比特币区块里(比特币属于区块链吗)

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比特币区块里的各个字段含义(先写了个nonce)


                

nonce是个啥意思?根据bitcoin wiki

  

nonce是一个4-byte大小的区域,nonce的值设定使得该块的hash是以一串0开头的。
   对于块数据的一点点改变(比如nonce)都会引起blockquan hash的巨大变化。由于逆向预测hash值相对应的一组bit值(hash原文)是不可行的,在尝试足够多的nonce值且计算每个nonce值相对应的blockquan hash之后可以找到一个满足有指定数量 0 bits (0比特位) 的hash值。而 0 bits的数量值是由difficult设定的。最终产生的hash须得是一个小于当前difficulty值。
   因为这个迭代的计算耗费时间和资源,块的出现也就是得到了正确的nonce值,这构成了 proof of work

  

关于以太坊里的nonce 网上很多解释,很多一上来就是 交易计数器 , 然而却把跟POW有关的丢了吗?事实上以太坊里的nonce有两种意思,一个是proof of work nonce,一个是account nonce。

  

那智能合约呢?合约也算是Account的一种,那也有nonce吗?

  

是的,而且合约里面的nonce也差不多,也是一个counter。在智能合约里,nonce的值代表的是该合约创建的合约数量。只有当一个合约创建另一个合约的时候才会增加nonce的值。但是当一个合约调用另一个合约中的method时  nonce的值是不变的。

  

在以太坊中nonce的值可以这样来获取(其实也就是属于一个账户的交易数量):

  

但是这个方法只能获取交易once的值。目前是没有内置方法来访问contract中的nonce值的,除了自己定义一个counter来计数...

  

那好,再来看一下Ethereum blockquan中的nonce:
   以太坊和比特币区块链一样,也需要proof of work(计划转移到股份证明也早已在做了)。在比特币区块链中,pow应该是要算出一个符合难度要求的值,通常是以一串0开头的。这个难度一直在变化。可以查看 比特币区块链的POW难度变化 。


比特币现金的区块大小


                
比特币现金的区块大小大约在1M。
比特币现金的区块大约在1MB,最近一个区块的大小仅为57KB,硬分叉扩容事实上几乎没有意义。
像在比特币网络中,区块的大小被限制在了1M,并且每十分钟产生一个区块,比特币网络能够支撑起的并发量仅仅为每秒7笔交易。

区块链和比特币(一)


                
区块链(blockquanchain)是一种很早就被学界提出但近几年才被比特币带火的一个概念。比特币是基于区块链技术的一种实现,比特币是一种加密货币,或者叫数字货币也可以。我们先以比特币入手谈谈比特币是怎么利用区块链技术的。
  
假设06年世界杯决赛期间,两个互相不认识的足球迷碰到了,意大利打法国,法国球迷说我们法兰西有齐达内肯定赢你们意大利,意大利球迷不服气说我们意大利是战无不胜的,不信咱俩赌100欧元。现实世界里,怎么办呢?
  
我之前讲过我们搞计算机的,90%以上的时间都在处理异常情况,如果人类都很讲信用的话,那这个世界可能就不是现在这样了。秦国当年许给楚怀王那600里地就不是6里了,说不定统一中国的就是楚国了呢也说不定。如果把钱交到第三方手里,万一第三方也跑了怎么办?把钱私吞了。所以现实的陌生世界单靠一颗善良的心是靠不住的,必须有手段稳稳地保证这个承诺,法律契约等。如今很通用的做法是第三方要找权威机构,比如政府,银行等,要么找个有头有脸的人或组织,归根结底还是找个有公信力的机构或人。但一般情况下这个第三方肯定会“雁过拔毛”,收取一定比例的手续费。
  
那么到底还有没有办法来解决这个难题呢?这就是比特币最初设计的一个初衷,解决两个陌生人之间的信任问题。
  
加密算法 + 多人记账
  
首先说加密算法,这里又要我之前提过的非对称加密,即公钥私钥。每个人都可以有一对或多对公钥私钥,但一个公钥只能有对应的私钥,反之亦然。其原理就是两个非常大的质数(p和q)相乘得一个数字(n),如果要根据公钥破解私钥的话理论上必须暴力破解,算出这个数字是由哪两个大质数相乘得来的。目前世界上没有公布可以破解1024位以上的私钥,所以采用1024或者2048甚至更长的私钥是非常安全的。
  
那么有了公钥私钥,我作为个人就可以用私钥加密,然后发布公钥,任何人都可以用我的公钥解密来确定这就是我本人发布的东西。同理别人给我的转账我也可以用他的公钥解密,从而判断这个就是某人的身份,这也叫数字签名。原理都是一样的,都是加密算法,利用数学欧拉公式,质数相乘等原理得到的。这是个非常伟大的算法,叫RSA,由3个数学家提出,我们普通人只要理解到公钥私钥的概念和用处就好了。
  
之前传统模式里,银行或者政府机构都有自己单独的账本,比如张三转给了李四100块,那账本里怎么记?张三的账户里扣除100, 李四的账户里增加100,对吧?
  
多人账本也是一样的道理,只不过从之前的中心化机构变成了分布式,去中心化的多个机构甚至个人。好比李白给杜甫转了100两银子,以前是财政部记账,区块链里则是唐太宗,杨玉环,张小静,贺知章等多个人一起记账,记到李太白转给了杜子美100两银子,以此为证,后面附有李白的印章。这样一来,有了多个账本,想要篡改那就难于登天了,李白可以放心的转给杜甫并且不担心他会篡改金额或者抵赖。
  
这样做就可以解决开始提到的球迷打赌的问题,但还有个问题,别人为什么要帮我们记账?
  
答案是有报酬,这符合人性,不然谁肯帮忙记一笔跟自己没关系的账呢?
  
但最终记账的人有且只有一个,不然就要乱套了。
  
有好处的前提下,如何保证哪一个人来记账呢?这里要涉及到一个数学知识,每个要记账的人,其实也就是所谓的矿工他在记账钱必须要解一个数学问题,这个数学问题没有取巧的办法,只能通过把数字带入公式里硬算,算法就是一个Hash(哈希)算法,类似于算一串数字出来,矿工只可以猜,除此之外别无他法。而且目前比特币里这个猜到的概率是万亿分之一,大概一台普通计算机要持续不断的猜一年才可以猜出来这个数字。
  
但世界上有成千上万台计算机,它们如果一起算的话速度会快很多,因为从概率上讲肯定会有一个计算机算出来,现实情况也确实如此。看个比特币真实的例子。
                                          
除此之外,还可以看到Miner(挖矿人)是谁, 这个块里包含了多少比交易(Number of Transactions)。
  
如果这个矿工是个别有用心的人,他在算出来后,私自篡改转账记录和金额怎么办?
  
A. 篡改交易记录 / 金额
  
前面我们介绍了公私钥加密技术,矿工本身理论上是没有发款人或收款人的私钥的,所以他篡改过的交易记录在用正确的公钥解密的时候会出错,最终被认定为非法(这里作者本人不太确定是在什么时间点做的鉴定,但确定这个记录是可以被证伪的)。
  
B. 删除交易记录
  
假设一个场景,张三要在北京4环买一个两室一厅的房子,但张三不想出这钱还想白占房子,想到了一种偷鸡摸狗的办法就是篡改交易记录。理论上,在张三付款后,这个记录产生但并未确认,记录需要等到一个解出谜题的矿工来做,假设这个矿工是他自己人,他让矿工把这条记录抹掉,没有问题。但做法有几种:
  
众所周知比特币挖矿需要很长一段时间,因为要做提到很麻烦的数学题,现在这个周期大概是10分钟所有,这是基于全世界几十万矿机同时满负荷工作的前提下。也就是说每十分钟有上万笔交易会被统一确认并放到一个不可改变的区块里,并且这几十万台矿机同时更新自己本地的记录。
  
2.1 如果这笔交易刚生成,房东看到了,然后下一秒就把产权过户给张三,那么张三如果想篡改这个付款记录他必须满足几个条件:
  
成功的难度取决于在篡改的记录之后有多少块被确认过的区块。如果只有一个,那么太简单了,因为区块链算法默认矿工在发布新的区块时,采用第一个收到且较长的区块。所以这次修改后就一劳永逸,因为所有的账本都会背同步,但也有一个问题,就是这次同步会被记录,如果房东查不到账,张三最终还是会被抓起来的。如果有很多个,比如张三转账完后,房东在确认转账后1小时才做的产权过户,那么张三就必须篡改之前差不多6块左右的区块信息,这个很麻烦,因为每一个区块都会指向上一个区块,并且每个区块都会有一个摘要(Hash),这是当前区块所有交易记录的汇总。所以如果试图修改一个很久前的区块,那么后面的区块的摘要都会变掉,这就是哈希树(MerkleTree)。其他节点是可以报告区块链被篡改的信息的。这就要涉及到最重要的一点,经常有人提到的51%算力,就是说如果张三拥有了超过50%的账本都承认这次修改,那么其他节点按照算法设计也会承认这次修改。不过,先不谈世界上基本没人可以同时做到以上两点,就算做到了,如果有人对此有疑问,依然可以把系统强制修复,之前以太坊就出过类似的问题,结局是以太坊篡改了整个区块,追回了被盗取的财产。 以太坊分叉事件 。

以上只是粗浅的介绍了应用区块链技术实现的比特币的特征,它可以很好的实现公开,公正,中立和平等。世界上任意两个陌生人可以依赖比特币或者其他区块链技术实现互相信任。

比特币新区块产生的过程


                
当挖矿节点要构造预备区块,准备生成新区块时,会按照优先级排序,从交易池中取待确认交易。预备区块通常会预留一定空间给高优先级的交易,剩下的空间会按照交易费比例(Sat/B)由高到低顺序一直把区块加满或者把交易池的交易用光。但比特币区块中不仅仅包含从交易池中取的待确认交易。按照比特币协议规定,比特币的区块主要包括五个部分:魔数,区块大小,区块头,交易计数器和交易信息。比特币区块的结构其中,“魔数”是一个值为0xD9B4BEF9的常数;“区块体积”是本区块所有数据的总体积;“区块头”是可以看作是整个区块的缩略信息,挖矿用到的区块信息就是区块头;“交易计数器”用来记录区块中交易的数量;“交易数据”是区块所包含的所有交易信息,包括Coinbase奖励部分,一般来说,这部分数据占了整个区块绝大部分空间。在比特币区块中,区块头是最为关键的一个信息。它包含整个区块的所有特征信息:区块版本号。

区块链与比特币之间的异同


                

两者乎山有性质,目的,交易状态等方面的不同。具体如下。
性质:虽然BTC是一种数字货币,但区块链是一种数字分类帐或数据库。它们的本质不同,因为比数顷裂特币用于促进交易,而区块链用于记录交易等等。
目的:BTC旨在快速,高效地使用这种加密货币进行交易,而无需政府介入。另一方面,在从移动性到技术等众多领域中,区块链使无需中间人就可以方便地执薯闭行对等交易。




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