3、区块链技术与密码学基础解析

区块链技术与密码学基础解析

1. 分布式账本与区块链概述

分布式账本本质上是一个复制且共享的数字数据库，分布在不同地理区域。要实现有效的分布式账本，需要 P2P 网络和共识算法。区块链技术是实现分布式账本的一种技术，但并非分布式账本技术（DLT）的唯一数据结构。

追溯历史，最早类似 DLT 的事物可追溯到公元 500 年，太平洋雅浦岛使用一种名为 Rai 的货币，它是重达 200 多公斤的石头。由于石头太重难以携带，岛上每个成年人都记住 Rai 的所有权，这种口头所有权记录无需单一机构来维护谁拥有 Rai 的记录。

1.1 不同类型的区块链

随着区块链用例的增加以及对其局限性认识的加深，出现了多种成功的区块链实现方式，主要有以下几种：
- 公共区块链（无许可） ：区块链概念因其透明性以及每个节点都参与区块链的发展而被广泛应用和采用。早期的区块链模型，如比特币的产物，是完全开放且无许可的，通常被称为公共区块链。公共区块链以公正对待节点而受到欢迎，由于记录的不可变性质，它能在无信任网络中无缝工作。比特币、以太坊等继承了类似工作量证明（PoW）共识算法的项目，确保记录的交易不可编辑。公共区块链适用于记录交易不应被修改的加密货币项目，但如果不进行必要的更改，往往会面临可扩展性问题。例如，比特币的挖矿方法（PoW）耗电巨大，矿工解决难题所需的电力成本很高，平均每个区块的创建时间为 10 分钟，为维持这个时间，挖矿难度不断调整，导致了高成本的挖矿环境。因此，由于这些复杂因素，难以预测比特币或其他公共区块链的未来，其命运只能由技术的自然发展来决定。综合利弊，无许可或公共区块链适合透明应用，在无信任网络中，区块链应从本质上保