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区块链如何稳定、高效地工作?

2019-07-29 10:53 作者: 来源: 本站 浏览: 80 次 我要评论区块链如何稳定、高效地工作?已关闭评论 字号:

摘要: 导读:我们通过区块链网络进行简单交易的例子来了解区块链:如果James转正发5BTC给他的朋友Kevin。 我们通过区块链网络进行简单交易的例子来了解区块链: 如果James转正发5BTC给他的朋友Kevin。现在该交易以数字信息的形式广播。 数字信息具有独特...

导读:我们通过区块链网络进行简单交易的例子来了解区块链:如果James转正发5BTC给他的朋友Kevin。

我们通过区块链网络进行简单交易的例子来了解区块链:

如果James转正发5BTC给他的朋友Kevin。现在该交易以数字信息的形式广播。

数字信息具有独特的签名,类似于就像您的签名提供文档拥有权,数字签名证明了交易是真实的。现在这个生成的交易广播到P2P网络中。

P2P网络传播交易

假设网络中的节点A第一个接收交易。

2.1 独立验证交易

节点A在向其邻居发送交易之前,该节点将先验证每个比特币交易。

系统只保证有效交易在网络中传播,而无效交易在收到他们的第一个节点处被过滤处理。每个节点根据标准的长度来确认每笔交易。

2.2汇总已验证交易

通过矿工挖矿产生新的区块,并将这些交易保存到区块中,通过工作量(POW)验证算法显示最后计算结果。

自动确认每个接收的交易,在传播交易之前,每个节点都会制作一个有效(但未确认)的交易池,称为交易池、内存池或mempool。

交易被挖掘节点收集,验证,然后像其他节点一样中继新交易

与其他节点不同,矿工节点将这些事务收集到候选块中

下面的例子将好的理解交易过程

假设Andy是矿工。 (矿业节点维护区块链的本地副本,这些副本是自2009年比特币系统开始以来创建的所有区块列表)

现在,收到到所有交易到区块块中后,Andy需要构建块头。 现在这一步对了解区块链是如何工作很重要。

构建区块头部结构

构建区块头部,矿工节点需要填写以下六个字段

一旦Andy的节点将所有字段填充到块头中,Andy就开始挖掘该块。

2.3 挖掘区块(挖矿)

当块头以及所有其他字段填写完成之后,开始挖掘区块

其目标是为nonce找到一个值,使区块头HASH小于难度目标

矿工节点需要在十亿或数万亿个随机数值找到满足要求的随机数

现在Andy的节点已经构建了一个候选块,现在是Andy的矿机“挖掘”该块的时候了,以找到一个POW算法的解决方案,使该区块有效的。

POW工作证明是一个很难产生的昂贵、耗时的数据,但其他人满足某些需求时很容易验证。

寻找谜题 – 为什么很难?

SHA-256是一种单向函数,暴力是获得特定输出值的唯一方式

一般情况下,需要很随机猜谜才能找到解决方案

平均需要10分钟左右才能找到最终的解决方案

为了维持可预测分配币,当参与猜谜的人越时,猜谜难度越来越大,难题将越来越难以解决。

现在,使用工作证明POW算法验证区块,Andy的挖矿节点必须达到难度目标。

让我们看看难度是如何体现的。

难度描述

该区块包含一个难度目标,称为“难度 bits”或仅“bits”

假设区块以0x1903a30c作为难度bits。 该表示法将通过系数/指数格式表示难度目标,前两个十六进制数字作为指数和后六个十六进制数字作为系数

根据上述表示法,计算难度目标的公式为:

所以,Andy的挖矿节点难以实现的难度系数很难达到难度目标。 让我们看看接下来会发生什么。

成功挖到区块

Andy有台硬件采矿设备,每个都以很快的速度并行运行SHA256算法

Andy图形桌面版的挖矿节点将区块头传输到他的采矿硬件,该采矿硬件每秒万亿计的生成随机数

大概挖11分钟区块的时候,其中一台硬件矿机发现一个解决方案并将其发送回挖矿节点

紧接着Andy的采矿节点将区块发送给所有的同伴

同伴接收后验证并传播新块。

现在Andy挖到的区块在网络中传播,每个完整节点将独立验证该区块

每个区块的独立确认

在比特币的共识机制中,每个新块都由网络上的每个节点独立验证

这样确保只有有效的块在网络上传播

节点根据一系列必须全部满足的标准进行检查验证该块

组装和选择区块链

一旦有节点验证了新块,链信区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链(Blockchain),是比特币的一个重要概念,它本质上是一个去中心化的数据库,同时作为比特币的底层技术,是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。,它就会尝试通过将区块连接到现有区块链来组装新的区块链

在上图所示的网络中,一旦节点(橙色)验证了该块,它就通过将该区块连接到现有区块链来组装形成新的区块链。

一旦该区块被网络验证,它就成为区块链的一部分并且成功地解决块区块组装,挖到该区块的矿工将获得奖励。

矿工奖励

由于矿工们使用他们宝贵的资源来验证这个区块,所以他们会获得金钱奖励

以比特币为例,他们获得一些新创建的比特币作为奖励

问题出现了,在个区块被验证有效的情况下会发生什么?

是的,这确实是可能的! 在这种情况下,存在个分支,夸克链信区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施,没有中心管制,除了自成一体的区块链本身,通过分布式核算和存储,各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。去中心化是区块链最突出最本质的特征。。

2.4 个分支处理

尽管问题很严峻,但有可能同时存在个区块

区块链中的几个分支在这种情况下是可能的存在的

每个人都应该在他们收到的第一个块的顶部构后简单地构建区块

其他节点可能以不同的顺序接收了这些区块

他们将第一次收到进行构建区块

当有人解决下一个区块时,领队的将会被破坏,但是这种情况很少次连续发生

在这种情况下,区块链将迅速稳定下来

一般规则是各个节点切换到可用的最长链

区块链迅速稳定下来。 每个节点都与总账的当前状态一致。

至此,所以共识规则将模糊的情况进行处理,最终保存在区块链网络中

现在又出现了另一个问题,如果有人试图改变系统中的任何交易或记录会怎么样?

3 如果有黑客试图破解系统会怎么样?

一旦区块被破解,加密HASH输出成为该块的标识符。

由于区块链记录的是后向链接分布式数据库。 当一个块形成时,密码HASH输出将成为该块的标识符,该区块与下一个区块相关联,从而创建区块链。

因此区块链是由强大的加密算法保护,无法改任何记录。

如果有人试图改变任何块中的任何交易,那么区块的HASH会发生变化,而且它之前的区块的HASH也将会改变。这一套连锁操作,导致节点不能达成共识,所以就可以很容易地检测到欺诈行为。

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