《IPFS原理与实践》 —1.2 IPFS与区块链的关系

2021-04-17 16:01:23 FIL16888

1.2 IPFS与区块链的关系

现在提到IPFS就一定会提到区块链。那么区块链和IPFS之间到底有什么关系呢?在介绍二者关系之前,我们需要先来了解一下区块链。

1.2.1 区块链基础

那么区块链又是什么呢?在最早期,区块链仅仅被认为是比特币的底层技术之一,是一种不可篡改的链式数据结构。经过几年的发展,区块链被越来越多的人熟知,它也从单纯的数据结构变成分布式账本的一系列技术的总称。它整合了加密、共识机制、点对点网络等技术。近些年,区块链的非账本类应用开始逐渐兴起,大家开始将区块链描述为分布式的数据库,认为它是价值传递网络,它逐渐被赋予了更多的内涵。

从技术方面来讲,区块链是一种分布式数据库,旨在维护各个互相不信任的节点中数据库的一致性,并且不可篡改。信用和记录会被保存到区块链上,每一个新的区块中存有上一个区块的数字指纹、该区块的信用和记录,以及生成新区块的时间戳。这样一来,区块链会持续增长,并且很难被篡改,一旦修改区块链上任意一个区块的信息,那么后续区块的数字指纹也就全部失效了。

链式数据结构使得区块链历史很难被篡改,而在各个互不信任的节点之间保持数据的一致性,则需要共识机制完成。共识机制是网络预先设定的规则,以此判断每一笔记录及每一个区块的真实性,只有那些判断为真的区块会被记录到区块链中;相反,不能通过共识机制的新区块会被网络抛弃,区块里记录的信息也就不再被网络认可。目前常见的共识机制包括PoW(工作量证明)、PoS(权益证明)、PBFT(实用拜占庭容错)等。

比特币、以太币、比特币现金及大部分加密数字货币使用的是PoW工作量证明。维护比特币账本的节点被称为矿工,矿工每次在记录一个新区块的时候,会得到一定的比特币作为奖励。因此,矿工们会为自己的利益尽可能多地去争夺新的区块记账权力,并获得全网的认可。工作量证明要求新的区块哈希值必须拥有一定数量的前导0。矿工们把交易信息不断地与一个新的随机数进行哈希运算,计算得到区块的哈希值。一旦这个哈希值拥有要求数目的前导0,这个区块就是合法的,矿工会把它向全网广播确认。而其他的矿工收到这一新的区块,会检查这一区块的合法性,如果合法,新的区块会写入该矿工自己的账本中。这一结构如图1-3所示。

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图1-3 比特币的区块结构

与要求证明人执行一定量的计算工作不同,PoS权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是,当创造一个新区块时,矿工需要创建一个“币权”交易,交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间,依据算法等比例降低节点的挖矿难度。这种共识机制可以加快共识,也因矿工不再继续竞争算力,网络能耗会大大降低。但也有专家指出,PoS权益证明牺牲部分网络去中心化的程度。

目前,PoW和PoS是加密数字货币的主流算法,其他几个常见的共识机制有DPoS和PBFT,限于篇幅,这里不再进一步展开了。


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