區塊鏈事實：它是什麼，它的工作方式以及如何使用

什麼是區塊鏈？

區塊鍊是在計算機網絡節點上共享的分佈式數據庫或分類帳。他們以在加密貨幣系統中的關鍵作用而聞名，保持了交易的安全和分散的記錄，但它們不僅限於加密貨幣的使用。區塊鏈可用於在任何不變的行業中製作數據，這意味著它不能改變。

由於無法更改一個塊，因此唯一需要的信任是在用戶或程序輸入數據的點。這減少了對可信賴的第三方（例如審計師或其他人類）的需求，這些人會增加成本並可能犯錯誤。

自比特幣在2009年推出以來，區塊鏈的使用通過創建爆炸了各種加密貨幣，，，，分散財務（DEFI）申請，無殺菌令牌（NFTS）， 和智能合約。

區塊鏈如何工作？

您可能熟悉電子表格或數據庫。區塊鏈有點相似，因為它是一個數據庫，其中輸入和存儲信息。傳統數據庫或電子表格與區塊鏈之間的關鍵區別在於數據的結構和訪問方式。

區塊鏈由名為腳本的程序組成，該程序在數據庫中進行通常會執行您通常會執行的任務：輸入和訪問信息，以及保存並存儲在某個地方。分佈區塊鏈，這意味著在許多機器上保存了多個副本，它們必須匹配以使其有效。

比特幣區塊鏈收集事務信息並將其輸入到一個4MB文件中堵塞（不同的區塊鏈具有不同的尺寸塊）。一旦塊已滿塊標頭哈希。

然後將哈希輸入以下塊標頭中，並在該塊標頭中使用其他信息進行加密，從而創建一系列塊，因此名稱為“區塊鏈”。

交易過程

交易遵循特定過程，具體取決於區塊鏈。例如，在比特幣的區塊鏈上，如果您使用您的交易啟動交易加密貨幣錢包- 為區塊鏈提供接口的應用程序 - 啟動了一系列事件。

在比特幣中，您的交易被發送到存儲池，在其中存儲並排隊，直到礦工撿起它。一旦將其輸入一個塊並充滿交易，它就會關閉，並開始採礦。

網絡中的每個節點都以這種方式提出了自己的塊，因為它們都選擇了不同的交易。每個都在自己的塊上工作，試圖使用“ nonce”的“ nonce”縮短一次使用的數字。

NONCE值是塊標頭中的一個字段，它是可變的，其值隨著每次採礦嘗試而逐漸增加。如果所得的哈希不等於或小於目標哈希，則將一個值添加到nonce中，將生成一個新的哈希，依此類推。 NONCE每45億次嘗試（少於一秒鐘）進行一次滾動，並使用另一個稱為額外的nonce的值作為附加計數器。這一直持續到礦工產生有效的哈希，贏得比賽並接受獎勵。

一旦塊關閉，交易就完成了。但是，直到對其他五個塊進行驗證，該塊才被確認。確認需要大約一個小時要完成，因為平均每塊不到10分鐘（您的交易的第一個街區和5個以下塊乘以10等60分鐘）。

並非所有區塊鏈都遵循此過程。例如，以太坊網絡隨機從所有用以太固定的用戶中選擇一個驗證器來驗證塊，然後由網絡確認。這比比特幣的流程更快，能源強大得多。

區塊鏈權力下放

一個區塊鏈允許數據庫中的數據分佈在多個網絡節點之間（計算機或設備為區塊鏈運行的軟件）在各個位置。這會產生冗餘並保持數據的保真度。例如，如果有人試圖改變一個節點上的記錄，其他節點將通過比較塊哈希來阻止這種記錄發生。這樣，沒有一個節點可以更改鏈中的信息。

由於這種分佈以及工作已完成的加密證明，區塊鏈數據（例如交易歷史記錄）變得不可逆轉。這樣的記錄可能是交易列表，但是私人區塊鏈也可以持有其他各種信息，例如法律合同，州識別或公司的庫存。大多數區塊鏈不會直接“存儲”這些項目。它們可能會通過哈希算法發送，並由令牌在區塊鏈上代表。

區塊鏈透明度

由於比特幣區塊鏈的分散性質，可以通過下載和檢查或使用來透明地查看所有交易區塊鏈探索者這使任何人都可以看到發生的交易。每個節點都有自己的鏈條副本，隨著新鮮塊的確認並添加，可以更新。這意味著，如果您願意，您可以在任何地方跟踪比特幣。

例如，過去曾被黑客入侵，導致大量加密貨幣喪失。雖然黑客可能是匿名的（除了他們的錢包地址，但他們提取的加密貨幣很容易追溯，因為錢包地址存儲在區塊鏈上。

當然，存儲在比特幣區塊鏈中的記錄（以及大多數其他）都已加密。這意味著只有分配地址的人才能揭示其身份。結果，區塊鏈用戶可以在保持透明度的同時保持匿名。

區塊鏈安全嗎？

區塊鏈技術通過多種方式實現了分散的安全性和信任。首先，新塊總是在線性和時間順序上存儲。也就是說，它們總是添加到區塊鏈的“端”中。將塊添加到區塊鏈的末端后，無法更改以前的塊。

任何數據的更改都會更改其所在的塊。網絡通常會拒絕更改的塊，因為哈希是不匹配的。但是，可以在較小的區塊鍊網絡上完成更改。

一個新的和較小的鏈可能容易受到這種攻擊，但是攻擊者至少需要網絡計算能力的一半（51％的攻擊）。在比特幣和其他較大的區塊鏈上，這幾乎是不可能的。當黑客採取任何行動時，網絡可能已經超越了他們試圖更改的塊。這是因為這些網絡哈希的速率異常迅速 - 截至2024年9月，比特幣網絡以每秒640張（18零）的速度約為640個exahashes。

以太坊區塊鏈也不太可能被黑客入侵 - 攻擊者需要控制區塊鏈固定的一半以上的一半。截至2024年9月，超過一百萬驗證者已將超過3,380萬的ETH固定在了。攻擊者或一個團體將需要擁有超過1700萬的ETH，並隨機選擇以驗證足夠的時間以實現其塊。

比特幣與區塊鏈

區塊鏈技術首先由Stuart Haber和W. Scott Stornetta於1991年首次概述，他們的兩位研究人員希望實施一個無法篡改時間戳的系統。但是直到將近二十年後，隨著比特幣在2009年1月的推出，區塊鏈有第一個現實應用程序。

比特幣

比特幣協議建在區塊鏈上。在介紹數字貨幣的研究論文中，比特幣的化名創建者，薩托·納卡本（Satoshi Nakamoto），被稱為“完全是點對點的新電子現金系統，沒有值得信賴的第三方”。

要理解的關鍵是，比特幣使用區塊鏈作為透明記錄付款分類帳或當事方之間的其他交易的手段。

區塊鏈

區塊鏈可用於不變地記錄任意數量的數據點。數據可以是交易，選舉中的投票，產品庫存，國家認同，對房屋的契約等等。

目前，成千上萬的項目正在尋求以各種方式實施區塊鏈，以幫助社會僅僅記錄交易，例如，作為一種在民主選舉中安全投票的一種方式。

區塊鏈不變性的性質意味著欺詐性投票將變得更加困難。例如，投票系統可以起作用，以使每個國家的公民將被發出單一的加密貨幣或令牌。

然後，每個候選人都可以得到一個特定的錢包地址，選民將其令牌或加密貨幣發送給他們希望投票的任何候選人的地址。區塊鏈的透明性和可追溯性的性質將消除對人類投票的需求，以及不良演員對身體投票篡改的能力。

區塊鏈與銀行

區塊鏈被認為是金融部門的破壞力，尤其是付款和銀行業務的職能。但是，銀行和分散的區塊鏈截然不同。

要查看銀行與區塊鏈的不同之處，讓我們將銀行系統與比特幣的區塊鏈實施進行比較。

如何使用區塊鏈？

如我們現在所知，比​​特幣的區塊鏈商店交易數據的區塊。如今，成千上萬的其他加密貨幣在區塊鏈上運行。但是事實證明，區塊鏈也可能是存儲其他類型數據的可靠方法。

一些嘗試區塊鏈的公司包括沃爾瑪，輝瑞，AIG，西門子和聯合利華等公司。例如，IBM創建了其食品信託區塊鏈，以追踪食品到達其地點所需的旅程。

為什麼這樣做？食品工業發生了無數大腸桿菌，沙門氏菌和李斯特菌的爆發。在某些情況下，將危險材料意外引入食品。過去，已經花了數週的時間才能從人們所吃的東西中找到這些爆發的根源或疾病的原因。

使用區塊鏈使品牌可以跟踪食品從其起源到每一台停車的路線到交付。不僅如此，這些公司現在還可以看到它可能與之接觸的所有其他一切，從而使問題發生得很早，可以挽救生命。這是實踐中區塊鏈的一個例子，但是存在或正在嘗試許多其他形式的區塊鏈實施。

銀行和金融

也許沒有哪個行業能夠從將區塊鏈整合到其業務運營中，而不是個人銀行業務。金融機構僅在工作時間內運營，通常每週五天。這意味著，如果您嘗試在周五下午6點存放支票，則可能必須等到星期一早上才能在您的帳戶中看到這筆錢。

即使您在營業時間內存款，由於銀行需要解決的龐大交易，​​交易仍然可能需要一到三天才能驗證。另一方面，區塊鏈從不睡覺。

通過將區塊鏈集成到銀行中，消費者可能會看到其交易在幾分鐘或秒內處理的交易，無論假期還是一天的時間或一周中的時間，都需要在區塊鏈上增加區塊的時間。借助區塊鏈，銀行也有機會更快，安全地在機構之間交換資金。鑑於所涉及的款項，即使在運輸貨幣中的幾天也可以承擔銀行的巨大成本和風險。

這和解過程對於股票，交易者最多可能需要三天（如果在國際上進行交易），這意味著該時期的資金和股票被凍結了。從理論上講，區塊鏈可以大大減少這段時間。

貨幣

區塊鏈形成了像比特幣這樣的加密貨幣的基岩。該設計還可以更輕鬆地進行跨境交易，因為它可以使用可以通過互聯網連接的任何人來繞過貨幣限制，不穩定性或缺乏基礎架構。

衛生保健

醫療保健提供者可以利用區塊鏈安全地存儲患者的病歷。生成和簽名後，可以寫入區塊鏈，該區塊鍊為患者提供了證明和信心無法更改記錄。這些個人健康記錄可以用私鑰編碼並存儲在區塊鏈上，以便僅特定個人才能訪問它們，從而確保隱私。

屬性記錄

如果您曾經在當地錄音機的辦公室裡度過了一段時間，您會知道錄製財產權既繁重又效率低下。如今，必須將物理契據交付給當地錄製辦公室的政府僱員，在該辦公室中，該契約被手動輸入該縣的中央數據庫和公共指數。在財產糾紛的情況下，對財產的索賠必須與公共指數進行調和。

這個過程不僅是昂貴且耗時的，而且還容易出現人為錯誤，在這種情況下，每個不准確性使追踪財產所有權效率降低。區塊鏈有可能消除對掃描文檔的需求，並在本地記錄辦公室追踪物理文件。如果在區塊鏈上存儲和驗證財產所有權，所有者可以相信其契約是準確且永久記錄的。

證明財產所有權在飽受戰爭war的國家或幾乎沒有政府或金融基礎設施且沒有記錄員辦公室的地區幾乎是不可能的。如果一群居住在這樣一個地區的人可以利用區塊鏈，那麼可以維持透明和清晰的財產所有權時間表。

智能合約

智能合約是可以內置在區塊鏈中以促進交易的計算機代碼。它在用戶同意的一組條件下運行。當滿足這些條件時，智能合同將為用戶進行交易。

供應鏈

與IBM食品信託基金示例一樣，供應商可以使用區塊鏈記錄他們購買的材料的起源。這將使公司不僅可以驗證其產品的真實性，還可以驗證“有機”，“本地”和“公平貿易”等常見標籤。

據《福布斯》報導，食品行業越來越多地採用區塊鏈來跟踪整個農場到用戶旅程中食品的道路和安全性。

表決

如上所述，區塊鏈可以促進現代投票系統。與區塊鏈一起投票具有消除選舉欺詐並提高選民投票率的潛力，正如2018年11月在西弗吉尼亞州的中期選舉中所測試的那樣。

以這種方式使用區塊鏈將使投票幾乎不可能篡改。區塊鏈協議還將在選舉過程中保持透明度，減少進行選舉所需的人員，並為官員提供幾乎即時的結果。這將消除對敘述的需求或欺詐可能威脅選舉的任何真正關注。

區塊鏈的利弊

對於它的所有復雜性，區塊鏈作為分散的記錄保存形式的潛力幾乎沒有限制。從更大的用戶隱私和增強的安全性到較低的處理費用和更少的錯誤，區塊鏈技術很可能會看到以上概述的應用程序。但是也有一些缺點。

區塊鏈的好處

鏈的準確性

區塊鍊網絡上的交易已由數千台計算機和設備批准。這使幾乎所有的人都從驗證過程中刪除，從而減少了人為錯誤和準確的信息記錄。即使網絡上的計算機要犯計算錯誤，該錯誤也只會犯錯鏈的一個副本，而不會被網絡的其餘部分犯下。

成本降低

通常，消費者向銀行付款以驗證交易或公證人簽署文件。區塊鏈消除了對第三方驗證的需求，並隨著其相關成本。例如，企業主在接受信用卡付款時會產生少量費用，因為銀行和付款處理公司必須處理這些交易。另一方面，比特幣沒有中央權威，交易費用有限。

權力下放

區塊鏈不會將其任何信息存儲在中心位置。取而代之的是，將區塊鏈複製並分佈在計算機網絡中。每當將新塊添加到區塊鏈中時，網絡上的每台計算機都會更新其區塊鏈以反映更改。

通過將這些信息傳播到網絡中，而不是將其存儲在一個中央數據庫中，區塊鏈變得更加困難。

有效的交易

通過中央當局進行的交易最多可能需要幾天才能解決。例如，如果您試圖在星期五晚上存放支票，則直到星期一早上，您實際上可能不會在帳戶中看到資金。金融機構通常在工作時間內運營，通常每週五天，但區塊鏈每天24小時，每週7天和每年365天運行。

在某些區塊鏈上，可以在幾分鐘內完成交易並將其視為安全。這對於跨境交易通常需要更長的時間，這是因為時區問題以及所有各方都必須確認付款處理的事實。

私人交易

許多區塊鍊網絡作為公共數據庫運行，這意味著任何具有Internet連接的人都可以查看網絡的交易歷史記錄列表。儘管用戶可以訪問交易詳細信息，但他們無法訪問有關執行這些交易的用戶的標識信息。常見的誤解是，像比特幣這樣的區塊鍊網絡完全匿名。它們實際上是假名的，因為如果信息刪除，則可以與用戶關聯的可見地址。

安全交易

一旦記錄了交易，必須通過區塊鍊網絡驗證其真實性。交易驗證後，將其添加到區塊鏈塊中。區塊鏈上的每個塊都包含其獨特的哈希和塊的獨特哈希。因此，一旦網絡確認它們，就無法更改塊。

透明度

許多區塊鏈完全是開源。這意味著每個人都可以查看其代碼。這使審核員能夠審查諸如比特幣之類的加密貨幣以進行安全性。但是，這也意味著誰控制比特幣的代碼或編輯方式沒有真正的權威。因此，任何人都可以建議對系統進行更改或升級。如果大多數網絡用戶都同意帶有升級的新版本是合理且值得的，那麼可以更新比特幣。

私人或權限區塊鏈可能不允許公眾透明度，具體取決於它們的設計方式或目的。這些類型的區塊鏈只能為希望準確跟踪數據的組織而不允許允許用戶以外的任何人查看它的組織。

另外，可能需要公開交易的公司通過監管機構批准的區塊鏈報告系統為投資者提供財務透明度。在業務會計中使用區塊鏈財務報告將防止公司改變財務狀況，從而比實際上更有利可圖。

銀行不賬戶

區塊鍊和加密貨幣最深刻的方面也許是任何人的能力，無論種族，性別，位置或文化背景如何。根據世界銀行的數據，估計有14億成人沒有銀行帳戶或任何存儲他們的資金或財富的方式。此外，幾乎所有這些人都生活在經濟處於起步階段並完全取決於現金的發展中國家。

這些人通常以實物現金付款。然後，他們需要將這些實際現金存儲在房屋或其他地方的隱藏位置，激勵強盜或暴力行為。雖然並非不可能偷竊，但加密貨幣使潛在的盜賊更加困難。

區塊鏈的缺點

技術成本

儘管區塊鏈可以為用戶節省交易費用，但該技術遠非免費。例如，比特幣網絡驗證交易的工作證明系統會消耗大量的計算能力。在現實世界中，比特幣網絡上數百萬個設備消耗的能量比巴基斯坦國家每年消耗的能量更多。

這些問題的一些解決方案開始出現。例如，已經建立了比特幣開採農場，以使用太陽能，壓裂地點過多的天然氣或風電場的能源。

速度和數據效率低下

比特幣是對區塊鏈效率低下的完美案例研究。比特幣的POW系統大約需要10分鐘才能為區塊鏈增加一個新的區塊。以這個速度，據估計，區塊鍊網絡每秒只能管理約七筆交易（TPS）。儘管其他加密貨幣（例如以太坊）的性能比比特幣更好，但區塊鏈的複雜結構仍然限制了它們。關於上下文的舊品牌簽證可以處理65,000 TP。

這個問題的解決方案已經在開發了多年。目前，有一些區塊鏈項目聲稱成千上萬的TPS。以太坊正在推出一系列升級，其中包括數據採樣，二進制大對象（斑點）和滾動。這些改進有望增加網絡參與，減少擁堵，降低費用並提高交易速度。

許多區塊鏈的另一個問題是，每個區塊只能持有如此多的數據。這塊大小辯論一直以前，它一直是將來區塊鏈可伸縮性的最緊迫性問題之一。

非法活動

儘管區塊鍊網絡上的機密性可保護用戶免受黑客攻擊並保留隱私權，但它還允許在區塊鍊網絡上進行非法交易和活動。最引用的區塊鏈用於非法交易的例子可能是絲綢之路，從2011年2月到2013年10月，聯邦調查局將其關閉，這是一個在線黑暗網絡非法藥物和洗錢市場。

這暗網允許用戶購買和出售非法商品，而無需通過使用Tor瀏覽器並在比特幣或其他加密貨幣中進行非法購買。這與美國法規形成鮮明對比，後者要求金融服務提供商在開設帳戶時獲取有關其客戶的信息。他們應該驗證每個客戶的身份，並確認他們不會出現在已知或懷疑的恐怖組織的任何名單上。

該系統既可以看作是專業人士又是騙局​​。它使任何人都可以訪問財務帳戶，但允許犯罪分子更容易交易。許多人認為，加密貨幣的良好用途，例如儲存無銀行的加密貨幣的不良用途，尤其是當大多數非法活動仍然通過無法追踪的現金來實現時。

規定

加密貨幣空間中的許多人對政府對加密貨幣的監管表示關注。幾個司法管轄區正在收緊對某些類型的加密貨幣和其他虛擬貨幣的控制。但是，尚未介紹任何法規，專注於限制區塊鏈用途和開發，只有某些使用它創建的產品。

數據存儲

區塊鏈的另一個重要含義是它們需要存儲。這似乎不是很大的，因為我們已經存儲了大量信息和數據。但是，隨著時間的流逝，增長的區塊鏈的使用將需要更多的存儲空間，尤其是在節點存儲整個鏈條的區塊鏈上。

目前，數據存儲集中在大型中心。但是，如果全世界都過渡到每個行業和使用的區塊鏈，則其尺寸呈指數增長將需要更先進的技術，以使存儲效率更高，或者迫使參與者不斷升級其存儲空間。

就所需的貨幣和物理空間而言，這可能會變得更加昂貴，因為截至2024年9月15日，比特幣區塊鏈本身為600千兆字節，而該區塊鏈僅記錄比特幣交易。與存儲在大數據中心中的數據相比，這很小，但是越來越多的區塊鏈只會增加數字世界所需的存儲量。

底線

由於已經實施和探索了許多實用的應用程序，因此區塊鏈終於在很大程度上為自己的名字命名，因為比特幣和加密貨幣。作為全球每個投資者的舌頭的流行語，區塊鏈將使商業和政府運營更加準確，高效，安全和便宜，並且中介機構更少。

當我們進入區塊鏈第三個十年時，不再是傳統公司是否會抓住這項技術的問題，而是何時的問題。今天，我們看到NFT的擴散和資產的令牌化。明天，我們可能會看到區塊鏈，代幣和人工智能的結合，都融入了業務和消費者解決方案中。

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