区块链简介2

前言

最近的招聘面试时，我一般会问对方有什么想要了解的事情；
很多对区块链不熟悉的人都会问一下区块链到底是什么，我一般都会给他们耐心讲解和解答。
说了几十遍后, 我提炼总结了一个简化版本的, 5分钟搞懂区块链核心；

简述

首先将区块链理解为一个分布式署数据库, 例如一个拥有很多节点的mysql数据库集群；
它有 2 个关键特性。

数据只能插入+查询, 不能更新和删除;
每个节点的数据都完全相同, 且每个节点都可以读写，每个节点新插入的数据会同步给其它所有节点；

好，这就是区块链中最关键的2条基础准则了，由此衍生出来了整个区块链技术栈。

你可能会发现和其它的数据库集群似乎没有什么不同；是的，区块链本质上就是一个数据库；

但区块链相比其它数据库，最为关注的目标是 “数据的不可篡改性”。

单节点内数据的不可篡改性

如何保障不可篡改？

以数据库为例, 如果每一行记录的头部附加一个字段，用来记录上一行内容的hash。
这样每一行数据都和前面的每一条记录有关系了，反过来前面的任一行记录都和最新行也是有关系的；
删除或修改表内任何一条数据，那么这条记录之后所有的行的 hash 值都会被影响；

这个就决定了当前节点的某条数据如果被篡改了, 会立即发现;

多节点的不可篡改性

如果操作人登录服务器修改了当前节点的所有数据，甚至直接替换了节点的二进制程序文件；
又该怎么办呢？

其它节点不接收关于历史区块的任何修改广播;
其它节点不信任广播来的任何hash值, 所有hash必须通过自身的数据进行计算出来或校验。

于是攻击者最多只能篡改控制的少量节点内的数据，集群内其它的多数节点中的数据仍然是正确的;

写限制

如果我一直发送垃圾数据怎么办呢？只是垃圾数据同步的就可能耗光集群的资源。

传统集群怎么做的呢？

网络限制, 只有可信源ip地址可以访问
身份限制, 使用账号密码或证书限制访问
速率限制, 限制某个客户端可以发送的速率

例如，目前同一银行内小额转账虽然一般是不收手续费的，但转账次数一多就会触发风控限制；

区块链一般是怎么做的呢？“gas费”

每笔交易都需要出一定的手续费, 只要支付了手续费，就不算垃圾数据;

目前的公链都需要交易手续费, 所以公链都会发币。

数据的相对可信

你打开手机银行 app, 看到余额有2万，就认为这个数是真实的，你是为信任这个数呢？

后台工作人员难道不能篡改这个余额吗？

答：还有交易流水可以算出余额。

那么后台工作人员将交易流水一起窜改呢？

答：还有第三方入账的流水记录，例如另一个银行转过来的记录；

有没有可能2个以上的银行后台人员合谋篡改这些记录呢？

答：也是有可能的，只不过作恶者不可能为了我这么少的金额费那么大功夫；
更关键的还有银行的信誉和政府监管。

嗯，那么我们就确定了银行数据的可信来源：

我的资金不大，篡改成本较高；
银行历史信誉很好，百年品牌不可能自砸招牌；
银行的管理措施：权限管理, 风控、审计等等管理措施和审计措施；
可信任政府监管。

那么你原因把钱存到非洲某小国的某某银行吗？
答：不愿意。

最终原因还是因为不可信。

那为什么区块链的数据是可信的呢？

比特币的可信:

历史数据全网非常多节点都有，篡改历史记录难度太大且无意义;
篡改最新数据: 需要全网算力的一半，成本太高;

以太坊等质押模型的可信：

历史数据全网非常多节点都有，篡改历史记录难度太大且无意义;
篡改最新数据: 需要控制全网质押总额的 2/3, 基本上不可能做到;

银行的可信是相对的, 主要是依靠人和组织的可信程度。之前没出过问题，不代表以后不会出问题；

区块链的可信是数学+成本，只要公开的数学hash算法没有漏洞, 以及足够高的成本，就可以认定为可信；

这2者谁更可信呢？当然是智者见智吧。

就这个点来说，区块链的很重要一个用途就是：在不可信的网络中维护一个可信的数据存储。

数据和状态

有一个很重要的地方就是区块链的交易数据和交易状态；

用一个简单例子来理解: 1+2=3

这个 1+2 就是交易数据, 是需要向全网所有节点广播的内容；

=3 这个值就是交易的状态, 这个值是由当前节点通过交易数据独立计算出来的，是不接收外部输入的；

区块链中所有的 hash 也都需要本地节点独立计算出来，外部传来的任何hash都不可信，当前节点只是做简单的比对和校验。

交易hash: 简单理解 md5(1+2) 的值
区块hash: 某一批交易的总 hash 值

应用场景

在任何需要“最严格的数据最终一致性和防篡改”的场景都可以使用区块链技术；

虽然现实中很多场景似乎都需要，但是目前最最最需要数据安全的场景就是金融行业, 毕竟与钱有关的值都非常需要可信；

因为离钱最近的行业从业者通常又是最能赚钱的，所有web3中区块链金融一直是最热的；

其它场景举例:

场景一: 个人档案

如果这个数据库用来存储所有人的个人档案, 例如每人每月新增一条记录；
交易频率也不需要太高，大家对档案的可信度要求也是很高的：

场景二: 通信交流

对每条发言进行一次 hash, 并上链，防止后续篡改历史交流数据。

区块链的一些局限性

为了数据的强一致和不可篡改特性，自然需要在其它地方做取舍了；

通常来说性能都不太好，一分钟几百笔交易都算很大规模了
因为防攻击的措施是gas费, 所以每笔交易都需要控制成本
因为控制权的分散，所以版本升级比较麻烦，需要提案投票等大家达成共识，周期一般很长。