今天给各位分享区块链怎么排序的知识,其中也会对区块链层级排序解释进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!
什么是区块链?它是怎么诞生的?区块链的类型有哪些?
想要了解区块链,就必须先了解程序的基础结构。我们在互联网看到的一切,都是通过计算机语言构建而成,计算机语言有很多种,但构成语言最基本的字符就是代码,而区块链技术是代码应用的一种方式,与传统中心化模式不同的是,区块链具有不可篡改、私密性、安全性、以及共识等特性。
区块链技术的诞生,与一名叫“中本聪”的人有关,当年他在网上发布了一篇名为《比特币:一种点对点的电子现金系统》的文章,该文章中描述了一种电子现金系统,该系统应用的底层技术就是区块链技术,而比特币是这套电子现金系统的衍生品,也可以说是区块链技术的衍生品,是区块链技术在真实世界中应用最成功的衍生品,属于金融领域。
区块链的类型只有一种,要知道区块链技术是一种数据、代码构成结构,采用这种技术编译的程序和数据,具有很多与金融货币相关的属性,以我国发行的数字人民币DE/CP为例,它就是应用了区块链技术作为底层技术,除了可以防伪,还可以溯源,在安全方面和保护隐私方面都发挥着巨大的作用,最重要的是,它弥补人民币在线上无法流通的弊端。
区块链的应用场景有很多,迄今为止最成功的案例就是比特币,其次是电子发票、跨境支付等,基于数据的互通性、不可篡改等特性,它还可以用来保存一些重要的数据,只要这些数据应用了区块链技术作为底层技术,那么就永远无法销毁,永远保存下来,任何人或机构都没有能力修改或删除。除此之外,区块款与教育、医疗、征信、汽车、交通等领域都存在一定的交叉,它是一种技术,并非某种产品,所以它的类型只有一种,但随着应用场景的变化,它发挥出的作用也是不同的,几乎可以与任何领域的现有场景进行融合,然后衍生出其他应用。
区块链基金有哪些
1、目前以投资区块链仓位比重高低排序区块链怎么排序,依次有区块链怎么排序:银河创新成长混合、光大保德信中国制造、南方智慧精选灵活配置、建信丰裕多策略灵活配置、华宝科技先锋混合、银河大国智造主题、南方智诚混合、国泰区位优势混合、银河蓝筹精选混合等。
2、区块链基金是指持有区块链技术板块的基金区块链怎么排序,因为是基金投资所以区块链基金会随时变化。
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如何用最简单的方式解读区块链?
大家最近天天都能听到区块链这个词,那什么是区块链呢?“分布式、难以篡改、一致存储”等解释太技术化且较为干涩。我这里来通俗的科普下:区块链主要为区块链怎么排序了解决互不信任的个体之间的信任问题。
举个通俗的例子:话说老李和老王一个村,老李最近手头有点紧,想向老王借点钱。老王呢,担心借了老李后区块链怎么排序他赖账怎么办,于是找来“德高望重”的村长,不过想想,村长也不可信,以前村长还偷过别人家的地瓜啊!怎么办?
区块链的方法是:老王借了1000块钱给老李后,然后用大喇叭在村里大喊“我老王今天借了老李1000元钱,大家都赶紧记录下”,于是村里的所有人都记录在了自己家里的账本上,谨慎的保管了起来。这下可好,老李再也赖不过了,村里即便有不守信的人,那还是好人多呀,老李也不可能找村里全部的人偷偷抹掉自己的借钱记录的。就这样,区块链解决了互不信任的老王和老李之间的借钱的信任问题。
在没有出现区块链之前,我们是如何解决互不信任个体间的信任问题呢?简单啊,找两者都信任的“德高望重”的“见证人”就好了,例如故事里的村长,例如买卖双方之间的支付宝,例如公证处等等。不过可能这类“见证人”也不一定一直诚信下去,所以区块链干脆就让大家都作为见证人。
老王放心了,但老李头疼啊!老李要等村里人都记录好了才能拿到借给区块链怎么排序他的钱,谁家还没个大爷大妈手脚慢一些的。所以目前区块链距离应用还有一定的距离,效率问题需要得到大幅提升才可以。
回想一下,你平时是怎么和别人交易的:一件漂亮的衣服,你可以在实体店挑好,确认好了对方衣服质量不错,对方确认你的钱是真钱,那么我们面对面一手交钱一手拿货。
要是我们隔着十万八千里,彼此既不认识也不信任还是想交易呢?那就要有我们都信任的第三方了,也就是达成所谓的共识机制。比如:你可以在淘宝通过第三方见证担保完成交易,钱先给支付宝——支付宝收款让卖家发货——卖家发货——你确认收货——支付宝再把钱给卖家。
但是,倘若这个中心化的机构作恶了,马爸爸撕了账本,不承认你给了钱,或者和卖家联合起来骗你钱,那可怎么办?
又或者政府借了你一100万,最后用超发货币的方式还给你钱,100万缩水到1万,由你来承受通货膨胀的损失,你又怎么办?
有没有不被任何政府、组织机构控制,能公开透明的完成仲裁,记录了就不被篡改,没有跑路风险的第三方呢?
别着急,我们的主角区块链技术解决就是这样的问题——你们之间的交易可以被所有在这个区块链系统的人见证,大家的小账本里头都会记录你们的交易。B如果否认收了A的钱,或者A说自己借了300块钱,都会被路人甲乙丙丁质疑。具体是如何做到的呢?
1)系统给每个人都发了个小账本,让每个人都有记账的权利,咱们称之为分布式记账。
2)为了鼓励大家帮别人记账,系统代码设定将比特币这样的代币奖励给记账者,为了防止一堆人记账堵死,还将代币设为有限个,甲乙丙丁需要通过系统规定的机制进行计算,算的最快最好的才能获得记账的权利,记录之后通过系统广播给大家,所有人复制一份相同的账本,这个通过计算获得奖励的过程就叫挖矿,记账的路人甲乙丙丁就是矿工。
3)有一天,最初记录这笔交易的甲Game Over了,这个账本却还是存在在其区块链怎么排序他人的账本里,A和B谁想否认都不行。我们把通过代码写好了如何仲裁和分配,无需银行、政府、企业等中心化组织机构作为第三方见证(去中心化),直接点对点(P2P)交易的方式,称为去中心化。
4)系统把多个交易打包成区块,按时间顺序链接起来成为最后人手一本的账本,这就是区块链技术
其实把区块链简单理解为账本不过是最浅显的解读了,把它的每个特点拆分开来,所能应用的领域很多很多。
现在传统金融行业、券商、投资机构正在跑步入场,物联网, 游戏 ,储存,版权,防伪,征信,支付,预测市场(赌博之类)、社区等众多领域已经开始了区块链的 探索 应用。
互联网让万物皆可连,区块链能否让所连皆可信呢?
我用天地自然运化的奇石解读一下区块链:
所有科学、哲学、道义⋯⋯天地都包涵着。任何一个事物、任何一种文化都与天地道化有关。
区块链自然逃不脱天地运化法:即顺然、随然、无穷、无常。
它就是这块奇石,其表面整体上的数据运化,一是,整体向着无形无象。二是线点守着一个规律:即无常之道。就是说它们每条线,每个点,追求的都不是一个闭合的目标和一个局限的目的。这样说大家我好理解了:一个画家要画一只鸡,是有目的的,有终结相的,而奇石,大自然造化时,是没有终结相的。所以相不闭合,线、点数据也不终结。区块连接之技术,就是这个天运之道。无常运化无形无象,永无终结。(无中心化,就是无形无相,形式不封闭,结构不封闭,思想不封闭⋯⋯如“石”办事就行)。
山东曲阜孔子灵石馆
大家好,我是皮皮,我在这里用几个生活小例子给大家解读一下什么叫区块链?
去中心化,不可篡改级,分布式存贮的,以加密信息做链接地址的数据区块链接系统,叫区块链
这玩意本来就是许多高 科技 的复合品,没法简单,再简单也是一大段话,而且未必能说清楚
区块链(Blockchain)严格的定义是指通过基于密码学技术设计的共识机制方式,在对等网络中多个节点共同维护一个持续增长,由时间戳和有序记录数据块所构建的链式列表账本的分布式数据库技术。该技术方案让参与系统中的任意多个节点,把一段时间系统内全部信息交流的数据,通过密码学算法计算和记录到一个数据块(block),并且生成该数据块的指纹用于链接(chain)下个数据块和校验,系统所有参与节点来共同认定记录是否为真。
区块链是一种类似于NoSQL(非关系型数据库)这样的技术解决方案统称,并不是某种特定技术,能够通过很多编程语言和架构来实现区块链技术。并且实现区块链的方式种类也有很多,目前常见的包括POW(Proof of Work,工作量证明),POS(Proof of Stake,权益证明),DPOS(Delegate Proof of Stake,股份授权证明机制)等。
区块链的概念首次在论文《比特币:一种点对点的电子现金系统(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)》中提出,作者为自称中本聪(Satoshi Nakamoto)的个人(或团体)。因此可以把比特币看成区块链的首个在金融支付领域中的应用。
【通俗解释】
无论多大的系统或者多小的网站,一般在它背后都有数据库。那么这个数据库由谁来维护?在一般情况下,谁负责运营这个网络或者系统,那么就由谁来进行维护。如果是微信数据库肯定是腾讯团队维护,淘宝的数据库就是阿里的团队在维护。大家一定认为这种方式是天经地义的,但是区块链技术却不是这样。
如果我们把数据库想象成是一个账本:比如支付宝就是很典型的账本,任何数据的改变就是记账型的。数据库的维护我们可以认为是很简单的记账方式。在区块链的世界也是这样,区块链系统中的每一个人都有机会参与记账。系统会在一段时间内,可能选择十秒钟内,也可能十分钟,选出这段时间记账最快最好的人,由这个人来记账,他会把这段时间数据库的变化和账本的变化记在一个区块(block)中,我们可以把这个区块想象成一页纸上,系统在确认记录正确后,会把过去账本的数据指纹链接(chain)这张纸上,然后把这张纸发给整个系统里面其他的所有人。然后周而复始,系统会寻找下一个记账又快又好的人,而系统中的其他所有人都会获得整个账本的副本。这也就意味着这个系统每一个人都有一模一样的账本,这种技术,我们就称之为区块链技术(Blockchain),也称为分布式账本技术。
由于每个人(计算机)都有一模一样的账本,并且每个人(计算机)都有着完全相等的权利,因此不会由于单个人(计算机)失去联系或宕机,而导致整个系统崩溃。既然有一模一样的账本,就意味着所有的数据都是公开透明的,每一个人可以看到每一个账户上到底有什么数字变化。它非常有趣的特性就是,其中的数据无法篡改。因为系统会自动比较,会认为相同数量最多的账本是真的账本,少部分和别人数量不一样的账本是虚假的账本。在这种情况下,任何人篡改自己的账本是没有任何意义的,因为除非你能够篡改整个系统里面大部分节点。如果整个系统节点只有五个、十个节点也许还容易做到,但是如果有上万个甚至上十万个,并且还分布在互联网上的任何角落,除非某个人能控制世界上大多数的电脑,否则不太可能篡改这样大型的区块链。
【要素】
结合区块链的定义,我们认为必须具有如下四点要素才能被称为公开区块链技术,如果只具有前3点要素,我们将认为其为私有区块链技术(私有链)。
1、点对点的对等网络(权力对等、物理点对点连接)
2、可验证的数据结构(可验证的PKC体系,不可篡改数据库)
3、分布式的共识机制(解决拜占庭将军问题,解决双重支付)
4、纳什均衡的博弈设计(合作是演化稳定的策略)
【特性】
结合定义区块链的定义,区块链会现实出四个主要的特性:去中心化(Decentralized)、去信任(Trustless)、集体维护(Collectively maintain)、可靠数据库(Reliable Database)。并且由四个特性会引申出另外2个特性:开源(Open Source)、隐私保护(Anonymity)。如果一个系统不具备这些特征,将不能视其为基于区块链技术的应用。
去中心化(Decentralized):整个网络没有中心化的硬件或者管理机构,任意节点之间的权利和义务都是均等的,且任一节点的损坏或者失去都会不影响整个系统的运作。因此也可以认为区块链系统具有极好的健壮性。
去信任(Trustless):参与整个系统中的每个节点之间进行数据交换是无需互相信任的,整个系统的运作规则是公开透明的,所有的数据内容也是公开的,因此在系统指定的规则范围和时间范围内,节点之间是不能也无法欺骗其它节点。
集体维护(Collectively maintain):系统中的数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点来共同维护的,而这些具有维护功能的节点是任何人都可以参与的。
可靠数据库(Reliable Database):整个系统将通过分数据库的形式,让每个参与节点都能获得一份完整数据库的拷贝。除非能够同时控制整个系统中超过51%的节点,否则单个节点上对数据库的修改是无效的,也无法影响其他节点上的数据内容。因此参与系统中的节点越多和计算能力越强,该系统中的数据安全性越高。
开源(Open Source):由于整个系统的运作规则必须是公开透明的,所以对于程序而言,整个系统必定会是开源的。
隐私保护(Anonymity):由于节点和节点之间是无需互相信任的,因此节点和节点之间无需公开身份,在系统中的每个参与的节点的隐私都是受到保护的。
【区块链意义之一 :解决拜占庭将军问题】
区块链解决的核心问题不是“数字货币”,而是在信息不对称、不确定的环境下,如何建立满足经济活动赖以发生、发展的“信任”生态体系。而这个问题称之为“拜占庭将军问题”,也可称为“拜占庭容错”或者“两军问题”,这是一个分布式系统中进行信息机交互时面临的难题,即在整个网络中的任意节点都无法信任与之通信的对方时,如何能创建出共识基础来进行安全的信息交互而无需担心数据被篡改。区块链使用算法证明机制来保证整个网络的安全,借助它,整个系统中的所有节点能够在去信任的环境下自动安全的交换数据。更多介绍请参见《比特币与拜占庭将军问题》。
【区块链意义之二:实现跨国价值转移】
互联网诞生最初,最早核心解决的问题是信息制造和传输,我们可以通过互联网将信息快速生成并且复制到全世界每一个有着网络的角落,但是它尚始终不能解决价值转移和信用转移。这里所谓的价值转移是指,在网络中每个人都能够认可和确认的方式,将某一部分价值精确的从某一个地址转移到另一个地址,而且必须确保当价值转移后,原来的地址减少了被转移的部分,而新的地址增加了所转移的价值。这里说的价值可以是货币资产,也可以是某种实体资产或者虚拟资产(包括有价证券、金融衍生品等)。而这操作的结果必须获得所有参与方的认可,且其结果不能受到任何某一方的操纵。
在目前的互联网中也有各种各样的金融体系,也有许多政府银行提供或者第三方提供的支付系统,但是它还是依靠中心化的方案来解决。所谓中心化的方案,就是通过某个公司或者政府信用作为背书,将所有的价值转移计算放在一个中心服务器(集群)中,尽管所有的计算也是由程序自动完成,但是却必须信任这个中心化的人或者机构。事实上通过中心化的信用背书来解决,也只能将信用局限在一定的机构、地区或者国家的范围之内。由此可以看出,必须要解决的这个根本问题,那就是信用。所以价值转移的核心问题是跨国信用共识。
在如此纷繁复杂的全球体系中,要凭空建立一个全球性的信用共识体系是很难的,由于每个国家的政治、经济和文化情况不同,对于两个国家的企业和政府完全互信是几乎做不到的,这也就意味着无论是以个人抑或企业政府的信用进行背书,对于跨国之间的价值交换即使可以完成,也有着巨大的时间和经济成本。但是在漫长的人类 历史 中,无论每个国家的宗教、政治和文化是如何的不同,唯一能取得共识的是数学(基础科学)。因此,可以毫不夸张的说,数学(算法)是全球文明的最大公约数,也是全球人类获得最多共识的基础。如果我们以数学算法(程序)作为背书,所有的规则都建立一个公开透明的数学算法(程序)之上,能够让所有不同政治文化背景的人群获得共识。
【未来的发展】
互联网将使得全球之间的互动越来越紧密,伴随而来的就是巨大的信任鸿沟。目前现有的主流数据库技术架构都是私密且中心化的,在这个架构上是永远无法解决价值转移和互信问题。所以区块链技术有可能将成为下一代数据库架构。通过去中心化技术,将能够在大数据的基础上完成数学(算法)背书、全球互信这个巨大的进步。
区块链技术作为一种特定分布式存取数据技术,它通过网络中多个参与计算的节点开共同参与数据的计算和记录,并且互相验证其信息的有效性(防伪)。从这一点来,区块链技术也是一种特定的数据库技术。互联网刚刚进入大数据时代,但是从目前来看,大数据还处于非常基础的阶段。但是当进入到区块链数据库阶段,将进入到真正的强信任背书的大数据时代。这里面的所有数据都获得坚不可摧的质量,任何人都没有能力也没有必要去质疑。
也许我们现在正处在一个重大的转折点之上——和工业革命所带来的深刻变革几乎相同的重大转折的早期阶段。不仅仅是新技术指数级、数字化和组合式的进步与变革,更多的惊喜也许还会在我们前面。在未来的24个月里,这个星球所增长的计算机算力和记录的数据将会超过所有 历史 阶段的总和。在过去的24个月里,这个增值可能已经超过了1000倍。这些数字化的数据信息还在以比摩尔定律更快的速度增长。区块链技术将不仅仅应用在金融支付领域,而是将会扩展到目前所有应用范围,诸如去中心化的微博、微信、搜索、租房,甚至是打车软件都有可能会出现。因为区块链将可以让人类无地域限制的、去信任的方式来进行大规模协作。
区块链是一种技术,基于这项技术产生很多应用,包括与数据和信息相关的一切行业业务,比特币就是其中最为人熟知的一种应用。对于区块链的通俗解释就是,假如在网上买一只口红,首先找到心仪的产品和卖家下单,先把钱给中间平台,等到卖家发货买家确认收货以后,中间平台再把钱转给卖家,因为信任问题买卖家之间都依赖于中间平台,而区块链作为去中心化的分布式账本数据库,则着力于去掉这个中间平台但同时又解决信任问题。在区块链中每个人拥有自己的记账本,用来记录发生的每一件事,假如在交易中出现卖家拿钱不发货的行为,这一条记录将永久存在不可修改,不需要互相交换信息,区块链的世界会选择在同一个时间节点记录最快质量最好的那个人的记账本进行复制发送并串联,最后越叠越厚形成区块。
大家在谈论虚拟货币时,往往离不开区块链这个概念,那么区块链到底是个神马玩意呢?
区块链是一种底层技术,本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。听起来好像十分高端,遥不可及,其实是很容易理解的。
举个例子,假如要在淘宝上购买商品,那么一般首先要做的就是打开淘宝,找到想要的商品并下单将钱支付给作为交易中介的淘宝。等收到商品并确认收货后淘宝便会将货款打给卖家。这本来只是我和卖家的交易,但却多了个“中心”,即淘宝。
在交易进行的过程中,这个“中心”拥有无限大的权力,甚至随意修改账单。因此,“中心”往往需要强大的后台为其背书。
于是,有一个名叫中本聪的男人想要干掉这个权力无穷大的中心,他想创造一个去中心化的系统,在这个系统里,每个人都是中心,都有记账的权力。于是,他创造了比特币。
在比特币的系统中,每个人都有一个小账本用以记录发生的每一笔交易。一笔交易只有经过大部分人确认后才有效。如果卖家不发货,那么每个人的小账本都会将这件事记录下来,让他无处可逃。
这时候大家可能会有疑问,既然只是一个公开的账本,那么为什么又要叫区块链呢?这就涉及到了共识问题,区块链系统是一个由众多“中心”组成的系统,整个区块链是属于所有参与记账的个体的。这时候就产生了新的问题,一个系统必须要有秩序才能长远的存在。假如记账者可以不计成本地胡作非为,那就可能出现本来只是购买一台手机,但收到的却是一台特斯拉的情况。
于是,中本聪发明了一种名为PoW的共识方式。这种方式提高了记账者记账的成本,让其不能轻易作恶。PoW通过密码学的方式要求记账者需要通过竞争计算能力来获取记账权,第一个计算出结果的记账者即可获得一个由若干笔交易打包而来的区块的记账权,同时获得一定的代币作为奖励。这就是我们俗称的“挖矿”。
既然记账者已经将一个包含了若干笔交易的区块记录了下来,那么系统就需要进行整理排序,不可能让无数的区块杂乱无章地分布在系统中。于是就需要把所有区块按照时间顺序首尾相连链接链接起来,这时,区块链便诞生了。区块链的核心是技术。
区块链技术的特征
区块链技术的五个基本特点如下:
1、区块链技术特点一:分布式数据库
区块链上的每一方都可以访问整个数据库及其完整的历史记录。 没有单一方控制数据或信息。 每一方都可以直接验证其交易合作伙伴的记录,而无需中间人。
2、区块链技术特点二:对等传输
通信直接在对等体之间发生,而不是通过中心节点。 每个节点存储并转发信息到所有其他节点。
3、区块链技术特点三: 透明的匿名性
任何有权访问系统的用户都可以看到每个事务及其关联值。 区块链上的每个节点或用户都有一个唯一的30以上的字母、数字组成的地址,用于标识自身。 用户可以选择保持匿名或向他人提供其身份证明。 区块链的加以发生在这些地址之。
4、区块链技术特点四:记录的不可逆性
一旦在数据库中输入事务并更新了帐户,则不能更改记录,因为它们链接到它们之前的每个交易记录(因此称为“链”)。采用各种不同的算法以确保数据库中的记录是永久的、按时间顺序排序的,并且对于网络上的所有其他节点都是可以访问的。
5、区块链技术特点五:计算逻辑
分类帐本的数字性质意味着区块链交易可以关联到计算逻辑、本质上是可编程的。 因此,用户可以设置自动触发节点之间交易的算法和规则。
拓展资料:
区块链,就是一个又一个区块组成的链条。每一个区块中保存了一定的信息,它们按照各自产生的时间顺序连接成链条。这个链条被保存在所有的服务器中,只要整个系统中有一台服务器可以工作,整条区块链就是安全的。这些服务器在区块链系统中被称为节点,它们为整个区块链系统提供存储空间和算力支持。如果要修改区块链中的信息,必须征得半数以上节点的同意并修改所有节点中的信息,而这些节点通常掌握在不同的主体手中,因此篡改区块链中的信息是一件极其困难的事。相比于传统的网络,区块链具有两大核心特点:数据难以篡改和去中心化。基于这两个特点,区块链所记录的信息更加真实可靠,可以帮助解决人们互不信任的问题。
区块链 --- 共识算法
PoW算法是一种防止分布式服务资源被滥用、拒绝服务攻击的机制。它要求节点进行适量消耗时间和资源的复杂运算,并且其运算结果能被其他节点快速验算,以耗用时间、能源做担保,以确保服务与资源被真正的需求所使用。
PoW算法中最基本的技术原理是使用哈希算法。假设求哈希值Hash(r),若原始数据为r(raw),则运算结果为R(Result)。
R = Hash(r)
哈希函数Hash()的特性是,对于任意输入值r,得出结果R,并且无法从R反推回r。当输入的原始数据r变动1比特时,其结果R值完全改变。在比特币的PoW算法中,引入算法难度d和随机值n,得到以下公式:
Rd = Hash(r+n)
该公式要求在填入随机值n的情况下,计算结果Rd的前d字节必须为0。由于哈希函数结果的未知性,每个矿工都要做大量运算之后,才能得出正确结果,而算出结果广播给全网之后,其他节点只需要进行一次哈希运算即可校验。PoW算法就是采用这种方式让计算消耗资源,而校验仅需一次。
PoS算法要求节点验证者必须质押一定的资金才有挖矿打包资格,并且区域链系统在选定打包节点时使用随机的方式,当节点质押的资金越多时,其被选定打包区块的概率越大。
POS模式下,每个币每天产生1币龄,比如你持有100个币,总共持有了30天,那么,此时你的币龄就为3000。这个时候,如果你验证了一个POS区块,你的币龄就会被清空为0,同时从区块中获得相对应的数字货币利息。
节点通过PoS算法出块的过程如下:普通的节点要成为出块节点,首先要进行资产的质押,当轮到自己出块时,打包区块,然后向全网广播,其他验证节点将会校验区块的合法性。
DPoS算法和PoS算法相似,也采用股份和权益质押。
但不同的是,DPoS算法采用委托质押的方式,类似于用全民选举代表的方式选出N个超级节点记账出块。
选民把自己的选票投给某个节点,如果某个节点当选记账节点,那么该记账节点往往在获取出块奖励后,可以采用任意方式来回报自己的选民。
这N个记账节点将轮流出块,并且节点之间相互监督,如果其作恶,那么会被扣除质押金。
通过信任少量的诚信节点,可以去除区块签名过程中不必要的步骤,提高了交易的速度。
拜占庭问题:
拜占庭是古代东罗马帝国的首都,为了防御在每块封地都驻扎一支由单个将军带领的军队,将军之间只能靠信差传递消息。在战争时,所有将军必须达成共识,决定是否共同开战。
但是,在军队内可能有叛徒,这些人将影响将军们达成共识。拜占庭将军问题是指在已知有将军是叛徒的情况下,剩余的将军如何达成一致决策的问题。
BFT:
BFT即拜占庭容错,拜占庭容错技术是一类分布式计算领域的容错技术。拜占庭假设是对现实世界的模型化,由于硬件错误、网络拥塞或中断以及遭到恶意攻击等原因,计算机和网络可能出现不可预料的行为。拜占庭容错技术被设计用来处理这些异常行为,并满足所要解决的问题的规范要求。
拜占庭容错系统 :
发生故障的节点被称为 拜占庭节点 ,而正常的节点即为 非拜占庭节点 。
假设分布式系统拥有n台节点,并假设整个系统拜占庭节点不超过m台(n ≥ 3m + 1),拜占庭容错系统需要满足如下两个条件:
另外,拜占庭容错系统需要达成如下两个指标:
PBFT即实用拜占庭容错算法,解决了原始拜占庭容错算法效率不高的问题,算法的时间复杂度是O(n^2),使得在实际系统应用中可以解决拜占庭容错问题
PBFT是一种状态机副本复制算法,所有的副本在一个视图(view)轮换的过程中操作,主节点通过视图编号以及节点数集合来确定,即:主节点 p = v mod |R|。v:视图编号,|R|节点个数,p:主节点编号。
PBFT算法的共识过程如下:客户端(Client)发起消息请求(request),并广播转发至每一个副本节点(Replica),由其中一个主节点(Leader)发起提案消息pre-prepare,并广播。其他节点获取原始消息,在校验完成后发送prepare消息。每个节点收到2f+1个prepare消息,即认为已经准备完毕,并发送commit消息。当节点收到2f+1个commit消息,客户端收到f+1个相同的reply消息时,说明客户端发起的请求已经达成全网共识。
具体流程如下 :
客户端c向主节点p发送REQUEST, o, t, c请求。o: 请求的具体操作,t: 请求时客户端追加的时间戳,c:客户端标识。REQUEST: 包含消息内容m,以及消息摘要d(m)。客户端对请求进行签名。
主节点收到客户端的请求,需要进行以下交验:
a. 客户端请求消息签名是否正确。
非法请求丢弃。正确请求,分配一个编号n,编号n主要用于对客户端的请求进行排序。然后广播一条PRE-PREPARE, v, n, d, m消息给其他副本节点。v:视图编号,d客户端消息摘要,m消息内容。PRE-PREPARE, v, n, d进行主节点签名。n是要在某一个范围区间内的[h, H],具体原因参见 垃圾回收 章节。
副本节点i收到主节点的PRE-PREPARE消息,需要进行以下交验:
a. 主节点PRE-PREPARE消息签名是否正确。
b. 当前副本节点是否已经收到了一条在同一v下并且编号也是n,但是签名不同的PRE-PREPARE信息。
c. d与m的摘要是否一致。
d. n是否在区间[h, H]内。
非法请求丢弃。正确请求,副本节点i向其他节点包括主节点发送一条PREPARE, v, n, d, i消息, v, n, d, m与上述PRE-PREPARE消息内容相同,i是当前副本节点编号。PREPARE, v, n, d, i进行副本节点i的签名。记录PRE-PREPARE和PREPARE消息到log中,用于View Change过程中恢复未完成的请求操作。
主节点和副本节点收到PREPARE消息,需要进行以下交验:
a. 副本节点PREPARE消息签名是否正确。
b. 当前副本节点是否已经收到了同一视图v下的n。
c. n是否在区间[h, H]内。
d. d是否和当前已收到PRE-PPREPARE中的d相同
非法请求丢弃。如果副本节点i收到了2f+1个验证通过的PREPARE消息,则向其他节点包括主节点发送一条COMMIT, v, n, d, i消息,v, n, d, i与上述PREPARE消息内容相同。COMMIT, v, n, d, i进行副本节点i的签名。记录COMMIT消息到日志中,用于View Change过程中恢复未完成的请求操作。记录其他副本节点发送的PREPARE消息到log中。
主节点和副本节点收到COMMIT消息,需要进行以下交验:
a. 副本节点COMMIT消息签名是否正确。
b. 当前副本节点是否已经收到了同一视图v下的n。
c. d与m的摘要是否一致。
d. n是否在区间[h, H]内。
非法请求丢弃。如果副本节点i收到了2f+1个验证通过的COMMIT消息,说明当前网络中的大部分节点已经达成共识,运行客户端的请求操作o,并返回REPLY, v, t, c, i, r给客户端,r:是请求操作结果,客户端如果收到f+1个相同的REPLY消息,说明客户端发起的请求已经达成全网共识,否则客户端需要判断是否重新发送请求给主节点。记录其他副本节点发送的COMMIT消息到log中。
如果主节点作恶,它可能会给不同的请求编上相同的序号,或者不去分配序号,或者让相邻的序号不连续。备份节点应当有职责来主动检查这些序号的合法性。
如果主节点掉线或者作恶不广播客户端的请求,客户端设置超时机制,超时的话,向所有副本节点广播请求消息。副本节点检测出主节点作恶或者下线,发起View Change协议。
View Change协议 :
副本节点向其他节点广播VIEW-CHANGE, v+1, n, C , P , i消息。n是最新的stable checkpoint的编号, C 是 2f+1验证过的CheckPoint消息集合, P 是当前副本节点未完成的请求的PRE-PREPARE和PREPARE消息集合。
当主节点p = v + 1 mod |R|收到 2f 个有效的VIEW-CHANGE消息后,向其他节点广播NEW-VIEW, v+1, V , O 消息。 V 是有效的VIEW-CHANGE消息集合。 O 是主节点重新发起的未经完成的PRE-PREPARE消息集合。PRE-PREPARE消息集合的选取规则:
副本节点收到主节点的NEW-VIEW消息,验证有效性,有效的话,进入v+1状态,并且开始 O 中的PRE-PREPARE消息处理流程。
在上述算法流程中,为了确保在View Change的过程中,能够恢复先前的请求,每一个副本节点都记录一些消息到本地的log中,当执行请求后副本节点需要把之前该请求的记录消息清除掉。
最简单的做法是在Reply消息后,再执行一次当前状态的共识同步,这样做的成本比较高,因此可以在执行完多条请求K(例如:100条)后执行一次状态同步。这个状态同步消息就是CheckPoint消息。
副本节点i发送CheckPoint, n, d, i给其他节点,n是当前节点所保留的最后一个视图请求编号,d是对当前状态的一个摘要,该CheckPoint消息记录到log中。如果副本节点i收到了2f+1个验证过的CheckPoint消息,则清除先前日志中的消息,并以n作为当前一个stable checkpoint。
这是理想情况,实际上当副本节点i向其他节点发出CheckPoint消息后,其他节点还没有完成K条请求,所以不会立即对i的请求作出响应,它还会按照自己的节奏,向前行进,但此时发出的CheckPoint并未形成stable。
为了防止i的处理请求过快,设置一个上文提到的 高低水位区间[h, H] 来解决这个问题。低水位h等于上一个stable checkpoint的编号,高水位H = h + L,其中L是我们指定的数值,等于checkpoint周期处理请求数K的整数倍,可以设置为L = 2K。当副本节点i处理请求超过高水位H时,此时就会停止脚步,等待stable checkpoint发生变化,再继续前进。
在区块链场景中,一般适合于对强一致性有要求的私有链和联盟链场景。例如,在IBM主导的区块链超级账本项目中,PBFT是一个可选的共识协议。在Hyperledger的Fabric项目中,共识模块被设计成可插拔的模块,支持像PBFT、Raft等共识算法。
Raft基于领导者驱动的共识模型,其中将选举一位杰出的领导者(Leader),而该Leader将完全负责管理集群,Leader负责管理Raft集群的所有节点之间的复制日志。
下图中,将在启动过程中选择集群的Leader(S1),并为来自客户端的所有命令/请求提供服务。 Raft集群中的所有节点都维护一个分布式日志(复制日志)以存储和提交由客户端发出的命令(日志条目)。 Leader接受来自客户端的日志条目,并在Raft集群中的所有关注者(S2,S3,S4,S5)之间复制它们。
在Raft集群中,需要满足最少数量的节点才能提供预期的级别共识保证, 这也称为法定人数。 在Raft集群中执行操作所需的最少投票数为 (N / 2 +1) ,其中N是组中成员总数,即 投票至少超过一半 ,这也就是为什么集群节点通常为奇数的原因。 因此,在上面的示例中,我们至少需要3个节点才能具有共识保证。
如果法定仲裁节点由于任何原因不可用,也就是投票没有超过半数,则此次协商没有达成一致,并且无法提交新日志。
数据存储:Tidb/TiKV
日志:阿里巴巴的 DLedger
服务发现:Consul etcd
集群调度:HashiCorp Nomad
只能容纳故障节点(CFT),不容纳作恶节点
顺序投票,只能串行apply,因此高并发场景下性能差
Raft通过解决围绕Leader选举的三个主要子问题,管理分布式日志和算法的安全性功能来解决分布式共识问题。
当我们启动一个新的Raft集群或某个领导者不可用时,将通过集群中所有成员节点之间协商来选举一个新的领导者。 因此,在给定的实例中,Raft集群的节点可以处于以下任何状态: 追随者(Follower),候选人(Candidate)或领导者(Leader)。
系统刚开始启动的时候,所有节点都是follower,在一段时间内如果它们没有收到Leader的心跳信号,follower就会转化为Candidate;
如果某个Candidate节点收到大多数节点的票,则这个Candidate就可以转化为Leader,其余的Candidate节点都会回到Follower状态;
一旦一个Leader发现系统中存在一个Leader节点比自己拥有更高的任期(Term),它就会转换为Follower。
Raft使用基于心跳的RPC机制来检测何时开始新的选举。 在正常期间, Leader 会定期向所有可用的 Follower 发送心跳消息(实际中可能把日志和心跳一起发过去)。 因此,其他节点以 Follower 状态启动,只要它从当前 Leader 那里收到周期性的心跳,就一直保持在 Follower 状态。
当 Follower 达到其超时时间时,它将通过以下方式启动选举程序:
根据 Candidate 从集群中其他节点收到的响应,可以得出选举的三个结果。
共识算法的实现一般是基于复制状态机(Replicated state machines),何为 复制状态机 :
简单来说: 相同的初识状态 + 相同的输入 = 相同的结束状态 。不同节点要以相同且确定性的函数来处理输入,而不要引入一下不确定的值,比如本地时间等。使用replicated log是一个很不错的注意,log具有持久化、保序的特点,是大多数分布式系统的基石。
有了Leader之后,客户端所有并发的请求可以在Leader这边形成一个有序的日志(状态)序列,以此来表示这些请求的先后处理顺序。Leader然后将自己的日志序列发送Follower,保持整个系统的全局一致性。注意并不是强一致性,而是 最终一致性 。
日志由有序编号(log index)的日志条目组成。每个日志条目包含它被创建时的任期号(term),和日志中包含的数据组成,日志包含的数据可以为任何类型,从简单类型到区块链的区块。每个日志条目可以用[ term, index, data]序列对表示,其中term表示任期, index表示索引号,data表示日志数据。
Leader 尝试在集群中的大多数节点上执行复制命令。 如果复制成功,则将命令提交给集群,并将响应发送回客户端。类似两阶段提交(2PC),不过与2PC的区别在于,leader只需要超过一半节点同意(处于工作状态)即可。
leader 、 follower 都可能crash,那么 follower 维护的日志与 leader 相比可能出现以下情况
当出现了leader与follower不一致的情况,leader强制follower复制自己的log, Leader会从后往前试 ,每次AppendEntries失败后尝试前一个日志条目(递减nextIndex值), 直到成功找到每个Follower的日志一致位置点(基于上述的两条保证),然后向后逐条覆盖Followers在该位置之后的条目 。所以丢失的或者多出来的条目可能会持续多个任期。
要求候选人的日志至少与其他节点一样最新。如果不是,则跟随者节点将不投票给候选者。
意味着每个提交的条目都必须存在于这些服务器中的至少一个中。如果候选人的日志至少与该多数日志中的其他日志一样最新,则它将保存所有已提交的条目,避免了日志回滚事件的发生。
即任一任期内最多一个leader被选出。这一点非常重要,在一个复制集中任何时刻只能有一个leader。系统中同时有多余一个leader,被称之为脑裂(brain split),这是非常严重的问题,会导致数据的覆盖丢失。在raft中,两点保证了这个属性:
因此, 某一任期内一定只有一个leader 。
当集群中节点的状态发生变化(集群配置发生变化)时,系统容易受到系统故障。 因此,为防止这种情况,Raft使用了一种称为两阶段的方法来更改集群成员身份。 因此,在这种方法中,集群在实现新的成员身份配置之前首先更改为中间状态(称为联合共识)。 联合共识使系统即使在配置之间进行转换时也可用于响应客户端请求,它的主要目的是提升分布式系统的可用性。
区块链它是如何安全的?
区块链中的安全性来自一些属性。
1.挖掘块需要使用资源。
2.每个块包含之前块的哈希值。
想象一下区块链怎么排序,如果攻击者想要通过改变5个街区之前的交易来改变链条。如果区块链怎么排序他们篡改了块,则块的哈希值会发生变化。然后攻击者必须将指针从下一个块更改为更改的块,然后更改下一个块的哈希值...这将一直持续到链的末尾。这意味着块体在链条的后面越远,其变化的阻力就越大。
实际上,攻击者必须模拟整个网络的哈希能力,直到链的前端。然而,当攻击者试图攻击时,链继续向前移动。如果攻击者的哈希值低于链的其余部分(当攻击者拥有51%的哈希值时,他们可以使用有效事务列表重写网络历史记录。这是因为他们可以比网络的其他部分更快地重新计算任何块排序的哈希值,因此它们最终可以保证更长的链。51%攻击的主要危险是双重花费的可能性。这简单的意思是攻击者可以购买一件物品并表明他们已经在区块链上用任意数量的确认付款。一旦他们收到了该物品,他们就可以对区块链进行重新排序,使其不包括发送交易,从而获得退款。
即使攻击者拥有50%的哈希值,攻击者也只能造成这么大的伤害。他们不能做诸如将钱从受害者的账户转移到他们的账户或打印更多硬币之类的事情。这是因为所有交易都由帐??户所有者签署,因此即使他们控制整个网络,也无法伪造帐户签名。
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