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區塊鏈、比特幣、挖礦都是什么?如何在海事航保中應用?
字號:T|T 2019年11月20日14:00     東海航海保障中心
  • 最近,“區塊鏈”成為一大熱詞。
最近,“區塊鏈”成為一大熱詞。習近平總書記在中央政治局第十八次集體學習時強調,“把區塊鏈作為核心技術自主創新重要突破口”“加快推動區塊鏈技術和產業創新發展”。最高層的前瞻判斷,讓“區塊鏈”走進大眾視野,成為金融資本、實體經濟和社會輿論共同關注的焦點。但是什么是區塊鏈和比特幣,挖礦又是怎么回事?今天就讓小編帶著大家走進區塊鏈的神秘世界。
區塊鏈和比特幣的誕生
2008年,一個叫中本聰的網絡極客發表了一篇名為《比特幣:一種點對點式的電子現金系統》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)的論文,也被稱為比特幣的白皮書。中本聰到現在我們也不知道是誰,這也為比特幣技術蒙上了一層神秘感。可能這也是天才的魅力吧。
何為區塊鏈
區塊鏈本質上是一個去中心化的分布式賬本數據庫。
什么叫去中心化?
舉一個中心化集中處理的例子,你要在某寶買一部手機,交易流程是:你將錢打給支付寶-支付寶收款后通知賣家發貨-賣家發貨-你確認收貨-支付寶把錢打給賣家。
在整個過程中,雖然是你和賣家交易,確牽扯到了第三方,支付寶。如果擴大到整個互聯網,這個中心集點變得至關重要,假如支付寶系統發生問題,那么影響范圍巨大。
而去中心化的處理方式就簡單多了,你只需要和賣家交換錢和手機,然后雙方都聲稱完成交易,就OK了。
區塊鏈的運行機制
為了方便理解,我們來看一個簡單的去中心化模型:如果A借給了B100塊錢,這個時候,A在人群中大喊:“我是A,我借給B了100塊錢!”,B也在人群中大喊:“我是B,A借給了我100塊錢!”,此時人群中所有人都會在心里默默記下了“A借給了B100塊錢”。在此時的借貸系統中不需要銀行,也不需要借貸協議和收據。假設當B反悔,那么人民群眾就會站出來說:“不對,我的小本本上記錄了你某天向A借了100塊錢!”。
區塊鏈的運行機制與其類似,只不過在里面加入了共識機制、分布存儲、加密機制等等。
為什么要記賬
你可能會問:“憑啥我要用我的計算資源給陌生的你記賬?我的小本本不要錢啊?”。
因為記賬有獎勵!
為了激勵大家記賬,中本聰在設計之初就規定了記賬有獎勵,也就是比特幣。
獎勵來源有兩部分,一部分是記錄當前交易的手續費,比如A轉給B 10比特幣(BTC),那么就要多拿出一小部分作為手續費給記賬的人;另外一部分也是主要獎勵是來自系統默認獎勵。
那么獎勵值是多少呢?中本聰最初設計是最初每十分鐘誕生一個區塊,一個區塊獎勵50BTC,每四年獎勵減半,2019年一個區塊獎勵12.5BTC。
那么作為課外題我們可以算一下一共有多少個比特幣。
所以說越往后獲得比特幣的收益越來越少,想加入挖礦大軍的要趁早啊!
以誰為準
既然記賬有獎勵,那么大家都來記行不行呢??
答案:NO。根據白皮書里面的規定只有一個人有權利來記錄區塊。
那么誰可以記錄呢?
中本聰給出的原則是工作量證明,礦工們競爭計算是一種基于加密哈希算法的數學難題,最快計算出難題的正確答案,獲得記賬權。礦工需要付出算力去計算這道題,作為礦工計算這道題的證明,被稱為“工作量證明”。說到這里,是不是很熟悉了,對,就是挖礦。那么挖礦具體是什么意思呢?接下來我們簡單了解一下。
挖礦
我主要介紹一下挖礦的原理和為啥這么難。
在了解這個問題之前,我們先了解比特幣原理中哈希函數SHA256,該函數可以將任意長度的信息都轉化為256位的二進制形式,但是給你一個256位二進制數據很難推出原數據,另外還有一點如果原數據中有任意微小改動,它生成的256位二進制數據就會發生巨大變化。
那么進入正題,為什么挖礦這么難呢?
我們以節點A為例,A在接收到廣播的交易消息之后會將:
1、區塊鏈當前最后一塊的頭部信息+交易賬單信息+時間戳+其他+隨機數組成一個字符串,假設為M。
2、將M進行兩次SHA256運算也就是:Hash=SHA256(SHA256(M)),得到一個256位的二進制數N。變態就在這里,根據中本聰的設計,要求算出來的這個Hash值N前n位為零,才能被認可接入區塊鏈中。
那么如何做到前n位為零呢?在剛才的字符串M中,你唯一能改變的只有隨機數,所以你只能不停的改變隨機數一次又一次的去重復嘗試。而難度的另一個關鍵就是n,顯然n越大,計算難度就越大。中本聰在當時設計的時候,要求在10分鐘內誕生一個區塊,也就是全世界礦工們10分鐘內的計算力與2的n次方相比較,如果近似相等則確定當前n的值,所以說n的值是不斷變化的,隨著礦工數量增加,計算力的提高,n的值會不斷增加,也就是挖礦難度越來越大了,有點惡性循環的意思了。
保密性
區塊鏈是如何保證數據的安全性呢?
這里主要是兩個問題:
1.接受到的這個交易記錄確實是由發起交易的人所創造。
2.接受到的這條交易記錄在傳輸過程中沒有被其他人所篡改。
在區塊鏈中主要是以電子簽名的認證方式,用戶在注冊是會分配一個私鑰和一個公鑰,私鑰是我們要保管好的。
我通過簡單的描述介紹一下這個過程,希望大家理解。
假設A向B轉賬10BTC,那么A首先通過哈希函數SHA256對交易信息進行處理,得到固定長度字符串,再通過A的私鑰對這個字符串進行加密形成簽名,然后A對全網進行廣播,內容包括A向B轉賬10BTC這件具體記錄、自己的公鑰和加密之后形成的簽名。而網絡中的其他人在收到這個廣播信息后,首先會通過哈希函數SHA256對這個具體信息進行運算,得出摘要,接下來,通過A廣播來的公鑰對電子簽名進行解密,將解密后的結果與摘要信息進行對比,如果一樣,則收下進行挖礦,反之則拋棄。
區塊鏈技術在海事航保方向應用的暢想
AIS是一種應用于船和岸、船和船之間的海事安全與通信的新型助航系統。他最大的特點就是在海上航行的船舶之間可以動態地進行信息交互,想象一下,海上大大小小的船只,像不像一個個獨立又互相聯系的節點,而這一點與區塊鏈中的分布式觀點非常類同,如果以現有的AIS系統形成的網絡結構為基礎,構建區塊鏈模式,正好可以發揮區塊鏈的優勢那就是信息共享和防篡改功能。
信息共享:目前AIS系統傳遞的信息主要是船舶的屬性參數和定位信息,其中定位部分是使用的是GPS定位,如果應用北斗定位中短報互文功能可以將傳輸的信息內容豐富化,這樣區塊鏈上的船舶之間可以有更多樣的信息交互,比如貨物貿易。
防篡改功能:利用區塊鏈的安全性優勢,如果想惡意篡改某條船舶信息,必須要修改區塊鏈上51%的區塊信息。所以船舶信息是無法私人去更改的。
結束語
區塊鏈是一項新型的模式,其最大特點就是去中心化和高安全性。也正是這些特點區塊鏈在金融監管、物聯網、共享經濟、數字貨幣等方面都可能會引發革命性的顛覆。
以上這些是小編對于區塊鏈和比特幣等知識的一些淺薄理解,當然還有關于區塊鏈的其他問題,比如“雙花問題”等,也希望大家能互相交流,有什么問題還請大家多多指正。謝謝!

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