Jak działa #blockchain?

Jak działa Bitcoin Blockchain

Analogia do arkusza kalkulacyjnego

Wyobraź sobie łańcuch bloków jako arkusz kalkulacyjny. Każdy ma dostęp do danych w każdej pojedynczej komórce i zapisuje kopię na swoim komputerze osobistym. Dane w arkuszu kalkulacyjnym są udostępniane wielu osobom. Jednak nikt nie może zmienić pojedynczej komórki ani zmienić istniejących informacji. W świecie blockchain nazywamy to „niezmiennym” – niezdolnością do zmiany lub modyfikacji czegoś w czasie. 

Teraz wyobraź sobie, że chcesz dodać nową komórkę do arkusza kalkulacyjnego. Wymagałoby to zgody członków, którzy mają dostęp do danych arkusza kalkulacyjnego. Gdy większość właścicieli arkusza kalkulacyjnego zatwierdzi nową komórkę, dane zostaną dodane do głównego arkusza kalkulacyjnego. 

Wróćmy do Bitcoina

Na marginesie zauważysz, że używamy „Bitcoin” z wielką literą B, aby odnieść się do całego łańcucha bloków, a „bitcoin” z małą literą b, aby odnieść się do kryptowaluty sieci Bitcoin. 

Następnie zastosujmy powyższe koncepcje, aby lepiej zrozumieć, jak działa łańcuch bloków Bitcoin. Gdyby Alice wymieniła jeden bitcoin na Bob, ta transakcja została odnotowana w księdze blockchain Bitcoin. Przeglądanie księgi pokaże, ile bitcoinów zostało wymienionych, kiedy transakcja miała miejsce, oraz odpowiadające im adresy bitcoinów Alice i Bob, którzy wysłali i otrzymali transakcje. 

Górnicy bitcoinów

Po dokonaniu transakcji musi ona zostać zweryfikowana przez osoby zwane górnikami. Kiedy dochodzi do transakcji – takiej jak transakcja Alicji z Bobem – jest ona grupowana w matematycznie chroniony „blok” z innymi transakcjami, które miały miejsce w tym samym czasie. Następnie górnicy używają komputerów o niesamowitej mocy obliczeniowej do matematycznego rozwiązania bloku. Pierwsi górnicy, którzy rozwiążą blokadę i zweryfikują transakcje, zostaną nagrodzeni bitcoinem. Tylko w ten sposób można stworzyć bitcoin. Wreszcie każdy blok jest połączony z wcześniej zweryfikowanym blokiem, tworząc łańcuch bloków, stąd nazwa blockchain (wiemy, super kreatywny). 

Jeszcze jedną rzeczą, którą musisz zrozumieć, jeśli chodzi o łańcuch bloków, jest to, że jest niezmienny, co oznacza, że ​​po dodaniu danych do bloku nigdy (jak nigdy) nie można ich zmienić. W praktycznym zastosowaniu, gdy Alice wymieni swoje bitcoiny i transakcja zostanie zweryfikowana, nie może jej odzyskać ani anulować transakcji. Odeszło. Warto jednak zauważyć, że jest to korzystne dla osób i firm zajmujących się transakcjami kartą kredytową, które są rozliczane dopiero w późniejszych terminach. Złośliwa osoba korzystająca z karty kredytowej może kupić przedmiot, a następnie anulować transakcję, pozostawiając osobę lub firmę z utraconymi dochodami.   

Algorytm konsensusu 

Kiedy Alice wymienia swoje bitcoiny Bobowi, transakcja jest reprezentowana jako blok, który musi zostać przesłany do sieci blockchain. Sieć blockchain składa się z węzłów lub uczestników sieci, którzy weryfikują i przekazują transakcje w celu przesyłania informacji.  

Wszystkie węzły są obsługiwane dobrowolnie i służą do weryfikacji poprawności transakcji w łańcuchu bloków. Węzły podlegają regułom konsensusu, czyli regułom uzgodnionym przez społeczność. Zmiana zasad konsensusu wymaga zatwierdzenia przez 95% społeczności, co sprawia, że ​​zmiana oprogramowania Bitcoin jest niezwykle trudna dla jednej grupy. Inne algorytmy konsensusu wymagają mniejszego procentu zmiany protokołu oprogramowania. Węzły przekazują transakcje blokowe i walidacje do innych węzłów, dzięki czemu sieć pozostaje aktualizowana. Węzły nie wydobywają bitcoinów. Jednak wszyscy górnicy zazwyczaj uruchamiają pełny węzeł, aby skutecznie weryfikować i przekazywać transakcje bitcoin. Ponieważ zarówno górnicy, jak i nie-górnicy wykonują walidację i przekazują przez działające węzły, wszyscy uczestniczą w procesie konsensusu. 

Kopalnia bitcoinów 

Górnicy Bitcoin weryfikują legalne transakcje i tworzą nowe bitcoiny jako nagrodę za swoją pracę. 

Transakcję uznaje się za zweryfikowaną, gdy górnik rozwiąże zagadkę kryptograficzną (matematyczną). Bitcoin używa protokołu zwanego proof of work, którego szerokim celem jest zapobieganie cyberatakom ze strony dowolnego podmiotu lub grupy. Mówiąc dokładniej, Bitcoin używa 256-bitowego bezpiecznego algorytmu mieszania (SHA-256). Chipy komputerowe mogą uruchamiać algorytm SHA-256 w celu wygenerowania wyjścia, które jest określane jako „hash”. Haszowanie, czyli proces tworzenia wielu skrótów, służy do rozwiązania problemu matematycznego, w którym końcową odpowiedzią jest znana i oczekiwana wartość skrótu. 


Uproszczony przykład 

  • Aby rozwiązać problem, wartość skrótu musi zaczynać się od trzech zer: „000”
  • Dane wejściowe zmieniają następnie każdą liczbę, znajdując dopasowanie dla „rozwiązania” 
  • Potrzeba 6518 prób, aby znaleźć wartość zawierającą „000” w pierwszych trzech cyfrach. 

Rozwiązanie 1 ——— 088djldkh2h5h3kjhk24gd5h2h5h3kjhk24gd5kh2h5h

Rozwiązanie 2 ——— 73485jfljroi5635h3kjhk24gd5we94ee356h2hkh2h5h

Rozwiązanie 3 ——— d89sdf8sge9nxc894opl8qjroi5635h3kjhk24gd5we94

……

Rozwiązanie 6517 ——— 088djldkh2h5h3kjhk24gdjroi5635h3kjhk24gd5we

Rozwiązanie 6518 ——— 00088djldkh2h5h3kjhk24gdjhk24gd5h2hk24g4f4

Biorąc pod uwagę dane wejściowe „Rozwiązanie 6518”, każdy górnik mógłby zweryfikować, że to niezaprzeczalnie tworzy skrót z trzema zerami w pierwszych trzech cyfrach. Pierwszy górnik, który rozwiąże ten problem, wyemituje swoją odpowiedź w sieci i zostanie nagrodzony bitcoinem. Blok zostałby wtedy uznany za zweryfikowany i zostałby dodany do łańcucha bloków. Ta łamigłówka przedstawia typ łamigłówki, którą górnik Bitcoin musiałby rozwiązać, a nie prawdziwą łamigłówkę. 

Trudność potwierdzenia

Standardowy blok Bitcoin wymaga milionów haszów, aby rozwiązać zagadkę. W łańcuchu bloków Bitcoin złożoność łamigłówki zmienia się co 2016 bloków, aby zapewnić, że średni czas potwierdzenia bloku zajmuje dziesięć minut. Dlatego możliwe jest, że rozwiązanie problemu będzie łatwiejsze do rozwiązania, jeśli potwierdzenia konsekwentnie trwają dłużej niż dziesięć minut. Chociaż zwykle problemy stają się trudniejsze do rozwiązania, co powoduje, że potwierdzanie bloków jest bardzo kosztowne i czasochłonne. 

Początkowo bitcoin można było wydobywać przy użyciu chipów komputerowych klasy konsumenckiej. Jednak ze względu na ten wzrost trudności wydobywanie bitcoinów wymaga obecnie ogromnej mocy mieszania, a przemysł wykorzystuje układy scalone specyficzne dla aplikacji (ASIC). ASIC są dostosowane specjalnie do wydobywania bitcoinów, a nie do funkcji ogólnego przeznaczenia. Te chipy są również niewiarygodnie drogie, co spowodowało, że wybrana grupa lub pula górników zdominowała lwią część działalności związanej z wydobywaniem bitcoinów. 

Blokuj po bloku

Innym ważnym aspektem jest to, że każdy blok zawiera rozwiązany hash z bloku rodzica lub poprzedniego. Każdy nowy blok wymaga skrótu bloku nadrzędnego, zapewniając chronologiczną kolejność bloków. Na przykład hash bloku 30 jest niezbędny dla bloku 31. Blok 31 nie może istnieć, dopóki blok 30 nie zostanie zweryfikowany i dodany do łańcucha bloków. Gwarantuje to, że każdy blok jest połączony z powrotem, aż do pierwszego bloku, który jest powszechnie nazywany „blokiem genezy”. Zmiana dowolnego bloku wymagałaby jednoczesnej zmiany każdego poprzedniego bloku. Wreszcie, każdy blok jest niezmienny, co ponownie oznacza, że ​​po wystąpieniu transakcji nie można jej cofnąć. To dodatkowo gwarantuje, że po dodaniu bloków w łańcuchu bloków nie można ich zmienić. 

Dostawa

Podaż bitcoinów jest ograniczona do 21 milionów bitcoinów, co szacuje się na około 2140 roku. Ilość bitcoinów nagradzanych górnikom jest zmniejszana o połowę co 210 000 bloków. W związku z tym nagroda będzie się dzielić do momentu utworzenia dwudziestu jeden milionowych bitcoinów, w którym to momencie górnicy będą otrzymywać tylko opłaty transakcyjne. 

Dlaczego górnicy nie oszukują? 

Bitcoin jest głęboko zakorzeniony w kryptografii, informatyce, ekonomii i wielu innych dyscyplinach. Jedną z tych dyscyplin jest teoria gier, która wykorzystuje modele matematyczne do przewidywania, jak racjonalni gracze zareagują na indywidualne wybory lub sytuacje. Bitcoin wykorzystuje koncepcje teorii gier, aby zachęcić górników i użytkowników do pożądanych działań.

Czym różni się Ethereum od Bitcoina

Blockchain wyjaśniony przez Joe Lubina

Czym różni się Ethereum od Bitcoina

Obejrzyj wideo

Jak działa Ethereum Blockchain

Blockchain Ethereum działa podobnie do łańcucha bloków Bitcoin, ale z kilkoma istotnymi różnicami. 

Konta: adresy portfela

Istnieją dwa rodzaje kont Ethereum:

  • Konta kontraktowe
  • Rachunki będące własnością zewnętrzną (EOA)

Konta posiadane zewnętrznie są podobne do adresów Bitcoin i są kontrolowane przez klucze prywatne. Konta Ethereum mają również adresy publiczne i prywatne, z którymi użytkownicy mogą wchodzić w interakcje w celu przesyłania Ethernetu. Konta kontraktowe, które są używane do komunikacji z inteligentnymi kontraktami, są kontrolowane przez ich kod kontraktu i są aktywowane za pośrednictwem EOA. Ether jest wymagany dla każdej transakcji w sieci (konta kontraktowe i EOA), aby zapobiec złośliwym atakom, takim jak spam sieciowy. 

Transakcje

Sieć Ethereum wymaga od użytkowników uiszczenia opłaty transakcyjnej podczas korzystania z łańcucha bloków. Chroni to łańcuch bloków Ethereum przed niepoważnymi lub złośliwymi zadaniami obliczeniowymi, takimi jak użytkownicy spamujący sieć przeciążeniem bezużytecznych transakcji. Im bardziej złożona transakcja (więcej linii kodu), tym droższe opłaty. Opłaty te są uiszczane w eterze (ETH) i nazywane są „ceną gazu”. 

Sieć Ethereum

Podobnie jak bitcoin, Ethereum wykorzystuje węzły, które są obsługiwane dobrowolnie w celu weryfikacji prawidłowych transakcji w łańcuchu bloków. Węzły przechowują informacje, takie jak: 

  • całą historię transakcji Ethereum
  • najnowsze informacje o stanie inteligentnych kontraktów
  • salda kont
  • i wiele więcej

Istnieją dwa typy węzłów

  • ZA pełny węzeł synchronizuje łańcuch bloków, pobierając cały łańcuch, od bloku genezy (pierwszy blok) do bieżącego bloku. 
  • ZA lekki węzeł nie pobiera całego łańcucha, ale nadal może skutecznie weryfikować transakcje. 

Węzły nie wykorzystują łańcucha blokowego Ethereum. Jednak wszyscy górnicy zazwyczaj uruchamiają pełny węzeł, aby skutecznie weryfikować i przekazywać transakcje Ethereum. Ponieważ zarówno górnicy, jak i nie-górnicy wykonują walidację i przekazują przez działające węzły, wszyscy uczestniczą w procesie konsensusu. 

Maszyna wirtualna Ethereum

Podstawą tych programowalnych aplikacji jest maszyna wirtualna Ethereum (EVM), która jest wykonywalnym i pozbawionym zaufania środowiskiem dla inteligentnych kontraktów. EVM zawiera umowę z dowolnymi zasadami, które programista wstępnie zaprogramował, na przykład wysyłając pieniądze od Alicji do Boba. Sieć składa się z tysięcy komputerów przetwarzających wykonywanie programów. Dlatego każdy węzeł w sieci Ethereum faktycznie obsługuje EVM, a co za tym idzie, każdy węzeł wykonuje ten sam kod. EVM może wykonywać te programy za pomocą języka kodu bajtowego. Jednak programiści mogą również używać języka programowania Ethereum Solidity do pisania inteligentnych kontraktów i innych bardziej zaawansowanych aplikacji. 

Jak działa wydobywanie Ethereum?

Górnicy Ethereum weryfikują legalne transakcje i tworzą nowy eter jako nagrodę za swoją pracę. 

Transakcję uznaje się za zweryfikowaną, gdy górnik rozwiąże zagadkę kryptograficzną (matematyczną). Podobnie jak Bitcoin, Ethereum używa protokołu proof of work (PoW), którego szerokim celem jest zapobieganie cyberatakom ze strony dowolnego podmiotu lub grupy. Jedną z zauważalnych różnic między wydobywaniem bitcoinów a wydobywaniem Ethereum jest czas potwierdzenia bloku. Podczas gdy potwierdzenie bloku Bitcoin wymaga średnio 10 minut, blok Ethereum jest potwierdzany w około 14 sekund. I podobnie jak Bitcoin, algorytm automatycznie dostosowuje stopień trudności problemów kryptograficznych tak, aby średni czas blokowania wynosił 14 sekund. 

W przypadku Bitcoin górnicy często pracują nad wydobyciem tego samego bloku, a czasami te bloki są potwierdzane w bardzo podobnych momentach, w którym to przypadku pierwszy z nich jest nagrodą i dodawany do istniejącego łańcucha, podczas gdy drugi potwierdzony blok nazywany jest „sierotą”. 

W Bitcoin osierocone bloki są w większości bezużyteczne i nie są częścią głównego łańcucha. Ethereum działa przy użyciu podobnej koncepcji zwanej protokołem GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree), co zasadniczo oznacza, że ​​łańcuch z większością obliczeń wykonanych na nim (niekoniecznie najdłuższym) jest głównym łańcuchem blokowym Ethereum. 

Krótki czas blokowania Ethereum powoduje wzrost liczby osieroconych bloków, które są nazywane „wujkami” w łańcuchu bloków Ethereum. Główną różnicą jest to, że Ethereum zachęca wujków górniczych i zapewnia nagrodę, w przeciwieństwie do Bitcoin, który nagradza tylko pierwszy potwierdzony blok.

Wujkowie górniczy zapewniają dwie znaczące korzyści

  • Zmniejsza centralizację, zachęcając pojedynczych górników do wydobywania osieroconych bloków, co oznacza, że ​​nie muszą oni być częścią dużej puli wydobywczej, ponieważ nadal mogą otrzymać nagrodę. 
  • Zwiększa bezpieczeństwo łańcucha, ponieważ wszystkie bloki, w tym wujkowie, muszą przestrzegać tego samego protokołu wydobywczego, co zwiększa ilość pracy na głównym (najcięższym) łańcuchu. 

Dowód stawki

Sieć Ethereum korzysta obecnie z algorytmu Proof of Work i przejdzie na używanie algorytmu Proof of Stakes o nazwie Casper. 

Dowód stawki (PoS) to algorytm konsensusu, który wymaga od każdego górnika posiadania udziału w rodzimej walucie, w tym przypadku eterze. Warto zauważyć, że nie wszystkie protokoły PoS są takie same, ale są podobne pod względem podstawowej koncepcji. Protokoły Proof of work (PoW), takie jak Bitcoin, umożliwiają wydobywanie nagród (walidacje) za pomocą pojedynczych bitcoinów. Algorytm Proof of Stake Casper to inteligentny kontrakt, w którym górnicy – obecnie nazywani „walidatorami” – muszą przesłać depozyt lub „stawkę” do kontraktu Casper. Walidatorzy lub stakery na zmianę proponują i głosują nad następnym blokiem, każdy z nich ma jeden głos na blok. Głosy są również ważone kwotą stawki, więc walidator, który postawił 100 ETH, będzie miał bardziej znaczący głos niż walidator, który postawił 40 ETH. Jeśli ci walidatorzy wyprodukują cokolwiek, co protokół Caspera uważa za nieważne, wówczas walidatorzy tracą swoją stawkę, co zachęca walidatorów do przestrzegania konsensusu. 

Co to jest eter?

Powiedzmy, że chcesz kupić eter, kryptowalutę pochodzącą z łańcucha bloków Ethereum. Najprostszym sposobem na to byłoby założenie konta na jednej z wielu powszechnie używanych giełd kryptowalut, takich jak Coinbase czy Kraken. Te giełdy umożliwiają skonfigurowanie portfela Ethereum, dzięki czemu możesz kupować, sprzedawać, wysyłać i odbierać eter od każdego, kto ma również portfel blockchain, który może wysyłać i odbierać eter.

Kiedy kupujesz eter, twoja transakcja staje się częścią bloku w łańcuchu blokowym Ethereum. Ten blok zawiera zapis ostatnich transakcji Ethereum, które miały miejsce w dowolnym miejscu na świecie przez każdego, kto korzysta z protokołu Ethereum. Zawiera również kryptograficzny skrót (algorytm matematyczny) rekord ostatnio zweryfikowanego bloku w łańcuchu bloków Ethereum.

Ten blok z Twoim rekordem transakcji nie stanie się częścią łańcucha blokowego Ethereum, dopóki jeden z wielu komputerów obsługujących sieć Ethereum nie rozwiąże lub nie odkryje kryptograficznego skrótu pasującego do unikalnego skrótu powiązanego z tym blokiem. Ten proces rozwiązywania jest powszechnie znany jako „wydobywanie”. Po rozwiązaniu lub wykryciu skrótu blok z Twoim zapisem transakcji jest natychmiast dodawany na końcu łańcucha bloków, który jest utrzymywany przez każdy z tych komputerów, a Twoja transakcja staje się częścią trwałego rejestru łańcucha bloków Ethereum.

Warto zauważyć, że „eter” i „Ethereum” są często używane zamiennie w odniesieniu do kryptowaluty, która działa w łańcuchu blokowym Ethereum. Nie jest to technicznie poprawne, ponieważ ether to termin oznaczający token kryptowaluty używany na platformie blockchain Ethereum. Gdybyśmy mieli przedstawić tę zależność w kategoriach oprogramowania komputerowego (którym jest), Ethereum byłby systemem operacyjnym, a ether byłby aplikacją. W analogii z oprogramowaniem innym niż komputer, Ethereum można porównać do pojazdu, podczas gdy eter działa jako paliwo, które napędza i umożliwia maszynie wydajną pracę.

Dowiedz się więcej o technologii blockchain

  • Baza wiedzy Czym jest Ethereum?
  • Enterprise EthereumBlockchain Przypadki użycia i aplikacje według branży
  • ConsenSys AcademyBlockchain i Ethereum szkolenia dla początkujących, programistów i przedsiębiorstw

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map