区块链原理与安全性解析

其中一部分原因是因为一种叫做“工作证明”的系统，很多区块链（尤其是加密货币）使用该系统以确保安全和信任。如果区块链使用工作量证明来验证交易，那么它需要大量的计算能力，这样交易所需的能量就会白白浪费。

尽管如此，需要注意的是，并不是所有区块链都需要消耗大量能源，也有其他替代工作量证明的方案。然而，大多数人熟知的区块链技术应用程序，如比特币和以太坊，仍然使用工作量证明。

为了理解工作量证明模型需要计算机如此努力地工作的原因，我们首先必须了解区块链技术的其他方面是如何运作的。

区块链最初是一个完全空的列表，没有任何信息。然后，创建者会创建一个叫做创世块的东西，它是链中的第一个块，不像其他块，它不指向任何东西。随着时间的推移，人们可以向列表中添加信息——不同的区块链用途导致添加信息的样子不同，对于加密货币区块链，添加的信息是一堆交易。当交易发生时，它们由计算机网络中的节点进行管理并发送到区块链，这些计算机运行一种特殊的软件实现相互通信。

当用户进行任何类型的交易或更改时，他们都会向整个网络发送消息，节点正在监听这些消息。举个例子，如果我想向某人发送5个加密货币，即MitchellCoin，我会将其广播出去。

当节点看到该消息时，它们会对其进行一些检查，以确保它是由我进行数字签名的消息，以确认冒充者没有花我的钱，加密签名过程是非常复杂的。节点还将检查交易是否有效，这些节点必须等待下一个区块添加到链中，该时间段可能因区块链而异。当区块被创建并成为区块链的一部分之后，其中包含的所有交易也将成为区块链的一部分，节点必须竞争以创建该区块，这称为“挖矿”。

区块的开采方式取决于该区块链运行的模型，我们将在稍后介绍。在挖矿节点创建完一个区块后，它将向全世界广播它。其他节点将检查以确保它是一个有效的块，然后将其添加到自己的分类帐中。虽然可以同时创建多个区块，但网络最终会在一个区块之上构建比另一个区块更多的区块，从而使该区块成为官方链的一部分。

散列法或哈希法是防止篡改的一项重要功能。自1950年代和60年代以来，散列一直是加密技术中不可或缺的一部分，在区块链中用于防止篡改。在区块链中，散列基本上充当唯一标识符，防止某人更改块中的数据，甚至交换假块。

散列可让你从任何数据中创建一串字符，你将一堆数据放入（整个区块）中，然后得到一个更小、唯一的数据。为了确认没有被篡改，每个块都存储了它之前的块的哈希值。这样，如果哈希存储的两个位置之间存在差异，您就会知道出了什么问题。

哈希有几个重要的属性：

1、给定相同的数据，它们将始终相同。

2、如果数据的任何部分发生变化，即使是最轻微的变化，它们也会完全改变。

3、很容易再次检查给定的散列是否来自给定的数据，但很难判断仅从散列中给出了什么数据。

举个例子，当我们通过哈希算法运行“区块链”这个词时，我们得到“ef7797”（实际上，哈希要长得多）。如果我们运行“区块链”，只有一个字母不同，我们会得到“8e809e”。

链中的每个区块都包含前一个区块的哈希值，这正是哈希算法在给定区块数据时所吐出的内容。如果有关该块的任何内容发生更改（例如，其中的交易，甚至整个块本身），则该块的哈希值都会更改，从而破坏链，包含前一个区块的哈希值的下一个区块会说“我已改变，有事！”。所有这些加起来构成了一个系统，在该系统中，任何查看提交给链的新块的人都可以知道在任何时候都没有任何更改。如果有，则更改后每个块的哈希值必须与当时的分类账不同。