區塊鏈技術是什麼類型的數字分類帳和數據庫

要點：

• 區塊鏈技術從根本上利用分佈式分類帳數據庫。它不是傳統銀行使用的單一集中數據庫。
• 這種分佈式性質使其高度安全且對單個失敗點具有抵抗力。
• 存在不同的區塊鏈類型，每種都採用獨特的共識機制和數據結構，從而影響其功能和應用。
• 了解基本數據結構和算法對於欣賞區塊鏈的潛力和局限性至關重要。

哪種類型的數字分類帳和數據庫是區塊鏈技術？

區塊鏈技術是一種革命性的分佈式數字分類帳。與單個實體管理的傳統數據庫不同，區塊鍊是一個共享的，複製的數據庫，分佈在網絡中的多個計算機（節點）中。這種分散的結構是其定義特徵，也是其安全性和透明度的來源。每個交易都記錄為“塊”，並使用加密哈希將其鏈接到先前的塊，從而創造出不變的時間順序記錄。

“ Ledger”一詞很恰當，因為它的功能與財務分類帳很像跟踪交易。但是，它不僅限於金融交易；它可以記錄任何類型的數據。塊內的數據通常是加密的，以確保機密性和完整性。

數據庫方面至關重要。區塊鏈存儲了整個交易的歷史記錄，提供了透明且可審計的記錄。這與集中訪問和修改控件集中在單個管理員手中的集中數據庫形成鮮明對比。區塊鏈的分佈性質使其對操縱或審查制度具有更大的抵抗力。

不同的區塊鏈類型採用不同的數據庫結構和數據模型。例如，某些區塊鏈使用一個簡單的鍵值存儲，而另一些則使用更複雜的圖形數據庫來表示數據點之間的關係。數據庫結構的選擇取決於應用程序的特定要求。

區塊鏈的固有不變性是一個重要的優勢。一旦將一個塊添加到鏈條中，如果不檢測，將其更改或刪除將非常困難。這是由於塊的加密鏈接和分類帳的分佈性。每個節點在將它們添加到區塊鏈的副本中之前，都可以獨立驗證新塊的有效性。

共識機制及其對數據庫的影響：

將新區塊添加到區塊鏈中的方式受共識機制約束。這些機制是旨在確保節點之間在新交易和塊的有效性之間一致的算法。不同的共識機制具有不同的屬性，從而影響了數據庫的性能，安全性和可擴展性。

• 工作證明（POW）：比特幣使用的這種機制需要節點來解決計算密集型問題以添加塊。這樣可以確保安全，但可以是能源密集的。數據庫更新相對較慢。
• 驗證證明（POS）：在POS系統中，例如Cardano，選擇節點以根據其持有的加密貨幣量來驗證交易。這通常比POW更節能。數據庫更新可以更快。
• EOS僱用的DPO授權證明（DPO） ，代表對驗證交易的當選代表進行投票權。這可能會導致更快的交易速度，但引起了對集中化的擔憂。

共識機制的選擇直接影響數據庫的性能特徵，從而影響交易吞吐量和延遲等因素。

區塊鏈中的數據結構：

除了基本的區塊結構之外，區塊鏈內還使用了各種數據結構，以提高功能和效率。其中包括：

• Merkle樹：這些層次數據結構有效地總結了大量數據，從而可以快速驗證塊內的交易包含。
• Bloom過濾器：用於快速檢查區塊鏈中是否存在交易的概率數據結構，從而提高了搜索效率。
• Patricia樹：這些類似樹狀的結構在某些區塊鏈中使用並有效地檢索帳戶餘額和其他數據。

了解這些基本數據結構對於掌握區塊鏈數據庫的功能和優化其性能至關重要。數據結構的選擇取決於特定應用程序及其性能要求。不同的區塊鏈可能使用這些或其他數據結構的組合來優化其性能特徵。

常見問題和答案：問：區塊鍊是關係數據庫嗎？

答：不是傳統意義。在存儲數據時，它不使用與表和SQL數據庫（例如SQL數據庫）的關係模型。它更準確地描述為分佈式分類帳或僅附加數據庫。

問：如何在區塊鏈上獲得數據？

答：通過密碼學確保數據安全性。每個塊都使用加密哈希鏈接到上一個塊，因此很難在未檢測到的數據中篡改數據。分類帳的分佈性質進一步提高了安全性，因為沒有單一的故障點。

問：可以將區塊鏈技術用於非晶體貨幣應用嗎？

答：絕對。區塊鏈的功能遠遠超出了加密貨幣。它在供應鏈管理，投票系統，醫療保健記錄以及許多其他需要安全和透明數據管理的領域中找到了應用程序。在這些情況下，不變性和透明度特徵非常有價值。

問：區塊鏈技術的局限性是什麼？

答：對於許多區塊鏈，尤其是使用POW的區塊鏈，可伸縮性仍然是一個挑戰。交易速度可能很慢，並且能耗可能很高，具體取決於共識機制。區塊鏈周圍的法規和法律框架仍在不斷發展。

問：區塊鏈與傳統數據庫有何不同？

答：傳統數據庫是集中式的，由單個實體管理，容易出現單個失敗。區塊鍊是分散的，分佈在多個節點上，使其具有高度彈性和對審查制度或操縱性的抗性。區塊鏈數據的不變性是另一個關鍵區別。