的结构和访问方式。
区块链由称为脚本的程序组成，这些程序执行您通常在数据库中执行的任务：输入和访问信息以及将其保存和存储在某个地方。区块链是分布式的，这意味着多个副本保存在许多机器上，并且它们必须全部匹配才能有效。
区块链收集交易信息并将其输入到一个块中，就像电子表格中包含信息的单元格一样。一旦填满，信息就会通过加密算法运行，该算法会创建一个称为哈希值的十六进制数字。
然后将哈希值输入到下面的块头中，并使用块中的其他信息进行加密。这将创建一系列链接在一起的块。
交易流程
交易遵循特定的流程，具体取决于交易发生的区块链。例如，在比特币的区块链上，如果您使用加密货币钱包（为区块链提供接口的应用程序）发起交易，它将启动一系列事件。
在比特币中，您的交易被发送到内存池，在那里存储并排队，直到矿工或验证器接收它。一旦它被输入到一个区块并且该区块充满了交易，它就会被关闭并使用加密算法进行加密。然后，采矿开始。
整个网络同时工作，试图“解决”哈希问题。每个生成一个随机散列，但“随机数”除外，“随机数”是使用一次的数字的缩写。
每个矿工都以零随机数开始，该随机数被附加到随机生成的哈希中。如果该数字不等于或小于目标哈希值，则将值 1 添加到随机数中，并生成新的块哈希值。这一直持续到矿工生成有效的哈希值，赢得比赛并获得奖励。
生成随机哈希值直到找到特定值，这就是您经常听到的“工作量证明”——它“证明”矿工完成了工作。验证哈希值所需的工作量是比特币网络消耗如此多计算能力和能源的原因。
一旦一个区块被关闭，一笔交易就完成了。但是，在其他五个区块得到验证之前，该区块才被视为已得到确认。网络大约需要一个小时才能完成确认，因为每个区块平均需要不到 10 分钟（包含交易的第一个区块和随后的五个区块乘以 10 等于大约 60 分钟）。
并非所有区块链都遵循此流程。例如，以太坊网络从所有抵押以太币的用户中随机选择一名验证者来验证区块，然后由网络确认。这比比特币的过程更快、能耗更低。
区块链去中心化
区块链允许数据库中的数据分布在多个网络节点（运行区块链软件的计算机或设备）之间。这不仅会产生冗余，而且还能保持数据的保真度。例如，如果有人试图更改数据库的一个实例中的一条记录，其他节点将阻止它发生。这样，网络中的任何单个节点都无法更改其中保存的信息。
由于这种分布以及工作已完成的加密证明，信息和历史记录（如加密货币中的交易）是不可逆转的。这样的记录可以是交易列表（例如加密货币），但区块链也可以保存各种其他信息，例如法律合同、国家身份证明或公司库存。
区块链透明度
由于比特币区块链的去中心化性质，所有交易都可以通过拥有个人节点或使用允许任何人实时查看交易的区块链浏览器来透明地查看。每个节点都有自己的链副本，随着新块的确认和添加而更新。这意味着，如果您愿意，您可以跟踪比特币，无论它走到哪里。
例如，过去交易所曾遭到黑客攻击，导致大量加密货币丢失。虽然黑客可能是匿名的（除了他们的钱包地址），但他们提取的加密货币很容易追踪，因为钱包地址已发布在区块链上。
当然，存储在比特币区块链（以及大多数其他区块链）中的记录是加密的。这意味着只有分配了地址的人才能透露自己的身份。因此，区块链用户可以保持匿名，同时保持透明度。
区块链安全吗？
区块链技术通过多种方式实现去中心化的安全和信任。首先，新块总是按线性和时间顺序存储。也就是说，它们总是被添加到区块链的“末端”。将区块添加到区块链末尾后，之前的区块将无法更改。
任何数据的更改都会更改其所在块的哈希值。由于每个块都包含前一个块的哈希值，因此其中一个数据的更改将更改后续块。网络将拒绝更改的块，因为哈希值不匹配。
并非所有区块链都是 100% 不可渗透的。它们是分布式账本，使用代码来创建众所周知的安全级别。如果编码中存在漏洞，它们就可以被利用。
例如，假设黑客在区块链网络上运行一个节点，并想要更改区块链并从其他人那里窃取加密货币。如果他们要更改副本，则必须让其他节点相信他们的副本是有效的。
他们需要控制大部分网络才能做到这一点，并在正确的时刻插入它。这称为 51% 攻击，因为您需要控制超过 50% 的网络才能尝试进行攻击。
在这种类型的攻击中，时机就是一切——当黑客采取任何行动时，网络很可能已经越过了他们试图改变的区块。这是因为这些网络的散列速度非常快——2023 年 4 月 21 日，比特币网络的散列速度为每秒 348.1 exahash（18 个零）。1
比特币与区块链
区块链技术于 1991 年由 Stuart Haber 和 W. Scott Stornetta 两位研究人员首次提出，他们希望实现一个文档时间戳无法被篡改的系统。但直到近二十年后，随着 2009 年 1 月比特币的推出，区块链才有了第一个现实世界的应用。2
比特币协议建立在区块链上。在一篇介绍数字货币的研究论文中，比特币的化名创造者中本聪将其称为“一种完全点对点、无需可信第三方的新型电子现金系统”。3
要理解的关键是，比特币使用区块链作为透明记录各方之间支付或其他交易的分类账的手段。
区块链
区块链可用于永久记录任意数量的数据点。这可以是交易、选举投票、产品库存、国家身份证明、房屋契约等形式。
目前，数以万计的项目正在寻求以各种方式实施区块链，以帮助社会，而不仅仅是记录交易，例如，作为在民主选举中安全投票的一种方式。
区块链的不变性意味着欺诈性投票将变得更加困难。例如，投票系统可以让每个国家的公民获得单一的加密货币或代币。
然后，每个候选人都会获得一个特定的钱包地址，选民会将他们的代币或加密货币发送到他们希望投票的候选人的地址。区块链的透明和可追踪性质将消除人工计票的需要以及不良行为者篡改实体选票的能力。
区块链与银行
区块链被誉为金融领域的颠覆力量，特别是在支付和银行业务方面。然而，银行和去中心化区块链有很大不同。
为了了解银行与区块链有何不同，让我们将银行系统与比特币的区块链实施进行比较。
区块链如何使用？
众所周知，比特币区块链上的区块存储交易数据。如今，超过 23,000 个其他加密货币系统正在区块链上运行。但事实证明，区块链是存储其他类型交易数据的可靠方式。
一些尝试区块链的公司包括沃尔玛、辉瑞、AIG、西门子和联合利华等。例如，IBM 创建了 Food Trust 区块链来追踪食品到达其所在地的旅程。4
为什么要这样做？食品行业已经见证了无数大肠杆菌、沙门氏菌和李斯特菌的爆发；在某些情况下，有害物质被意外引入食品中。过去，需要花费数周的时间才能从人们的饮食中找到这些疫情的根源或疾病的原因。
使用区块链，品牌可以跟踪食品从其原产地、经过每个停靠站到交付的路线。不仅如此，这些公司现在还可以看到它可能接触到的所有其他东西，从而可以更快地识别问题，从而可能挽救生命。这是区块链实践的一个例子，但还存在许多其他形式的区块链实施。
银行和金融
也许没有哪个行业比银行业更能从将区块链融入其业务运营中受益。金融机构仅在营业时间运营，通常每周运营五天。这意味着，如果您尝试在周五下午 6 点存入支票，您可能必须等到周一早上才能看到资金存入您的账户。
即使您在营业时间内存款，由于银行需要结算的交易量巨大，交易仍可能需要一到三天的时间来验证。另一方面，区块链从不睡觉。
通过将区块链集成到银行中，消费者可能会看到他们的交易在几分钟或几秒钟内得到处理——这是向区块链添加一个区块所需的时间，无论节假日或一天或一周的时间如何。借助区块链，银行还有机会更快速、更安全地在机构之间交换资金。考虑到所涉金额的规模，即使资金在途的几天也可能给银行带来巨大的成本和风险。
股票交易者的结算和清算过程可能需要长达三天的时间（如果进行国际交易则需要更长的时间），这意味着资金和股票在此期间被冻结。区块链可以大大减少这个时间。
货币
区块链构成了比特币等加密货币的基石。美元由美联储控制。在这种中央权威系统下，用户的数据和货币从技术上讲是由银行或政府决定的。如果用户的银行遭到黑客攻击，客户的私人信息就会面临风险。
如果客户的银行倒闭或客户生活在政府不稳定的国家，则其货币的价值可能面临风险。 2008年，几家濒临破产的银行得到了救助——部分使用的是纳税人的钱。这些都是比特币最初构思和开发的担忧。
区块链还可以为那些货币或金融基础设施不稳定的国家提供更稳定的货币和金融体系。他们将可以获得更多的应用程序以及更广泛的个人和机构网络，可以与他们开展国内和国际业务。
通过将其操作分散在计算机网络上，区块链允许比特币和其他加密货币在不需要中央机构的情况下运行。这不仅降低了风险，还降低了处理和交易费用。
对于那些没有身份证明的人来说，使用加密货币钱包作为储蓄账户或作为支付手段尤其重要。一些国家可能饱受战争蹂躏，或者政府缺乏任何真正的身份识别基础设施。这些国家的公民可能无法使用储蓄或经纪账户，因此无法安全地存储财富。
卫生保健
医疗保健提供商可以利用区块链安全地存储患者的医疗记录。当医疗记录生成并签名后，可以将其写入区块链，这为患者提供了记录无法更改的证据和信心。这些个人健康记录可以用私钥编码并存储在区块链上，这样只有特定的个人才能访问它们，从而确保隐私。
财产记录
如果您曾经在当地的记录办公室待过，您就会知道记录产权既繁琐又低效。如今，实体契约必须交付给当地记录办公室的政府雇员，并手动输入该县的中央数据库和公共索引。如果发生财产纠纷，财产索赔必须与公共索引进行核对。
这个过程不仅成本高昂且耗时，而且还容易出现人为错误，每一个错误都会导致跟踪财产所有权的效率降低。区块链有可能消除在本地记录办公室扫描文档和追踪物理文件的需要。如果财产所有权在区块链上存储和验证，业主可以相信他们的契约是准确的并永久记录的。
在饱受战争蹂躏的国家或地区，几乎没有政府或金融基础设施，也没有记录办公室，证明财产所有权几乎是不可能的。如果居住在这样一个地区的一群人可以利用区块链，那么就可以建立透明、清晰的财产所有权时间表。
智能合约
智能合约是可以内置到区块链中以促进合约协议的计算机代码。智能合约在用户同意的一系列条件下运行。当满足这些条件时，协议条款将自动执行。
例如，假设潜在租户想使用智能合约租赁公寓。房东同意在租客支付押金后立即向租客提供公寓的门禁密码。付款后，智能合约会自动将门禁密码发送给租户。如果未支付租金或满足其他条件，它还可以被编程为更改代码。
供应链
正如 IBM Food Trust 的示例一样，供应商可以使用区块链来记录他们购买的材料的来源。这将使公司不仅可以验证其产品的真实性，还可以验证“有机”、“本地”和“公平贸易”等常见标签的真实性。
据《福布斯》报道，食品行业越来越多地采用区块链来跟踪食品从农场到用户的整个过程的路径和安全性。5
表决
如上所述，区块链可以促进现代投票系统。正如 2018 年 11 月西弗吉尼亚州中期选举所测试的那样，使用区块链投票有可能消除选举欺诈并提高选民投票率。6
以这种方式使用区块链将使投票几乎不可能被篡改。区块链协议还将保持选举过程的透明度，减少进行选举所需的人员，并向官员提供几乎即时的结果。这将消除重新计票的需要或任何对欺诈可能威胁选举的真正担忧。
区块链的优点和缺点
尽管区块链非常复杂，但它作为一种去中心化的记录保存形式的潜力几乎是无限的。从更大的用户隐私和更高的安全性到更低的处理费用和更少的错误，区块链技术很可能会看到超出上述范围的应用。但也有一些缺点。
优点
- 通过消除验证中的人工参与来提高准确性
- 通过消除第三方验证降低成本
- 去中心化使得篡改变得更加困难
- 交易安全、私密、高效
- 透明技术
- 为政府不稳定或不发达的国家的公民提供银行替代方案和保护个人信息的方法
缺点
- 与某些区块链相关的巨大技术成本
- 每秒交易量低
- 用于非法活动的历史，例如在暗网上
- 监管因司法管辖区而异且仍不确定
- 数据存储限制
区块链的好处
链条精度
区块链网络上的交易经过数千台计算机和设备的批准。这使得几乎所有人都不再参与验证过程，从而减少了人为错误并实现了准确的信息记录。即使网络上的计算机出现计算错误，该错误也只会出现在区块链的一个副本上，而不会被网络的其余部分所接受。
降低成本
通常，消费者向银行付款以验证交易，或向公证人付款以签署文件。区块链消除了第三方验证的需要，以及随之而来的相关成本。例如，企业主在接受信用卡付款时需要支付少量费用，因为银行和支付处理公司必须处理这些交易。另一方面，比特币没有中央权威，交易费用也有限。
去中心化
区块链不会将任何信息存储在中央位置。相反，区块链被复制并传播到计算机网络上。每当将新块添加到区块链时，网络上的每台计算机都会更新其区块链以反映更改。
通过在网络上传播该信息，而不是将其存储在一个中央数据库中，区块链变得更难以篡改。
高效交易
通过中央机构进行的交易可能需要几天的时间才能完成结算。例如，如果您尝试在周五晚上存入支票，则可能要到周一早上才能真正看到帐户中的资金。金融机构在营业时间内运营，通常每周 5 天，但区块链每天 24 小时、每周 7 天、每年 365 天都在运行。
在某些区块链上，交易可以在几分钟内完成，并且在几分钟后就被认为是安全的。这对于跨境交易特别有用，由于时区问题以及各方必须确认付款处理的事实，跨境交易通常需要更长的时间。
私人交易
许多区块链网络作为公共数据库运行，这意味着任何具有互联网连接的人都可以查看网络交易历史列表。尽管用户可以访问交易详细信息，但他们无法访问有关进行这些交易的用户的识别信息。人们普遍误解像比特币这样的区块链网络是完全匿名的。他们实际上是假名的，因为如果信息泄露的话，有一个可以与用户关联的可见地址。
安全交易
一旦交易被记录，其真实性必须由区块链网络验证。交易经过验证后，将被添加到区块链区块中。区块链上的每个块都包含其唯一的哈希值以及其之前的块的唯一哈希值。因此，一旦网络确认了区块，就无法更改。
透明度
大多数区块链都是完全开源软件。这意味着每个人都可以查看其代码。这使审计人员能够审查比特币等加密货币的安全性。然而，这也意味着对于谁控制比特币代码或如何编辑比特币没有真正的权威。因此，任何人都可以建议对系统进行更改或升级。如果大多数网络用户同意升级后的新版本代码是合理且值得的，那么比特币就可以更新。
为无银行账户的人提供银行服务
也许区块链和加密货币最深刻的方面是任何人都可以使用它，无论其种族、性别、地点或文化背景如何。据世界银行称，估计有 13 亿成年人没有银行账户或任何存储金钱或财富的方式。7此外，几乎所有这些人都生活在发展中国家，那里的经济还处于起步阶段，完全依赖现金。
这些人的报酬通常是实物现金。然后，他们需要将这些实物现金存放在家里或其他地方的隐蔽位置，从而刺激抢劫或暴力。虽然加密货币并非不可能被盗，但加密货币却让潜在的窃贼更加难以盗窃。
未来的区块链也在寻找解决方案，不仅可以作为财富存储的记账单位，还可以存储医疗记录、产权和各种其他法律合同。
区块链的缺点
技术成本
尽管区块链可以为用户节省交易费用，但该技术远非免费。例如，比特币网络用于验证交易的工作量证明系统会消耗大量的计算能力。在现实世界中，比特币网络上数百万台设备消耗的能源比巴基斯坦每年消耗的能源还要多。8
这些问题的一些解决方案正在开始出现。例如，比特币矿场的建立是为了使用太阳能、水力压裂现场的多余天然气或风电场的能源。
速度和数据效率低下
比特币是研究区块链可能效率低下的完美案例。比特币的 PoW 系统大约需要 10 分钟才能将新区块添加到区块链中。按照这个速度，估计区块链网络每秒只能管理大约三笔交易（TPS）。9尽管以太坊等其他加密货币的表现优于比特币，但区块链仍然限制了它们。就上下文而言，传统品牌 Visa 可以处理 65,000 TPS。10
这个问题的解决方案已经开发多年。目前已有超过 30,000 TPS 的区块链。11以太坊主网和信标链之间的合并（2022 年 9 月 15 日）预计在推出一系列升级后允许高达 100,000 TPS，其中包括分片——数据库的分割，以便更多设备（手机、平板电脑、和笔记本电脑）可以运行以太坊。预计这将增加网络参与度、减少拥塞并提高交易速度。12
另一个问题是每个块只能容纳这么多数据。区块大小的争论一直是并将继续成为区块链未来可扩展性最紧迫的问题之一。
非法活动
虽然区块链网络的机密性可以保护用户免受黑客攻击并保护隐私，但它也允许区块链网络上的非法交易和活动。区块链被用于非法交易的最常被引用的例子可能是丝绸之路，这是一个在线暗网非法毒品和洗钱市场，从 2011 年 2 月一直运营到 2013 年 10 月，随后 FBI 将其关闭。13
暗网允许用户使用Tor 浏览器在不被追踪的情况下买卖非法商品，并以比特币或其他加密货币进行非法购买。这与美国法规形成鲜明对比，美国法规要求金融服务提供商在开户时获取有关客户的信息。他们应该验证每个客户的身份，并确认他们没有出现在任何已知或可疑的恐怖组织名单上。14
2022 年，非法活动仅占所有加密货币交易的 0.24%。15
这个系统既可以被视为优点，也可以被视为缺点。它允许任何人访问金融账户，但让犯罪分子更容易进行交易。许多人认为，加密货币的良好用途（例如为没有银行账户的世界提供银行服务）胜过加密货币的不良用途，尤其是当大多数非法活动仍然通过无法追踪的现金完成时。
规定
加密货币领域的许多人对政府对加密货币的监管表示担忧。虽然随着比特币去中心化网络的发展，结束比特币这样的东西变得越来越困难，几乎不可能，但理论上政府可以将拥有加密货币或参与其网络定为非法。
随着 PayPal 等大公司开始允许客户在其电子商务平台上使用加密货币，这种担忧随着时间的推移而逐渐减弱。
简单来说什么是区块链？
简而言之，区块链是一个共享数据库或分类账。数据片段存储在称为块的数据结构中，每个网络节点都有整个数据库的副本。安全性得到了保证，因为如果有人试图编辑或删除账本副本中的条目，大多数人不会接受此更改。
有多少个区块链？
实时区块链的数量每天都在以越来越快的速度增长。截至 2023 年，基于区块链的活跃加密货币有超过 23,000 种，还有数百种非加密货币区块链。16
私有链和公共区块链有什么区别？
公共区块链，也称为开放或无需许可的区块链，是任何人都可以自由加入网络并建立节点的区块链。由于其开放性，这些区块链必须通过密码学和工作量证明 (PoW) 等共识系统来保护。另一方面，私有或许可的区块链要求每个节点在加入之前都得到批准。由于节点被认为是可信的，因此安全层不需要那么强大。
底线
随着该技术的许多实际应用已经得到实施和探索，区块链终于在很大程度上由于比特币和加密货币而声名鹊起。作为全国每个投资者口中的流行词，区块链将使企业和政府的运营更加准确、高效、安全和廉价，并且中间商更少。
当我们进入区块链的第三个十年时，传统公司是否会赶上这项技术的问题不再是问题，而是何时的问题。如今，我们看到 NFT 的激增和资产的代币化。因此，未来几十年将被证明是区块链的重要增长时期
