区块链100个基础问题(二)

26. 目前比特币的所有区块有多大?

截至2018年3月,比特币所有区块大约160GB。所有区块大小的增速取决于交易的数量,交易越多,被增加的区块就越多,区块总大小就越大。

 

27. 什么是51%攻击问题?

51%攻击是指掌握了比特币全网的51%算力之后,用这些算力来重新计算已经确认过的区块,使区块链产生分叉并且获得利益的行为。理论上存在,但在公网环境里实际上很难发生,因为掌握51%算力的成本及其高昂。

 

28. 如何保证历史交易数据不可篡改?

区块链中每个节点都完整地保留一份交易的历史记录。这样任何单个人或节点想修改这些历史记录,需要所有人确认,但是别的人或节点都可以拿出自己的那一份备份,来证明这个修改无效。

 

29. 什么是比特币分叉?

比特币分叉是比特币区块链产生了两条及以上的不同分支的情况。当矿工挖矿时,可能有两个或两个以上矿工都挖出了新的区块,并且都是满足要求的不同的区块。在广播后,不同的节点可能将不同的区块分别加入到各自的比特币区块链中,产生不同的区块链,就可能产生分叉。

 

30. 在比特币里,分叉问题如何避免?

比特币里产生分叉时,由于两条链的增长速度是不一样的,在一段时间之后,总有一条链的长度要超过另一条。当矿工发现全网有一条更长的链时,他就会抛弃他当前的链,把新的更长的链全部复制回来,在这条链的基础上继续挖矿。所有矿工都这样操作,这条链就成为了主链,分叉出来被抛弃掉的链就消失了。最终只有一条链会留下来,从而避免分叉。

 

31. 什么是以太坊?

以太坊(Ethereum)是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。通过其专用加密货币以太币(Ether,又称“以太币”)提供去中心化的虚拟机(称为“以太虚拟机” Ethereum Virtual Machine)来处理点对点合约。(引用自:维基百科)

 

32. 什么是ICO?

ICO(是Initial Coin Offering缩写),首次币发行,源自股票市场的首次公开发行(IPO)概念,是区块链项目首次发行代币,募集比特币、解决以太坊等通用数字货币的行为。(引用自:维基百科)  

 

33. 区块链如何分类?

目前大部分人认为区块链可以分为三类:公有链、联盟链、私有链。     

 

34. 什么是公有链?

公有链(Public Blockchain)是指任何人都可以随时进入到系统中读取数据、发送可确认交易、竞争记账的区块链。公有链通常被认为是“完全去中心化”的,因为没有任何个人或者机构可以控制或篡改其中数据的读写。公有链一般会通过代币机制来鼓励参与者竞争记账,来确保数据的安全性。比特币、以太坊都是典型的公有链。

 

35. 什么是联盟链? 

联盟链(Consortium Blockchain)是指有若干个机构共同参与管理的区块链,每个机构都运行着一个或多个节点,其中的数据只允许系统内不同的机构进行读写和发送交易,并且共同来记录交易数据。联盟链可视为“部分去中心化”,公众可以查阅和交易,但不能验证交易,或不能发布智能合约,需获得联盟许可。Hyperledger Fabric是典型的联盟链。

 

36. 什么是私有链?  

私有链(Private Blockchain)指其写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放,或者被任意程度地进行了限制。相关的应用囊括数据库管理、审计等,在很多情形下,公共的可读性并非是必须的。

 

37. 到目前为止,区块链的发展的经历了几个阶段?

目前普遍认为有三个阶段:

第一个阶段,或称区块链1.0,以比特币为代表的数字货币领域创新,如货币转移、兑付和支付系统等。

第二个阶段,或称区块链2.0,以智能合约为代表的企业级应用领域,此时更多的是做一些合约方面的创新,是涉及交易方面的商业合同,比如股票、证券的登记、期货、贷款、清算结算等。

第三个阶段,或称区块链3.0,区块链进入社会治理领域,包括了身份认证、公证、仲裁、审计、物流、医疗、签证、投票等领域,应用范围扩大到了整个社会,区块链技术有可能成为“万物互联”的一种最底层的协议。

 

38. 区块链的特点有哪些?  

区块链的主要特点有以下几点:

a) 去中心化——无需第三方介入,实现人与人点对点交易和互动。

b) 信息不可篡改——数据信息一旦被写入区块中就不能更改撤销。

c) 公开透明——极短时间内,区块信息会被复制到网络中的所有区块,实现全网数据同步,每个节点都能回溯交易双方过去的所有交易信息。

d) 集体维护性——在区块链中,是由所有节点共同维护整个区块链信息的可靠和安全性。

e) 可靠数据库——只有掌握整个系统51%节点,才能对区块链信息进行篡改,这样显然不可能做到,因为整个系统参与者众多,掌握这么多节点成本极高,也无法实现,这样能确保数据的完整性、真实性和安全性。

 

39. 拜占庭将军问题是什么?

由Leslie Lamport,Robert Shostak和Marshall Pease在其1982年的论文“拜占庭将军问题”中提出的,被称为The Byzantine Generals Problem或者Byzantine Failure。问题大意:在古罗马拜占庭帝国,几位将军带领各自的军队围攻一个城堡,必须有大于一半的军队同时进攻才能取胜。将军们只能通过信使彼此沟通,观察敌人后,将军们必须决定一个共同的行动计划(同时进攻或者同时撤退)。

但是,有些将军可能是叛徒,试图阻止忠诚的将军达成一致。在这种状态下,将军们必须找到一个算法来满足下面两个条件:

a) 所有忠诚的将军都决定采取相同的行动计划。

忠诚的将军们都会按照算法所说的去做,但是叛徒可以做任何他们想做的事情。该算法必须保证不管叛徒做什么,忠诚的将军能达成一致合理的计划。所以还必须保证:

b) 少数叛徒不能使忠诚的将军采取坏事计划。

什么是坏事计划,很难形式化,在这里进行简化定义为:每个忠诚的将军都正确的表达了自己的意思。不会因为叛徒的捣乱,让别的将军认为忠诚的将军是叛徒。

至此,我们将拜占庭将军问题简化成了:所有忠诚的将军都能够让别的将军接收到自己的真实意图,并最终一致行动。而形式化的要求就是,“一致性”与“正确性”。

这个算法称为拜占庭容错算法,并不容易实现。直到1999年,Miguel Castro和BarbaraLiskov提出了实用拜占庭容错算法(PBFT),能够实现只要叛徒不超过三分之一,忠诚的将军们就一定能达成一致结果。

 

40. 比特币区块链中如何解决拜占庭将军问题呢?

中本聪发明的比特币,对解决拜占庭将军问题提出了一种全新的思路,它就是PoW(Proof of Work) 工作量证明共识机制。在拜占庭将军问题中,如果将军们几乎同时发起消息,势必会造成混乱,造成各说各的攻击时间方案,行动难以一致。中本聪巧妙地在系统加入了发送信息的成本,降低了信息传递的速率。即:一段时间内(10分钟)只有一个节点可以传播信息。它加入的成本就是工作量,节点必须完成一个计算工作才能向其他将军传播消息,当然,谁第一个完成工作,谁才能传播消息。也就是比特币网络中每10分钟产生一个新的区块,每10分钟才广播一条消息,同时消息是签名加密的。通过PoW机制,一个节点必须经过大量尝试性计算才能得出一个结果,而其它节点只需极少的时间就能证明其真伪,这样能够减少垃圾消息、假消息在节点间传播的状况。

另外,在PoW共识机制下,如果要做叛徒,攻击整个网络,需要付出相应的成本,就是要掌握整个网络50%以上的算力。换句话说,有50%以上的叛徒才行,这是比PBFT高得多的容错率,而且大家可以想象一下这是多高的成本。如果真的掌握那么大的算力的话,用这些算力维护网络(诚实地挖矿)获得的收益其实会远高于破坏网络。

用工作量证明、加密等技术,使比特币网络从一个去中心化的不可信网络变为可信网络,使所有参与者可以在某些事情上达成一致,使价值传递成为了可能。比特币创造性的解决了拜占庭将军问题。

 

41. 什么是共识机制?

共识机制是为了解决拜占庭将军问题提出的,它是区块链的核心。也就是就某件事或某个交易,在分布式,互不信任的环境中,各参与者之间达成一致的过程。

 

42. 共识机制的目标是什么?

共识机制的目标有两点:

a) 一致性:所有诚实节点保存的区块链的前缀部分完全相同。

b) 有效性:由某诚实节点发布的信息终将被其他所有诚实节点记录在自己的区块链中。

 

43. 区块链目前主要有哪些共识机制?

区块链目前主要的共识机制有:

a) POW(Proof of Work)工作量证明;

b) POS (Proof of Stake) 权益证明机制;

c) DPoS (Delegated Proof of Stake) 委托权益证明机制;

d) PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) 实用拜占庭容错;

e) DBFT (Delegated BFT) 授权拜占庭容错算法。

 

44. 几种区块链平台目前都使用什么共识机制?

目前主要区块链平台使用以下共识机制:

a) 比特币:工作量证明(POW);

b) 以太坊:以太坊前三个阶段采用的是POW共识机制,第四个阶段将采用自己创建的POS机制;

c) Hyperledger:可插拔设计,主要有 Solo, Kafka, PBFT等,可根据需要选择。

 

45. 工作量证明机制POW是什么?

在基于工作量证明机制构建的区块链网络中,节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权,求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。工作量证明机制具有完全去中心化的优点,在以工作量证明机制为共识的区块链中,节点可以自由进出。

 

46. 权益证明机制POS是什么?

权益证明要求证明人提供一定数量的加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是,当创造一个新区块时,矿工需要创建一个“币权”交易,交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间,依据算法等比例地降低节点的挖矿难度,从而加快了寻找随机数的速度。

 

47. 实用拜占庭容错PBFT是什么?     

实用拜占庭容错的共识机制是少数服从多数,根据信息在分布式网络中节点间互相交换后各节点列出所有得到的信息,一个节点代表一票,选择大多数的结果作为解决办法。PBET将容错量控制在全部节点数的1/3,即只要有超过2/3的正常节点,整个系统便可正常运作。

 

48. 什么是去中心化?

去中心化(Decentralization)是相对于“中心化”而言的新型网络内容生产过程。内容不再是由专业网站或特定人群所产生,而是由全体节点共同参与、共同生产信息。

 

49. 什么是对等式网络(Peer-to-Peer Network)?

对等网络是指通过允许单个节点与其他节点直接交互,从而实现整个系统像有组织的集体一样运作的系统。以比特币为例:网络以这样一种方式构建——每个用户都在传播其他用户的交易。而且重要的是,不需要银行或其他金融机构作为第三方。

 

50. 什么是哈希散列?

哈希散列是密码学里的经典技术,把任意长度的输入通过哈希算法,变换成固定长度的由字母和数字组成的输出。在区块链里主要实现区块间的连接以及数据加密等功能。

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