什麼是區塊鏈技術？終極指南

部分

1. 區塊鏈 101

2. 區塊鏈如何運作？

3. 區塊鏈有什麼用？

第 1 節 - 區塊鏈 101

內容

• 什麼是區塊鏈？

• 各個塊是如何連接的？

• 區塊鏈和去中心化

• 拜占庭將軍的問題

• 爲什麼區塊鏈需要去中心化？

• 什麼是對等網絡？

• 區塊鏈的節點有哪些？

• 公共區塊鏈與公共區塊鏈私有區塊鏈

• 交易如何進行？

• 如何進行比特幣交易

  • 如何從幣安提取比特幣

  • 如何將比特幣從 Trust Wallet 發送到 Electrum

• 區塊鏈技術是誰發明的？

• 區塊鏈技術的優點和缺點

  • 優點

  • 康特拉斯

什麼是區塊鏈？

區塊鏈是一種特殊類型的數據庫。您可能還聽說過分佈式賬本技術（DLT）——在許多情況下，這兩個概念指的是同一事物。

區塊鏈具有某些獨特的屬性。有一些規則決定如何添加數據，並且一旦存儲數據，幾乎不可能修改或刪除它。

隨着時間的推移，數據被添加到稱爲塊的結構中。每個塊都構建在前一個塊之上，幷包含將其鏈接到它的一部分信息。查看最新的塊，我們可以驗證它是在前一個塊之後創建的。因此，如果我們繼續沿着“鏈”向下，我們將到達第一個區塊——稱爲創世區塊。

打個比方，假設您有一個包含兩列的電子表格。在第一列的第一個單元格中，輸入要保留的任何信息。

第一個單元格中的數據將轉換爲兩個字母的標識符，然後將其用作下一個輸入的一部分。在我們的示例中，應使用雙字母標識符 KP 填充第二行中的下一個單元格 (defKP)。這意味着，如果您修改第一個輸入 (abcAA) 中的數據，則所有剩餘單元格中都會有不同的字母組合。

每個條目都鏈接到最後一個條目的數據庫。

如果我們現在查看第 4 行，我們會看到最新的標識符是 TH。還記得我們提到過您無法返回並刪除或刪除條目嗎？原因是任何人都很容易注意到這種情況的發生，而你的改變嘗試將被忽略。

想象一下，您更改第一個單元格中的數據 - 您將獲得不同的標識符，這意味着您的第二個塊將具有不同的數據，從而導致第 2 行中的標識符不同，依此類推。 TH 本質上是之前所有信息的產物。

各個塊是如何連接的？

上述討論（使用我們的兩個字母標識符）是區塊鏈使用哈希函數方式的簡單類比。哈希是將塊粘合在一起的粘合劑。它包括獲取任意大小的數據來生成始終具有相同長度的輸出（哈希）。

區塊鏈中使用的哈希很有趣，因爲找到生成完全相同輸出的兩條信息的概率非常低。與上面的標識符一樣，對輸入數據的任何輕微修改都將導致完全不同的輸出。

我們可以用 SHA256 來說明這一點，SHA256 是比特幣中廣泛使用的函數。正如您所看到的，即使大寫字母的不同使用也足以完全改變輸出。

SHA256 不存在已知的“衝突”（即兩個不同的輸入給出相同的輸出），這一事實在區塊鏈環境中非常有價值。這意味着每個塊都可以通過包含其哈希值來指向它之前的塊，並且任何編輯舊塊的嘗試都會立即顯而易見。

每個塊都包含前一個塊的指紋。

區塊鏈和去中心化

我們已經解釋了區塊鏈的基本結構。但當你聽到人們談論區塊鏈技術時，他們可能不是指數據庫本身，而是指圍繞它構建的生態系統。

作爲獨立的數據結構，區塊鏈僅對非常特定的應用有用。當我們使用它們作爲陌生人相互協調的工具時，事情就會變得有趣。與其他技術和一些博弈論相結合，區塊鏈可以充當無人控制的分佈式賬本。

這意味着沒有參與者有權圍繞系統規則編輯輸入（稍後將詳細介紹規則）。從這個意義上說，我們可以說每個人都同時擁有賬本：參與者始終就賬本的外觀達成一致。

拜占庭將軍的問題

阻礙上述系統的真正挑戰是我們所說的拜占庭將軍問題。它誕生於 20 世紀 80 年代，描述了一種困境，孤立的參與者必須進行溝通以協調他們的行動。所討論的困境涉及一系列陸軍將軍包圍一座城市，同時決定是否攻擊它。將軍們只能通過信使進行交流。

每個人都必須決定是進攻還是撤退。只要所有將軍都有相同的決定，他們做這件事或那件事並不重要。如果他們決定進攻，只有齊心協力才能成功。那麼我們如何確保他們實現這一目標呢？

當然，他們可以通過信使進行交流。但是，如果信使被一條“我們將在黎明進攻”的消息截獲，並且該消息被另一條“我們將在今晚進攻”所取代，會發生什麼情況呢？如果其中一位將軍是惡意行爲者，故意欺騙其他將軍以確保他們失敗怎麼辦？

當所有人都進攻時，將軍就會成功（左）。當有人退卻有人進攻時，他們就會被擊敗（右）。

我們需要一種策略，即使在參與者被證明是惡意的或消息被攔截的情況下，也可以達成共識。無法維護數據庫並不等同於在沒有援軍的情況下攻城略地，但同樣的原則是成立的。如果沒有人負責監督區塊鏈併爲用戶提供“正確”信息，那麼必須能夠相互通信的將是用戶。

爲了克服一個（或多個）用戶的潛在失敗，區塊鏈機制必須經過精心設計以抵抗此類挫折。我們稱系統能夠實現拜占庭容錯。正如我們很快就會看到的，共識算法用於執行嚴格的規則。

爲什麼區塊鏈需要去中心化？

當然，人們可以單獨操作區塊鏈。但與其他優秀的替代方案相比，您最終會得到一個笨重的數據庫。它的真正潛力只能在去中心化的環境中發揮出來——也就是說，所有用戶之間都是平等的。這樣區塊鏈就無法被淘汰或者被惡意支配。它將成爲所有人都可見的單一事實來源。

什麼是對等網絡？

點對點（P2P）網絡是我們的用戶層（或者在我們前面的示例中是通用層）。沒有管理員，因此每次有人想要與其他用戶交換信息時，他們不需要連接到中央服務器，而是直接將信息發送給他們的同伴。

讓我們看看下面的圖表。在左側，A 需要通過服務器發送消息才能將其發送給 F。而在右側，兩者無需中介即可連接。

集中式網絡（左）與分散式網絡去中心化網絡（右）。

通常，服務器存儲用戶需要的所有信息。當您訪問幣安學院時，您要求他們的服務器爲您提供他們的所有項目。如果網頁處於“離線”狀態，您將無法看到它們。但是，如果您下載了所有內容，則可以將其上傳到您的計算機，而無需查詢幣安學院。

基本上，這就是網絡上的每個對等點對區塊鏈所做的事情：他們將整個數據庫存儲在自己的計算機上。如果有人離開網絡，留在網絡上的用戶仍然可以訪問區塊鏈並相互共享信息。當一個新的區塊添加到鏈中時，數據會通過網絡傳播，以便每個人都可以更新自己的賬本副本。

不要忘記閱讀我們的點對點網絡簡介，以獲取對此類網絡的更詳細分析。

區塊鏈的節點有哪些？

簡而言之，節點就是連接到網絡的機器——它們負責存儲區塊鏈的副本並與其他單元共享信息。用戶無需手動管理這些流程。一般來說，他們只需要下載並運行區塊鏈軟件，剩下的就會自動完成。

上面我們描述了最純粹意義上的節點，但定義還可以包括以某種方式與網絡交互的其他用戶。例如，就加密貨幣而言，手機上的簡單錢包類型應用程序就是我們所說的輕節點。

公共與公共區塊鏈私有區塊鏈

如您所知，比特幣爲區塊鏈行業的發展奠定了基礎。一旦比特幣開始證明自己是一種合法的金融資產，創新參與者就開始思考底層技術在其他領域的潛力。這導致了區塊鏈在金融之外無數用例的探索。

比特幣就是我們所說的“公共區塊鏈”。這意味着任何人都可以查看其中包含的交易，加入所需的只是互聯網連接和必要的軟件。由於沒有其他參與要求，我們可以將這些類型的環境稱爲無需許可的環境。

相比之下，還有另一種類型的區塊鏈，我們稱之爲“私有區塊鏈”。這些系統建立規則來確定誰可以看到區塊鏈並與區塊鏈交互。因此，我們將它們稱爲允許的環境。儘管私有區塊鏈乍一看似乎有些多餘，但它們提供了某些重要的應用——主要是在企業場景中。

如果您想了解有關該主題的更多信息，請查看私有區塊鏈、公共區塊鏈和聯盟區塊鏈 - 它們有何不同？

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交易如何進行？

如果愛麗絲想通過銀行轉賬向鮑勃付款，她需要通知銀行。爲簡單起見，假設雙方使用同一家銀行。後者將在更新數據庫之前檢查 Alice 是否擁有執行交易所需的資金（即向 Alice 寫入 -50$，向 Bob 寫入 +50$）。

這與區塊鏈中發生的情況沒有太大不同。畢竟它也是一個數據庫。主要區別在於，沒有單個參與者負責控制和更新餘額，而是所有節點都必須這樣做。

如果愛麗絲想向鮑勃發送五個比特幣，她將向網絡廣播一條消息來宣佈這一消息。這不會立即添加到區塊鏈中——節點會看到它，但需要完成其他操作才能確認交易。請參閱如何將塊添加到區塊鏈中？

一旦交易被添加到區塊鏈中，所有節點都將能夠看到它已經被執行。接下來，他們要做的是更新區塊鏈副本以反映這一點。從那時起，愛麗絲將無法將這五個單位發送給卡羅爾（這將構成“雙重支出”），因爲網絡將知道她已經在之前的交易中花費了它們。

不存在“用戶名”和“密碼”的概念——公鑰密碼學用於證明資金的所有權。因此，首先，爲了接收資金，鮑勃需要生成私鑰。這只是一個非常長的隨機數，幾乎任何人都無法猜測——即使他們有數百年的時間來嘗試。但是，如果鮑勃向任何人透露他的私鑰，他們就可以充當他的資金的所有者（因此可以花費它們）。所以保守祕密很重要。

然而，鮑勃可以做的是從他的私鑰導出公鑰。然後，您可以將此公鑰提供給任何人，因爲任何人幾乎不可能從中逆向工程私鑰。在大多數情況下，Bob 會對公鑰執行另一個操作（例如對其進行哈希處理）以獲得公共地址。

鮑勃將向愛麗絲提供公共地址，以便她知道將資金髮送到哪裏。她將生成一項交易，將這些資金支付到該公共地址。接下來，爲了向網絡證明她沒有試圖花費不屬於她的資金，愛麗絲將使用她自己的私鑰生成數字簽名。任何人都可以獲取 Alice 的簽名消息並將其與她的公鑰進行比較，以確定她是否有權將這些資金髮送給 Bob。

如何進行比特幣交易

爲了說明如何交易比特幣，讓我們想象兩個場景。在第一個中，您計劃從 Binance 提取比特幣，而在第二個中，您計劃將資金從 TrustWallet 發送到您的 Electrum 錢包。

如何從幣安提取比特幣

1. 登錄您的幣安賬戶。如果您還沒有比特幣，請查看我們的比特幣指南，瞭解如何購買比特幣。

2. 將鼠標懸停在“錢包”上，然後選擇“Spot 錢包”。

3. 點擊左側邊欄中的“提現”。

4. 選擇您想要提取的貨幣 - 在本例中爲 BTC。

5. 複製您要發送提取的比特幣的地址，並將其粘貼到收件人的比特幣地址中。

6. 指定您要提取的金額。

7. 單擊“發送”。

8. 不久後您將收到一封確認電子郵件。請仔細檢查地址是否正確。如果是，請在同一封電子郵件中確認交易。

9. 等待您的交易通過區塊鏈。您可以在“存款和取款歷史記錄”選項卡中或使用區塊瀏覽器監控其狀態。

如何將比特幣從 Trust Wallet 發送到 Electrum

在此示例中，我們將從 Trust Wallet 發送一些比特幣到 Electrum。

1. 打開 Trust Wallet 應用程序。

2. 單擊您的比特幣帳戶。

3. 單擊“發送”。

4. 打開您的電子錢包。

5. 單擊 Electrum“接收”選項卡並複製地址。

或者，您可以返回 Trust Wallet 並點擊 [–] 圖標掃描指向您的 Electrum 地址的二維碼。

6. 將您的比特幣地址粘貼到 Trust Wallet 的“收件人地址”中。

7. 指定數量。

8. 如果一切正常，請確認交易。

9. 你完成了！等待您的交易在區塊鏈上得到確認。您可以通過在區塊瀏覽器中輸入您的地址來監控其狀態。

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區塊鏈技術是誰發明的？

區塊鏈技術於 2009 年隨着第一個也是最受歡迎的區塊鏈——比特幣的推出而正式化。然而，它的創建者化名中本聰(Satoshi Nakamoto)將受到以前的技術和提案的啓發。

區塊鏈廣泛使用哈希函數和密碼學——這些元素在比特幣推出時就已經存在了幾十年。有趣的是，區塊鏈結構的起源可以追溯到 20 世紀 90 年代初，然而，當時它僅用於給文檔“加蓋時間戳”——以便以後無法更改。

要了解有關該主題的更多信息，請參閱區塊鏈的歷史。

區塊鏈技術的優點和缺點

正確設計的區塊鏈可以解決影響從金融到農業等各個領域利益相關者的問題。與傳統的客戶端-服務器模型相比，分佈式網絡具有許多優點，但也有一定的缺點。

優點

比特幣白皮書中指出的直接好處之一是無需中介參與即可進行支付的可能性。隨後的區塊鏈更進一步，允許用戶發送所有類型的信息。消除交易對手可以降低相關用戶的風險，並降低佣金——因爲沒有中間人從中抽成。

正如我們之前提到的，公共區塊鏈網絡也是“無需許可的”——沒有進入壁壘，因爲沒有人負責它。如果潛在用戶可以連接到互聯網，那麼他們將能夠與網絡上的其他用戶進行交互。

許多人會認爲區塊鏈最重要的品質是它們具有高度的審查阻力。要禁用集中式服務，惡意行爲者所需要做的就是瞄準服務器。但在對等網絡中，每個節點都充當自己的服務器。

像比特幣這樣的系統有超過 10,000 個可見節點分佈在世界各地，這使得即使是資源充足的攻擊者也幾乎不可能破壞網絡。需要注意的是，還有許多隱藏節點 - 這些節點對於整個網絡來說是不可見的。

這些是一些一般優勢。區塊鏈可以滿足許多特定的用例，正如您將在區塊鏈用於什麼？中看到的那樣。

康特拉斯

區塊鏈並不是解決所有問題的靈丹妙藥。由於它們針對上一節中提到的優勢進行了優化，因此最終在其他領域存在缺陷。區塊鏈大規模採用的最明顯障礙是它們的擴展性不好。

這對於任何分佈式網絡都有效。由於所有參與者必須保持同步，因此新信息不能添加得太快，否則節點將無法跟上。因此，開發者往往會刻意限制區塊鏈的更新速度，以確保系統保持去中心化。

對於網絡用戶來說，如果太多人嘗試進行交易，這可能會表現爲長時間等待。區塊只能保存一定數量的數據，並且不會立即添加到鏈上。如果交易數量超過了一個區塊所能容納的數量，那麼額外的交易將不得不等待下一個區塊。

去中心化區塊鏈系統的另一個可能的缺點是它們無法輕鬆更新。如果您正在創建自己的軟件，則可以添加您認爲合適的新功能 - 您無需與其他人協作或徵求他們的許可即可進行更改。

在擁有數百萬潛在用戶的環境中，進行更改要困難得多。您將能夠修改節點軟件的某些參數，但最終您將與網絡隔離。如果修改後的軟件與其他節點不兼容，它們將檢測到它並拒絕與其交互。

假設您想要更改確定最大塊大小的規則（從 1MB 到 2MB）。您可以嘗試將所述塊發送到您連接的節點，但他們有一條規則，規定“不接受大於 1MB 的塊”。如果他們收到更大的東西，他們不會將其包含在區塊鏈的副本中。

實施變革的唯一方法是讓生態系統的大多數人接受它們。就主要區塊鏈而言，可能需要數月甚至數年的激烈論壇討論才能協調變更。要了解有關此主題的更多信息，請參閱硬分叉和軟分叉。

第 2 部分 - 區塊鏈如何運作？

內容

• 區塊是如何添加到區塊鏈中的？

• 挖礦（工作量證明）

  • 工作量證明的優點

  • 工作量證明的缺點

• 權益證明 (權益證明)

  • 權益證明的優點

  • 權益證明的缺點

• 其他共識算法

• 我可以逆轉區塊鏈交易嗎？

• 什麼是區塊鏈可擴展性？

• 爲什麼區塊鏈需要擴容？

• 什麼是區塊鏈分叉？

  • 軟分叉

  • 硬分叉

區塊是如何添加到區塊鏈中的？

到目前爲止，我們已經討論了很多主題。我們知道節點是互連的並且​​它們存儲區塊鏈的副本。此外，它們還相互傳輸有關交易和新區塊的信息。我們已經分析了什麼是節點，但是您可能想知道：新的區塊是如何添加到區塊鏈中的？

沒有單一來源告訴用戶該做什麼。由於所有節點都具有平等的權力，因此需要有一種機制來公平地決定誰可以向區塊鏈添加區塊。我們需要一個系統，讓用戶作弊的成本很高，但當他們誠實行事時會得到獎勵。任何理性的用戶都會希望以對經濟有利的方式行事。

由於網絡是無需許可的，因此任何人都必須可以訪問區塊創建。協議通常通過要求用戶承擔一些“風險”來確保這一點：他們必須將自己的資金置於風險之中。這樣做將使他們能夠參與區塊的創建，如果他們生成有效的區塊，他們將獲得獎勵。

然而，如果他們試圖作弊，網絡中的其他人就會知道。他們提交的任何股份都將丟失。我們將這些機制稱爲共識算法，因爲它們允許網絡參與者就下一步應該添加哪個區塊達成共識。

挖礦（工作量證明）

挖礦是迄今爲止使用最廣泛的共識算法。在挖礦中，使用工作量證明（PoW）算法。這涉及用戶犧牲計算能力來嘗試解決協議設置的難題。

該難題要求用戶控制區塊中包含的交易和其他信息。但要使哈希值被視爲有效，它必須低於某個數字。由於無法預測給定的結果，礦工必須繼續分析稍微修改過的數據，直到找到有效的解決方案。

顯然，重複散列數據的計算成本很高。在工作量證明區塊鏈中，用戶提交的“權益”是投資於採礦計算機的資金以及用於爲其供電的電力。他們這樣做是希望獲得整體獎勵。

還記得我們之前說過的，幾乎不可能反轉哈希值，但很容易驗證嗎？當礦工將新塊發送到網絡的其餘部分時，所有其他節點都將其用作哈希函數的輸入。他們只需運行一次即可根據區塊鏈的規則驗證該塊是否有效。否則，礦工就得不到獎勵，而且白白浪費了電力。

第一個工作量證明區塊鏈是比特幣。自創建以來，許多其他區塊鏈都採用了 PoW 機制。

工作量證明的優點

• 久經考驗：迄今爲止，工作量證明是最成熟的共識算法，並已獲得數千億美元的價值。

• 無許可：任何人都可以參加挖礦競賽或只是運行驗證器節點。

• 去中心化：礦工相互競爭生產區塊，這意味着哈希能力永遠不會由某一方控制。

工作量證明的缺點

• 浪費：挖礦消耗大量電力。

• 進入門檻越來越高：隨着越來越多的礦工加入網絡，協議增加了挖礦難題的難度。爲了保持競爭力，用戶必須投資更好的設備。這可能會讓很多礦工付出代價。

• 51%攻擊：雖然挖礦促進了去中心化，但一個礦工有可能獲得大部分算力。如果他們這樣做，理論上他們可以撤消交易並破壞區塊鏈的安全性。

權益證明 (權益證明)

在工作量證明系統中，激勵你誠實行事的是你爲挖礦計算機和電力支付的錢。如果您沒有正確開採區塊，您將無法獲得投資回報。

通過權益證明（PoS），沒有外部成本。我們有提議（或“僞造”）區塊的驗證者，而不是礦工。他們可以使用普通計算機來生成新區塊，但他們必須投入很大一部分資金才能獲得特權。根據每個協議的規則，使用預定義數量的區塊鏈本機加密貨幣完成質押。

不同的實現有不同的變化，但是一旦驗證者抵押其單位，協議就可以隨機選擇它們來宣佈下一個區塊。如果做得正確，他們將獲得獎勵。或者，可能有多個驗證者同意下一個區塊，並且獎勵根據每個驗證者提交的權益按比例分配。

“純”PoS 區塊鏈不如 DPoS（委託權益證明）常見，後者要求用戶對節點（見證人）進行投票以驗證整個網絡的區塊。

領先的智能合約區塊鏈以太坊將在遷移到 ETH 2.0 時很快過渡到權益證明。

權益證明的優點

• 環保：PoS 的碳足跡只是 PoW 挖礦的一小部分。質押消除了對資源密集型哈希操作的需要。

• 更快的交易：由於不需要在協議設置的任意難題上花費額外的計算能力，一些 PoS 支持者認爲它可以提高交易吞吐量。

• 質押獎勵和利息：保護網絡安全的獎勵直接支付給代幣持有者，而不是交給礦工。在某些情況下，PoS 允許用戶通過抵押資金以空投或利息的形式賺取被動收入。

權益證明的缺點

• 相對未經測試：PoS 協議尚未經過大規模測試。其實施或加密經濟學中可能存在一些未被發現的漏洞。

• 財閥統治：有人擔心 PoS 會鼓勵“富者更富”的生態系統，因爲擁有高風險的驗證者往往會獲得更多獎勵。

• “無質押”問題：在 PoW 中，用戶只能“質押”一條鏈：他們在他們認爲最有可能成功的鏈上挖礦。在硬分叉期間，他們不能以相同的算力進行質押倍數。然而，PoS 中的驗證器可以在多個鏈上工作，幾乎不需要額外成本，這可能會導致經濟問題。

其他共識算法Other Consensus Algorithm

工作量證明和權益證明是最常見的共識算法，但還有更多。有些是結合了兩個系統元素的混合體，而另一些則是完全不同的方法。

我們不會在這裏介紹它們，但如果您有興趣，請查看以下文章：

• 延遲工作量證明 Explicado

• 租賃權益證明共識詳解

• 權威證明

• 燃燒證明詳解

我可以逆轉區塊鏈交易嗎？

從設計上來說，區塊鏈是非常強大的數據庫。其固有屬性使得區塊鏈數據在記錄後極難刪除或修改。當涉及到比特幣和其他大型網絡時，這幾乎是不可能的。因此，當您在區塊鏈上進行交易時，最好將其視爲永遠寫在石頭上。

也就是說，區塊鏈有許多不同的實現方式，它們之間最根本的區別在於它們如何在網絡內達成共識。這意味着，在某些實現中，相對較小的參與者羣體可以在網絡內獲得足夠的權力來有效地逆轉交易。對於在小型網絡上運行的山寨幣（由於挖礦競爭較低，哈希率較低）尤其令人擔憂。

什麼是區塊鏈可擴展性？

區塊鏈可擴展性通常用作通用術語，指區塊鏈系統滿足不斷增長的需求的能力。雖然區塊鏈具有理想的特性（例如去中心化、抗審查性、不變性），但它們是有代價的。

與分散式系統不同，集中式數據庫可以以相當高的速度和性能運行。這是有道理的，因爲分散在世界各地的數千個節點不需要在每次修改其內容時都與網絡同步。但區塊鏈的情況並非如此。因此，多年來，可擴展性一直是區塊鏈開發人員熱議的話題。

已經提出或實施了幾種不同的解決方案來減輕區塊鏈的一些性能缺陷。然而，目前還沒有明確的最佳方法。可能需要嘗試許多不同的解決方案，直到對可擴展性問題有更直接的答案。

從更廣泛的層面來看，有一個關於可擴展性的基本問題：我們應該提高區塊鏈本身的性能（鏈上擴展），還是應該允許交易在不膨脹主區塊鏈的情況下執行（鏈下擴展）？

兩者可能都有明顯的優勢。鏈上可擴展性解決方案可以減少交易規模，甚至簡單地優化數據在區塊中的存儲方式。另一方面，鏈下解決方案涉及主區塊鏈之外的批量交易，並且僅在以後添加它們。一些最著名的鏈下解決方案稱爲側鏈和支付渠道。

如果您想深入瞭解該主題，請閱讀區塊鏈可擴展性：側鏈和支付渠道。

爲什麼區塊鏈需要擴容？

如果區塊鏈系統要與中心化系統競爭，它們必須至少與中心化系統一樣高效。然而，實際上，他們可能需要做得更好，以激勵開發人員和用戶轉向基於區塊鏈的平臺和應用程序。

這意味着與中心化系統相比，對於開發者和用戶來說，使用區塊鏈應該更快、更便宜、更容易。在保持我們上面討論的區塊鏈的定義特徵的同時，實現這一目標並不是一件容易的事。

什麼是區塊鏈分叉？

與任何軟件一樣，區塊鏈需要更新來解決問題、添加新規則或刪除舊規則。由於大多數區塊鏈軟件都是開源的，理論上任何人都可以提出新的更新來添加到管理網絡的軟件中。

請記住，區塊鏈是分佈式網絡。一旦軟件更新，分佈在世界各地的數千個節點必須能夠通信並部署新版本。但是，如果參與者無法就實施哪個更新達成一致，會發生什麼情況？通常，沒有組織擁有既定的決策流程來進行決策。這給我們帶來了軟分叉和硬分叉。

軟分叉

如果對於更新應該是什麼樣子達成了普遍共識，那麼事情就相對簡單了。在這樣的場景中，軟件會通過向後兼容的更改進行更新，這意味着已更新的節點仍然可以與未更新的節點進行交互。然而，實際上，幾乎所有節點都預計會隨着時間的推移而更新。這稱爲軟分叉。

硬分叉

硬分叉更加複雜。一旦實施，新規則將與舊規則不兼容。因此，如果運行新規則的節點嘗試與運行舊規則的節點交互，它們將無法通信。這導致區塊鏈被分成兩部分：一方面運行舊軟件，另一方面實施新規則。

硬分叉之後，本質上有兩個不同的網絡並行運行兩種不同的協議。值得注意的是，在分叉時，區塊鏈本機單元的餘額是從之前的網絡克隆的。因此，如果分叉時舊鏈上有餘額，那麼新鏈上也會有餘額。

有關詳細信息，請參閱硬分叉和軟分叉。

第 3 章 - 區塊鏈有什麼用？

內容

• 供應鏈區塊鏈

• 區塊鏈和遊戲行業

• 醫療保健區塊鏈

• 使用區塊鏈匯款

• 區塊鏈和數字身份

• 區塊鏈和物聯網 (IoT)

• 區塊鏈治理

• 區塊鏈慈善事業

• 區塊鏈投機

• 區塊鏈衆籌

• 區塊鏈和分佈式文件系統

區塊鏈技術可用於廣泛的用例。讓我們看看其中的一些。

供應鏈區塊鏈

高效的供應鏈是許多成功企業的核心，涉及從供應商到消費者的貨物處理。協調特定行業的多個利益相關者歷來都很困難。然而，區塊鏈技術可以使許多行業的透明度達到新的水平。圍繞不可變數據庫的可互操作的供應鏈生態系統正是許多行業變得更加強大和可靠所需要的。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：供應鏈。

區塊鏈和遊戲行業

遊戲產業已成爲世界上最大的娛樂產業之一，可以從區塊鏈技術中受益匪淺。一般來說，遊戲玩家往往會受到遊戲開發者的擺佈。在大多數網絡遊戲中，玩家被迫依賴開發者的服務器空間並遵循他們不斷變化的規則集。在這種背景下，區塊鏈可以幫助分散網絡遊戲的所有權、管理和維護。

然而，最大的問題可能是遊戲玩法元素不能存在於遊戲之外，從而消除了實際所有權和二級市場的可能性。通過選擇基於區塊鏈的方法，從長遠來看，遊戲可以變得更加可持續，並且作爲加密收藏品發行的遊戲內物品可以獲得現實世界的價值。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：遊戲。

醫療保健區塊鏈

可靠地存儲醫療記錄對於任何醫療保健系統都至關重要，而對集中式服務器的依賴會使敏感信息容易受到攻擊。區塊鏈技術的透明度和安全性使其成爲存儲醫療記錄的理想平臺。

通過在區塊鏈上以加密方式保護其記錄，患者可以維護自己的隱私並與任何醫療機構共享其醫療信息。如果當前分散的醫療保健系統中的所有參與者都可以訪問安全的全球數據庫，那麼他們之間的信息流動將會快得多。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：醫療保健。

使用區塊鏈匯款

對於傳統銀行業務來說，進行國際匯款是一件麻煩事。主要由於複雜的中介網絡、費用和結算時間使得使用傳統銀行進行緊急交易變得昂貴且不可靠。

加密貨幣和區塊鏈消除了這種中介生態系統，並可以在全球範圍內實現快速、廉價的轉移。雖然區塊鏈無疑會爲了某些理想的特性而犧牲性能，但許多項目正在利用該技術來實現廉價、近乎即時的交易。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：匯款。

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區塊鏈和數字身份

互聯網上的安全身份管理迫切需要一個快速的解決方案。我們大量的個人數據存儲在集中式服務器上，並在我們不知情或未經同意的情況下使用機器學習算法進行分析。

區塊鏈技術允許用戶擁有其數據的所有權，並僅在必要時有選擇地向第三方披露信息。這種加密魔法可以在不犧牲隱私的情況下提供更流暢的在線體驗。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：數字身份。

區塊鏈和物聯網 (IoT)

大量的物理設備正在連接到互聯網，而且這個數字只會增加。一些人推測，通過區塊鏈技術，這些設備之間的通信和合作可能會顯着增加。自動化機器對機器 (M2M) 小額支付可以創造一種依賴高性能、安全數據庫解決方案的新經濟。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：物聯網 (IoT)。

區塊鏈治理

分佈式網絡可以以計算機代碼的形式定義和執行自己的監管形式。區塊鏈有機會在地方、國家甚至國際層面上消除各種治理流程也就不足爲奇了。

此外，它可以解決當前開源開發環境面臨的最大問題之一：缺乏可靠的資金分配機制。區塊鏈治理確保所有參與者都可以參與決策，並提供正在實施的政策的透明概覽。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：治理。

區塊鏈慈善事業

慈善機構常常因接受資金的方式受到限制而受到阻礙。更令人沮喪的是，捐贈資金的最終去向可能很難準確追蹤，這無疑會阻礙許多人支持這些組織。

“加密慈善”是指利用區塊鏈技術來規避這些限制。依靠技術的固有特性來確保更大的透明度、全球參與和減少費用，這一新興領域力求最大限度地發揮慈善機構的影響力。區塊鏈慈善基金會就是這樣的組織之一。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：慈善事業。

區塊鏈投機

毫無疑問，區塊鏈技術最流行的用途之一就是投機。交易所之間的無摩擦轉移、非託管交易解決方案以及不斷髮展的衍生品產品生態系統使其成爲所有類型黃牛的理想競爭場所。

由於其固有的特性，對於那些願意冒險參與此類資產類別的人來說，區塊鏈是一個極好的工具。一些人甚至認爲，一旦技術和周邊監管成熟，全球投機市場就可以在區塊鏈上進行代幣化。

如果您想了解更多信息，請查看區塊鏈用例：預測市場。

區塊鏈衆籌

近十年來，在線衆籌平臺一直爲點對點經濟奠定基礎。這些網站的成功表明人們對衆籌融資產品的開發有真正的興趣。然而，由於這些平臺充當資金的託管人，他們可以收取相當一部分資金作爲費用。此外，每個參與者都有自己的一套規則，以促進不同參與者之間的協議。

區塊鏈技術，更具體地說是智能合約，可以實現更安全和自動化的衆籌，其中協議條款是在計算機代碼中定義的。

使用區塊鏈的衆籌的另一個應用是初始代幣發行（ICO）和初始交易所發行（IEO）。在此類代幣銷售中，投資者籌集資金，希望網絡未來能夠取得成功，並獲得投資回報。

區塊鏈和分佈式文件系統

與傳統的集中式替代方案相比，通過互聯網分佈式文件存儲有很多好處。存儲在雲中的大部分數據都依賴於集中式服務器和服務提供商，而這些服務器和服務提供商往往更容易受到攻擊和數據丟失。在某些情況下，由於集中式服務器的審查，用戶還可能面臨可訪問性問題。

從用戶的角度來看，區塊鏈文件存儲解決方案的工作方式就像其他雲存儲解決方案一樣：您可以上傳、存儲和訪問文件。然而，背景中發生的情況卻截然不同。

當您將文件上傳到區塊鏈存儲時，它會在多個節點之間分發和複製。在某些情況下，每個節點將存儲文件的不同部分。它們不能對部分數據做太多事情，但是您可以要求節點提供每個部分，這樣您就可以將它們組合起來檢索整個文件

存儲空間來自向網絡提供存儲和帶寬的參與者。通常，這些參與者會因提供這些資源而獲得經濟激勵，如果他們不遵守規則或不存儲和提供文件，則會受到經濟懲罰。

您可能認爲這種類型的網絡類似於比特幣。然而，在這種情況下，網絡的主要目標不是支持貨幣價值的轉移，而是實現抗審查的去中心化文件存儲。

其他開源協議，例如星際文件系統（IPFS），已經爲這個新的、更持久的分佈式網絡鋪平了道路。儘管IPFS是一個點對點協議和網絡，但它並不完全是一個區塊鏈。但它應用了區塊鏈技術的一些原理來提高安全性和效率。