区块链是什么？一文详解区块链的运作原理及应用
2025-02-18分类：区块链介绍 阅读（）
相信您一定听说过区块链这个词，但对其实际含义不慎了解。在您投身加密货币前，了解区块链是了解加密货币交易机制的基础。目前，几乎所有加密货币，包括比特币、以太坊、比特币现金和莱特币，都透过区块链网络进行保护。因此，区块链的准确性不断受到大量运算能力的验证。
透过本文，我们将展开解释区块链的运行原理、类型，以及在加密货币中的应用。
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账。区块链技术记录并确认加密货币交易，就像数位分类帐一样。在您购买、出售或交换加密货币时，区块链会收集并储存资讯。这些资讯保存在一个安全的位置，不受中央政府监督或控制。区块链因其在加密货币系统中维护安全性和去中心化交易记录的关键作用而为人熟知。其用途广泛，涉及加密货币、医疗、金融等领域。
透过区块链技术，每笔交易或数据都储存为一个「区块」。然后，您可以将此区块添加到现有的区块链中，以建立所有活动的时间顺序图。区块链安全透明，因此每个区块都是不可逆转的，并且每个人都可以查看。
由于无法更改区块，因此唯一需要授权的地方就是用户或程式输入数据。自2009年比特币推出以来，透过创建各种加密货币、 DeFi （去中心化金融）、NFT（非同质化代币）和智能合约，区块链的使用呈爆炸式增长。
区块链是如何运作的？
图片来源： CoinBase
区块链由称为脚本的程式组成，脚本可以执行通常在数据库中执行的任务：输入和访问资讯，并将其保存和储存在某个地方。区块链是分布式的，这意味着会在机器上保存多个副本，并且它们必须全部匹配才有效。区块链收集交易资讯并将其输入到一个区块中，就像电子表格中包含资讯的储存格一样。一旦填满，资讯就会透过加密演算法运行，该演算法会创建一个称为杂凑值（也称哈希值）的十六进位数字。然后将杂凑值输入到下面的区块头中，并使用区块中的其他资讯进行加密。这样就创建了一系列连结在一起的区块。
交易遵循特定的流程，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（为区块链提供介面的应用程式）发起交易，就会启动一系列事件。在比特币中，您的交易被发送到记忆体池，在那里储存并排队，直到矿工或验证器将其提取出来。一旦交易被输入到一个区块中，并且该区块充满了交易，它就会关闭，并使用加密演算法进行加密。然后，挖矿就开始了。
整个网络同时工作，旨在「解决」杂凑问题。除了「随机值」（nonce）外，每个矿工都会生成一个随机杂凑值（哈希值）。 Nonce是指一次性随机值（number used once），是使用过一次的数字的缩写。每个矿工都以0随机值开始，并将其附加到随机生成的杂凑值上。如果该数字不等于或小于目标杂凑值，nonce的值就会加1，并生成新的区块杂凑值。这一过程一直持续到矿工产生有效的杂凑值，赢得比赛并获得奖励为止。
由此可见，在区块链的运作过程中，每个区块链网络都有许多参与者，他们扮演者不同的角色。其中有4个重要的参与者：
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区块链用户：这些参与者通常是企业用户，他们拥有加入区块链网络并与其他网络参与者进行交易所需的权限。
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证书颁发机构：能够管理和颁发运行许可区块链所需的各种证书的人。
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区块链网络经营者：拥有特殊权限，有权定义、生成、监控和管理区块链网络的人。
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监管者：区块链上拥有特殊权限的用户，负责监督网络上发生的交易。
为什么区块链很重要？
区块链可用于永久记录任意数量的数据点。形式包括交易、选举投票、产品库存、国家身分证明、房屋契约等。目前，数以万计的项目计划应用区块链，以帮助社会，而不仅仅是记录交易。区块链对加密货币交易至关重要。例如，比特币区块链包含每次有人发送或接收比特币的记录。区块链中包含的交易清单对于大多数加密货币来说都很重要。加密货币和为其提供技术支持的区块链技术使得线上转移价值成为可能，可以让互不相识的人进行安全支付，而无需透过银行、信用卡公司等第三方验证机构。
区块链的关键要素
分布式帐本技术（DLT） ：网络上的所有参与者都可以存取分布式帐本及其不可变的交易文件。透过这些共享帐本，交易只会被记录一次，从而消除了传统业务网络中常见的重复工作。
不可变记录：一旦交易被记录到共享帐本中，任何参与者都无法篡改或修改交易。如果记录的交易存在错误，则需要添加新交易来扭转错误，这意味着两笔交易都是可见的，确保透明度。
智能合约：为了实现快速交易，一个名为「智能合约」的规则将被储存在区块链上并自动执行。智能合约无所不能，例如，指定医疗保险的支付条款；定义公司债券转让的条件等。
区块链的关键术语
区块
顾名思义，区块链是由区块组成的链条。每次发生交易，数据都会变成一个新的区块。该区块有一个加密哈希值，将其最近的区块链、时间符号和交易记录链接起来。这些区块按时间顺序链接，并且可以在世界各地的设备上而不是在一两个设备上记录每个新区块。这确保了准确、透明和永久的记录。
挖矿
挖矿描述了透过添加区块和创建新币来更新区块链的过程。为此，矿工验证交易，这要求他们解决加密哈希难题。一旦矿工验证您的交易，您就可以将该区块添加到区块链分类帐并更新记录。这种类型的验证需要更高级的运算能力和先进设备。那些从事挖矿的人通常会投资此类设备并获得比特币或其他加密货币作为挖矿报酬。
节点
区块链技术中的节点是运行区块链软体并可以存取区块链的电脑。区块链中的节点网络就是运行数据库的所有电脑。每个节点都会更新最新版本的区块链，因此所有交易都有分散的记录。
区块链网络有哪些类型？
公链
公共区块链是区块链类型中的重要类别，是一种任何人都可以加入、无需许可的分布式账本系统。重要的是，这些区块链体现了去中心化的精髓，为每个参与者在网络中提供平等的地位。此外，任何能够上网的人都可以成为授权节点，参与交易验证和挖矿，这是区块链类型的标志性特征。
公共区块链在信任和安全方面表现出色。工作量证明机制确保节点不需要相互信任，从而消除了诈欺交易的风险。此外，庞大的网络规模加强了其安全性，因为更多的分布式记录使潜在的骇客难以下手。此外，公共区块链的透明度和开放性是无与伦比的，每个节点都可以透明地访问分类账，这是区块链应用于金融领域的一个重要因素。
私链
私有区块链是区块链类型中的另一个重要子集。它在封闭网络或单一实体控制等受限环境下运作。此外，在规模上，私有区块链比公共区块链更小，提供的控制环境也更严格，因此被称为许可区块链或企业区块链。因此，私有区块链以其独特的操作框架在众多区块链类型中脱颖而出。
私有区块链的主要优势之一是其交易速度快。由于它们在较小的网络上运行，交易验证速度更快，这对区块链在金融领域的应用至关重要。此外，私有区块链具有很强的可扩展性，允许组织根据其特定要求调整网络规模。它们还提供增强的隐私和数据控制，这对金融业和区块链集成至关重要，特别是对于敏感的金融业务。
混合链
混合区块链是区块链类型的重大创新，融合了私有链和公共区块链的特征。这种区块链允许组织建立一个独特的框架，在这个框架中，基于私有的、基于许可的系统与公共的、无需许可的系统共存。因此，混合区块链提供了一种灵活的方法，可以根据特定需求量身定制数据访问和透明度，从而在不同类型的金融区块链中独树一帜。
混合区块链的主要优点之一是高安全性。该区块链在封闭的生态系统中运行，因此可以免受公共区块链中常见的外部攻击。例如，臭名昭著的51%攻击，即一个实体控制了区块链网络50%以上的运算能力，使其能够操纵交易并损害网络安全。此外，混合区块链可确保隐私，同时促进与第三方的交互，是一种具有成本效益和可扩展性的解决方案。
联盟链
联盟链是多种区块链中的一个复杂类别，结合了私有区块链和公共区块链的元素。这种类型的区块链的特点是去中心化网络上多个组织成员的协作。因此，在不同类型的金融区块链中，联盟链提供了一种独特的结构，其特点是集体治理和责任共担。
联盟链的主要优势是其更高的安全性、可扩展性和效率。此外，它们提供受控访问，这是金融区块链应用程式中一个特别重要的功能。此外，它们的协作性质确保了权力动态平衡，降低了私有区块链中单一实体控制相关的风险。因此，联盟链为寻求金融业安全和效率的组织提供了一个令人信服的选择。
区块链在加密货币中的应用
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件时间戳记不可篡改的系统。但直到近二十年后，随着2009年1月比特币的推出，区块链才首次在现实世界中得到应用。随后，以太坊和其他大规模加密货币纷纷跟进，使用区块链来安全地处理和记录交易。这项技术可以确保透明度，并保护加密货币买家和卖家的财务资讯和身分。
目前，金融机构、加密货币企业和世界各国政府正如火如荼地采用和部署以太坊区块链解决方案。 ConsenSys平台利用区块链来解决传统金融、去中心化金融、商业和贸易领域长期存在的产业问题。
区块链与比特币有何区别？
我们透过以下几点来了解这两个金融概念之间的主要差异。这些要点重申了它们在基本原理和复杂性方面的差异。
适应性：比特币和区块链之间的最大的区别就是适应性。比特币是一种僵化的、专注于跨国交易的东西。虽然区块链最初是作为比特币货币的分类帐的，但它开始改进，并慢慢开始迎合其他行业。由于在技术上不断进步，现在区块链已经成为市场上的热门技术。
定义：区块链是一种分布式帐本，可以在最安全的环境中进行点对点交易。透过区块链完成的交易公开、透明。比特币是一种用于减少跨境交易的交易费用和交易时间的加密货币。
应用范围：比特币有点封闭的，它非常喜欢匿名。即使我们在帐本中发现交易，比特币也是透过数位代码记录的，用户很难理解，这就是它无法前进的原因。另一方面，区块链一直在与各个行业合作，因此它应该遵守公司的规则和规范，例如反洗钱、KYC（认识您的顾客）等。因此，它可以清楚地显示所有交易，公众也可以访问分类账，企业也更加信任区块链。
总而言之，区块链与比特币的区别如下：
| 区别 | 区块链 | 比特币 |
| 定义 | 分类账 | 加密货币 |
| 目的 | 为点对点交易提供低成本、安全可靠的环境 | 简化并提高交易速度，不受政府太多限制 |
| 范围 | 区块链对变化更加开放，因此得到许多大公司的支持 | 比特币的范围相对有限 |
| 交易 | 区块链可以轻松转移从货币到股票产权的任何东西 | 比特币仅限于作为货币进行交易 |
| 策略 | 区块链可以适应任何变化，因此可以满足不同行业的需求 | 比特币专注于降低成本并减少交易时间，但灵活性较差 |
| 状况 | 由于区块链与各种业务合作，遵守KYC和其他规范，因此非常透明 | 比特币喜欢匿名，即使用户可以看到交易，它们也是随机排列的数字 |
区块链有哪些优势？
去中心化
区块链中的去中心化是指将决策和控制从中心化实体（例如团体、组织或个人）转移到分布式网络。去中心化的区块链网络利用透明度来降低参与者之间的信任需求。网络中的参与者也无法以可能导致网络功能受到侵蚀为由相互施加控制或权威。区块链不会将任何资讯储存在中央位置。相反，区块链透过电脑网络复制和传播。每当有新的区块添加到区块链时，网络上的每台电脑都会透过更新其区块链来反映变更。透过在网络上传播讯息，而不是将其储存在一个中央数据库中，区块链就变得更难篡改。区块链允许数据库中的数据分布在多个网络节点（运行区块链软体的电脑或设备）之间。例如，如果有人试图更改数据库某个实例中的一笔记录，其他节点会阻止这种情况发生。这样，网络中的任何单一节点都无法更改其中保存的资讯。由于这种分布以及工作已完成的加密证明，资讯和历史记录（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，例如法律合约、国家身分证明或公司库存。
透明度
由于比特币区块链的去中心化性质，所有交易公开透明，任何人都可以透过个人节点或使用区块链浏览器来查看实时交易。这意味着，如果您愿意，您可以追踪比特币的去向。例如，过去交易所曾遭到骇客攻击，导致大量加密货币遗失。虽然骇客可能是匿名的（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。此外，大多数区块链都是完全开源软体，每个人都可以查看其代码。因此，审计人员能够审查比特币等加密货币的安全性。
不可篡改
区块链技术提供了现代数位交易所需的高信任和安全性。一旦交易记录至区块链，即无法更改或删除。区块链创建了所有交易的永久记录，访问区块链网络的任何人都可以进行验证。共识、去中心化和密码学的应用共建一个极为安全的底层软体系统，几乎不可能被篡改。
降低费用
通常情况下，消费者需要向银行支付验证交易的费用，或向公证人支付签署文件的费用。区块链消除了第三方验证的需要，同时也免除了相关成本。例如，企业主在接受信用卡付款时需要支付小额费用，因为银行和支付处理公司必须处理这些交易。
高效
无论您是经营B2B 电子商务市场还是提供SaaS B2B解决方案，B2B交易可能非常耗时，甚至会导致营运瓶颈。透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，如果您在周五晚上存入支票，则可能要到周一早上才能查看帐户资金。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。时间灵活，交易高效。此外，审核更快。企业需要以安全、可审核的方式产生、存档、交换和重建电子交易。区块链提供的数据透明度确保审计处理速度更快。
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