区块链核心技术究竟是什么？

摘要： 基础核心技术（构成区块链的基石）这些是区块链最根本、不可或缺的技术，它们共同定义了“区块链”的本质，分布式账本技术这是区块链的基础，与传统中心化的数据库不同，DLT将账本（记录所有...

基础核心技术（构成区块链的基石）

这些是区块链最根本、不可或缺的技术，它们共同定义了“区块链”的本质。

分布式账本技术

这是区块链的基础，与传统中心化的数据库不同，DLT将账本（记录所有交易的数据）复制并存储在网络中的多个节点（计算机）上，每个节点都拥有完整的账本副本，没有中心化的管理机构，这确保了系统的去中心化和抗单点故障能力。

密码学

密码学是保障区块链安全性和可信度的核心技术，主要包含两个方面：

• 哈希函数：将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出（哈希值），它具有单向性（无法从哈希值反推原始数据）和抗碰撞性（几乎不可能找到两个不同输入产生相同哈希值），在区块链中，哈希用于：
  • 生成区块指纹：每个区块都包含前一个区块的哈希值，这形成了一条不可篡改的“链”。
  • 确保数据完整性：任何数据的微小改动都会导致哈希值发生巨大变化，从而被网络轻易发现。
• 非对称加密：使用一对密钥：公钥 和 私钥。
  • 公钥：相当于银行账号，可以公开，用于接收资产或验证签名。
  • 私钥：相当于银行卡密码，必须由用户自己严格保管，用于签名交易，证明资产所有权和操作意愿。

共识机制

在分布式系统中,所有节点如何对账本中的新交易达成一致？共识机制就是解决这个问题的规则和算法，它确保了即使网络中存在恶意节点，系统也能安全、有序地运行，常见的共识机制有：

• 工作量证明：节点（矿工）通过消耗大量的计算能力（“工作”）来竞争记账权，这是比特币最早使用的机制，安全性高但能耗大、效率低。
• 权益证明：节点（验证者）通过锁定（“质押”）一定数量的加密资产来获得创建新区块的权利，其安全性与质押的资产数量成正比，比PoW更节能高效，以太坊已从PoW转向PoS。
• 其他机制：如委托权益证明、实用拜占庭容错等，它们在性能、去中心化程度和安全性之间有不同的权衡。

链式数据结构

这是“区块链”名称的由来，数据以“区块”的形式组织，每个区块通过包含前一个区块的哈希值，像链条一样按时间顺序连接起来，这种结构带来了两个关键特性：

• 时间戳：每个区块都记录了创建的确切时间，形成了清晰、不可逆的交易历史。
• 不可篡改性：要篡改一个区块的数据，就必须重新计算该区块之后所有区块的哈希值，并控制网络中超过51%的节点，这在大型公链上几乎是不可能完成的任务。

关键技术组件（支撑区块链运行的重要技术）

这些技术不是区块链的“专利”，但它们与上述核心技术紧密结合，共同构建了完整的区块链生态系统。

智能合约

智能合约是部署在区块链上的自动执行的程序，它们在满足预设条件时，会自动执行约定的操作（如转账、更新状态等），智能合约使得区块链从一个可信任的“账本”升级为了一个可编程的“计算机”，是支撑DeFi（去中心化金融）、NFT、DAO等复杂应用的基础。

P2P网络

区块链节点之间通过点对点的网络拓扑结构进行通信,而不是依赖中心服务器，这使得网络：

• 去中心化：没有单点故障风险。
• 抗审查：任何节点都可以加入或离开，很难被关闭。
• 高容错性：部分节点失效不会影响整个网络的运行。

Merkle树

这是一种高效的数据结构,用于在区块中高效地验证大量交易的存在性和完整性，它将所有交易的哈希值两两组合，再对组合结果进行哈希，最终汇总成一个唯一的根哈希值（Merkle根），这个根哈希值被记录在区块头中，这样，用户只需验证Merkle根，就能快速确认某笔交易是否包含在区块中，而无需下载整个区块的全部数据。

总结表格

分布式账本是骨架，密码学是卫士，共识机制是规则，链式结构是链条，而智能合约是赋予其灵魂的智能大脑，这些技术共同作用，才构成了我们今天所熟知的区块链。