2、区块链技术：原理、类型与关键机制全解析

区块链技术：原理、类型与关键机制全解析

1. 区块链概述

在分布式信息系统中，由于缺乏验证/审计机制，信任管理变得极为复杂，尤其是涉及敏感信息（如数字货币的金融交易）时。2008 年，中本聪引入了比特币这一虚拟加密货币，它无需任何中央权威机构，以去中心化的方式运行。比特币安全地存于一个去中心化的点对点（P2P）可审计和可验证的节点网络中。同时，中本聪还提出了区块链的概念，其应用范围甚至超越了加密货币领域。

区块链是一种由一组不可信用户（参与者）验证交易的协议，它是一个分布式、不可变、透明、安全且可审计的账本。其最大的优势在于可以自由、全面地查询，允许访问系统从第一笔交易开始的所有过往交易，任何参与者都能随时检查和验证这些交易。

2. 区块链的工作原理

区块链的基本结构可分为三层：底层的 P2P 节点网络、全局账本以及各种应用（如比特币和以太坊）。
- P2P 节点网络层 ：负责确保物理分布的节点/参与者之间能够自发通信。尽管这些参与者地理位置分散，但他们在应用中享有平等的权限。该层是去中心化的，每个节点既是信息提供者，也是信息消费者。节点负责网络中的路由过程，发现并维护与相邻对等节点的连接，从而在网络中传播和验证交易。它们同步区块链的信息块（数据结构），是区块链去中心化特性的关键体现和基础。
- 数据结构 ：区块链的数据结构包含在特定时间执行的交易信息，这些信息存储在一个个相互连接的区块中。每个区块通过引用 ID（前一个区块的头部哈希）与前一个区块相连。
- 节点分类 ：网络中的节点根据功能可分为四类：