00-区块链基础
文章将使用问答的形式进行区块链基础知识的讲解，同时满足学习和面试需求
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与数据。
区块链的核心概念是将交易和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。
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：
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。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。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。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：
- 确定性：相同的消息总是产生相同的哈希值。
- 快速：快速计算任何给定消息的哈希值。
- 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。
- 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。
- 抗碰撞：不可能找到具有相同哈希值的两个不同消息。
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。
- 区块的哈希值具有易证明难伪造。
区块链接方式如下图示例：
4.交易的运作方式
4.1 加密钱包
钱包并不存储加密资产，它们只存储私钥
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 至用户A
- 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】
- 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。 - 节点将交易分组在区块中，并广播到其他节点。
- 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。
- 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）
- 第一个解决问题的矿工可以创建一个区块
- 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。
- 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
- 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。
- 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。
- 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。