00 区块链基础知识

对于一些词汇概念的讲解

1. 什么是区块链？

区块链是一种分布式的、去中心化的数字账本技术，用于记录和验证交易的数据。

区块链的核心概念是将交易的数据记录在一个被称为“区块”的数据结构中，

并通过加密和共识算法保证数据的安全性和 一致性

每个区块包含了一批交易的信息，以及与之前区块的链接，形成了一个链式结构

链：串起来了才是链

2. 区块链有什么特点？

在区块链中，参与者通过网络共享和维护这个账本的副本，而不是依赖于中央机构来验证交易。这种去中心化的特性使得区块链具有以下特点：

1. 透明性：区块链中的交易和数据是公开可见的，任何人都可以查看账本的副本。这提供了一种透明的方式来验证交易和监督系统的运作。
2. 安全性：区块链使用密码学技术对数据进行加密和验证，从而确保数据的安全性和完整性。由于数据存储在多个节点上，篡改数据变得非常困难。
3. 去中心化：区块链没有中央机构或控制权，参与者通过共识算法来达成对账本的一致认可。这使得区块链具有更高的可信度和抗攻击能力。
4. 不可篡改性：一旦数据被记录在区块链上，由于每个区块都包含了前一个区块的哈希值，任何对数据的篡改都将被其他节点检测到。

3.区块链的运作方式

3.1 哈希函数

理想的加密哈希函数具备5个主要属性：

1. 确定性：相同的消息总是产生相同的哈希值。
2. 快速：快速计算任何给定消息的哈希值。
3. 抵抗性：除非尝试所有可能的消息，否则从其哈希值生成消息是不可行的。—无法返解
4. 不相关：对消息的微小更改会极大地改变哈希值，以至于新值与旧值没有关系。–原始消息改1个字哈希大改
5. 抗碰撞：不可能找到具有相同哈希值的两个不同消息。—每一个都是唯一的

3.2 区块、链

• 有效区块是一组有序的交易。
• 每个块都包含前一个块的哈希值。—按顺序排的
• 区块的哈希值具有易证明难伪造。

4.交易的运作方式

4.1 加密钱包

钱包并不存储加密资产，他们只存储私钥

先理解三个重要概念：

• 私钥、公钥、地址：公私钥通过非对称加密生成，公钥用于分发，私钥用于个人保留，地址通过公钥推导
• 加密与解密：消息传递通过公钥加密、私钥解密
• 签名与验证：交易信息通过私钥签名、公钥验证签名

4.2 以BTC为例，讲解一笔交易流程

用户B转账 1 bitcoin 到用户 A

1. 用户B使用自己的私钥签名完成交易信息【确认用户B有足够的代币】
2. 将交易信息发送至节点，节点使用公钥验证交易信息，并存储在内存池中。
3. 节点将交易分组在区块中，并广播到其他节点。
4. 共识成功并出块后，用户A才能获取到1 bitcoin。

5.共识

5.1 工作量证明（PoW）

去中心化程度高，消耗资源高
在 PoW 共识中，用户必须完成任意难度的任务，当与块中的有序交易结合时，会产生符合特定标准的哈希函数结果。

1. 称为“矿工”的节点通过暴力竞争来解决数学问题（找到特定规则的哈希值）—-大家一起挖呀挖
2. 第一个解决问题的矿工可以创建一个区块—–第一个挖到了哦
3. 其他节点检查该块是否有效。如果是，矿工将获得加密货币奖励。如果不是，矿工就浪费了时间和精力。
4. 所有的节点都将新块添加到其区块链副本中。—-

5.2 股权证明 (PoS)

去中心化的一种妥协方案，更像选择代表人参与网络，相比工作量证明大大降低资源消耗

1. 称为验证者节点会抵押一些加密货币。投入一定数量的加密货币来参与和分配出块奖励。
2. 验证者节点所占的权重越高更有可能被选择来处理交易并创建区块。
3. 其他验证者节点检查该块是否有效。如果是，所有参与的验证者都会赚取收益。如果不是，创建该块的验证者可能会失去其权益或者获得惩罚。

还有其他共识算法将后续介绍，比如：权威证明、委托权益证明等

延伸： Cosmos的共识机制是什么？：

Cosmos 是一个开放的区块链生态系统，它采用了一种具有扩展性和互联性的共识机制，称为 Tendermint 共识。

Tendermint 共识是一种基于权益证明（Proof-of-Stake, PoS）的共识算法。它的设计目标是实现高吞吐量、快速确认和良好的安全性。以下是 Tendermint 共识的主要特点：

1. 权益证明（Proof-of-Stake）：Tendermint 使用权益证明作为共识机制，参与共识的节点需要锁定一定数量的代币作为权益。这些权益代币用于确定节点在共识过程中的投票权重。
2. BFT 共识算法：Tendermint 基于拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerance, BFT）算法实现共识。它使用了一种称为 “Tendermint Core” 的共识引擎，该引擎通过节点之间的相互通信来达成共识。
3. 轮次制（Round-Robin）：在 Tendermint 中，节点按照轮次制进行共识过程。每个轮次中，一个节点被选为提议者（Proposer），负责提议一个区块。其他节点将根据提议者的区块进行投票，达成共识。每个轮次后，提议者会轮换到下一个节点。
4. 快速最终性（Fast Finality）：Tendermint 具有快速最终性的特点，一旦一个区块被大多数节点确认，它就被视为最终的并且不可逆的。这意味着确认的区块在整个网络中被广泛接受，提高了交易的安全性和确定性。

Tendermint 共识机制在 Cosmos 生态系统中被用于连接多个独立的区块链（称为 “区块链间通信”，Inter-Blockchain Communication, IBC），实现跨链互操作性。它提供了一个安全且高效的共识算法，使得 Cosmos 网络中的不同区块链能够进行可靠的交互和数据传输。