区块链技术如何运作。初学者指南

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几乎每个人都听说过区块链,很酷。但并非所有人都了解它是如何运作的。这篇文章表明Blockchain肯定不是魔术。mYq看卫星
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什么是区块链?mYq看卫星
区块链是一本几乎不可能伪造的日记。mYq看卫星
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哈希函数mYq看卫星
让我们假设一个房间里有10个人决定单独使用一种货币。他们必须遵循资金流动,一个人 - 让我们称他为鲍勃 - 决定在日记中记录所有行动的清单:mYq看卫星
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区块链技术解释mYq看卫星
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一个男人 - 我叫他杰克 - 决定偷钱。为了隐藏这个,他改变了日记中的条目:mYq看卫星
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鲍勃注意到有人干扰了他的日记。他决定阻止这种情况发生。mYq看卫星
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他找到了一个名为Hash函数的程序,它将文本转换为一组数字和字母,如下表所示。mYq看卫星
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比特币哈希mYq看卫星
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哈希是由哈希函数产生的一串数字和字母。哈希函数是一种数学函数,它采用可变数量的字符并将其转换为具有固定数量字符的字符串。即使字符串中的小变化也会创建一个全新的哈希值。mYq看卫星
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在每条记录之后,他插入了一个哈希。新日记如下:mYq看卫星
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杰克决定再次改变参赛作品。晚上,他到了日记,改变了记录并生成了新的哈希。mYq看卫星
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鲍勃注意到有人再次筛选了日记。他决定使每笔交易的记录复杂化。在每条记录之后,他插入了从记录+最后一个哈希生成的哈希。所以每个条目都取决于之前的条目。mYq看卫星
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如果Jack试图更改记录,他将不得不更改所有先前条目中的哈希值。但杰克真的想要更多的钱,他花了整整一夜来计算所有的哈希。mYq看卫星
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杜撰mYq看卫星
但鲍勃不想放弃。他决定在每张唱片后添加一个数字。这个号码叫做“ Nonce ”。应该选择Nonce,以便生成的散列以两个零结尾。mYq看卫星
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现在,为了打造记录,杰克将不得不花费数小时为每条线路选择Nonce。mYq看卫星
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更重要的是,不仅是人,而且计算机无法快速找出Nonce。mYq看卫星
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节点mYq看卫星
后来,鲍勃意识到有太多的记录,他不能永远保持这样的日记。因此,当他写了5,000笔交易时,他将它们转换为单页电子表格。玛丽检查了所有交易是否正确。mYq看卫星
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鲍勃在他的电子表格日记中传播了5000多台计算机,这些计算机遍布全球。这些计算机称为节点。每次交易发生时,都必须得到节点的批准,每个节点都会检查其有效性。一旦每个节点检查了一个事务,就会有一种电子投票,因为一些节点可能认为交易有效而其他人认为这是欺诈。mYq看卫星
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上面提到的节点是计算机。每个节点都有一个数字分类帐或区块链的副本。每个节点都检查每个事务的有效性。如果大多数节点表示事务有效,则将其写入块。mYq看卫星
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现在,如果Jack更改了一个条目,则所有其他计算机都将具有原始哈希值。他们不允许改变发生。mYq看卫星
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这个电子表格被称为块。整个块的区块是区块链。每个节点都有一个区块链的副本。一旦块达到一定数量的批准交易,则形成新块。mYq看卫星
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区块链每十分钟更新一次。它会自动完成。没有主计算机或中央计算机指示计算机执行此操作。mYq看卫星
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一旦电子表格或分类帐或注册表更新,就不能再更改它。因此,不可能伪造它。您只能向其添加新条目。注册表同时在网络上的所有计算机上更新。mYq看卫星
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重点:mYq看卫星
区块链是一种日记或电子表格,包含有关交易的信息。mYq看卫星
每个事务都生成一个哈希。mYq看卫星
哈希是一串数字和字母。mYq看卫星
交易按其发生的顺序输入。订单非常重要。mYq看卫星
哈希不仅取决于事务,还取决于先前事务的哈希。mYq看卫星
即使事务中的一个小变化也会创建一个全新的哈希。mYq看卫星
节点通过检查哈希来检查以确保事务未被更改。mYq看卫星
如果事务被大多数节点批准,则将其写入块中。mYq看卫星
每个块都引用前一个块并一起构成区块链。mYq看卫星
区块链是有效的,因为它分布在许多计算机上,每台计算机都有区块链的副本。mYq看卫星
这些计算机称为节点。mYq看卫星
Blockchain每10分钟更新一次。mYq看卫星
钱包,数字签名,协议mYq看卫星
鲍勃聚集了10个人。他需要向他们解释新硬币。mYq看卫星
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杰克向小组承认了自己的罪过,并深表歉意。为了证明他的诚意,他给了安和玛丽他们的硬币。mYq看卫星
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有了这些,Bob解释了为什么这种情况再也不会发生了。他决定实施一种称为数字签名的东西来确认每笔交易。但首先,他给了每个人一个钱包。mYq看卫星
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什么是钱包?mYq看卫星
钱包是一串数字和字母,例如18c177926650e5550973303c300e136f22673b74。这是一个地址,当交易发生时,它将出现在区块链的各个区块中。没有可见的记录,谁与谁做了什么交易,只有一个钱包的数量。每个特定钱包的地址也是公钥。mYq看卫星
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阅读更多文章“比特币钱包:你需要知道的一切”。mYq看卫星
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电子签名mYq看卫星
要执行交易,您需要两件事:钱包(基本上是地址)和私钥。私钥是一串随机数,但与地址不同,私钥必须保密。mYq看卫星
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当有人决定向其他任何人发送硬币时,他们必须使用他们的私钥签署包含交易的消息。两个密钥的系统是加密和加密的核心,其使用早于区块链的存在。它最初是在20世纪70年代提出的。mYq看卫星
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一旦消息被发送,它就被广播到区块链网络。然后,节点网络对消息进行处理,以确保它包含的事务有效。如果确认有效性,则将事务置于块中,之后不能更改有关它的信息。mYq看卫星
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数字签名解释mYq看卫星
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什么是加密密钥?mYq看卫星
加密密钥是一串数字和字母。密码密钥由密钥生成器或密钥生成。这些密钥使用非常高级的数学,包括素数来创建密钥。mYq看卫星
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协议mYq看卫星
区块链由各个行为规范组成,这些规范是编程到其中的大量规则。这些规范称为协议。特定协议的实施本质上使Blockchain成为现实 - 分布式,对等和安全的信息数据库。mYq看卫星
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区块链协议确保网络以其创建者的方式运行,即使它完全自主且不受任何人控制。以下是区块链中实现的协议的一些示例:mYq看卫星
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每个哈希数的输入信息必须包括前一个块的哈希数。mYq看卫星
在每210,000个区块被封锁后,成功开采区块的奖励减少了一半。mYq看卫星
为了保持在大约10分钟内开采一个区块所需的时间,每2,016个区块重新计算采矿难度。mYq看卫星
工作证明mYq看卫星
在一个区块中放置一个交易被称为工作证明挑战的成功结论,并由称为矿工的特殊节点执行。mYq看卫星
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工作证明是一个需要服务请求者进行一些工作的系统,通常意味着计算机处理时间。生成工作证明是一个概率很低的随机过程,因此通常需要进行大量的反复试验才能生成有效的工作证明。当谈到比特币时,哈希就是工作的证明。mYq看卫星
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什么是采矿?mYq看卫星
区块链上的矿工是通过解决工作问题证明来生成区块的节点。如果矿工产生一个被节点的电子共识批准的区块,那么该矿工将获得硬币奖励。截至2017年10月,比特币矿工每块获得12.5比特币。mYq看卫星
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奖励并不是矿工继续运行硬件的唯一动力。他们还获得比特币用户支付的交易费用。目前,由于比特币网络内发生了大量交易,交易费用急剧上升。即使收费是发件人自愿的,矿工也会始终优先考虑交易费用较高的转让。因此,除非您愿意支付相当高的费用,否则您的交易可能需要很长时间才能得到处理。mYq看卫星
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阅读“ 什么是采矿”一文中的更多内容。mYq看卫星
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重点mYq看卫星
如果您拥有数字货币,那么您需要一个数字钱包。mYq看卫星
钱包是区块链上的地址。mYq看卫星
钱包是公钥。mYq看卫星
想要进行交易的人必须发送一条消息,其中交易是用他们的私钥签名的。mYq看卫星
在交易获得批准之前,每个节点都会以特殊的电子方式对其进行投票,这与大多数国家的选举不同。mYq看卫星
交易由特殊节点的矿工放置在一个区块中。mYq看卫星
持有区块链的网络中的计算机称为节点。mYq看卫星
矿工将交易放在块中以响应工作挑战的证据。mYq看卫星
在矿工成功“封锁”一块交易后,他们获得奖励,目前为12.5 BTC,他们还可以保留比特币持有人支付的交易费用。mYq看卫星
使用区块链程序中内置的规则(称为协议)在区块链上执行交互。mYq看卫星
密码学对于区块链来说是必不可少的,以阻止那些想要入侵区块链的小偷。mYq看卫星
密码密钥由密钥生成器或密钥生成。mYq看卫星
Keygens使用涉及素数的非常高级的数学来创建密钥。mYq看卫星
一个块包含一个时间戳,对前一个块的引用,在块进入区块链之前必须解决的事务和计算问题。mYq看卫星
需要达成共识的分布式节点网络在区块链中几乎不可能实现欺诈。mYq看卫星
区块链原则mYq看卫星
分布数据库mYq看卫星
分布式数据库解释mYq看卫星
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数据库是区块链,区块链上的每个节点都可以访问整个区块链。没有任何一个节点或计算机管理它包含的信息。每个节点都能够验证区块链的记录。这一切都是在没有一个或几个中间人控制一切的情况下完成的。mYq看卫星
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它在结构上是分散的,因为没有一个或几个失败点。没有一点失败会导致区块链崩溃。mYq看卫星
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然而,区块链的节点在逻辑上是集中的,因为整个区块链是执行编程到其中的某些动作的分布式网络。mYq看卫星
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点对点(P2P)传输mYq看卫星
点对点传输解释mYq看卫星
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根据第一个原则,通信总是直接在对等体之间发生,而不是通过某个中心节点。有关区块链上发生的事情的信息存储在每个节点上,然后传递给相邻节点。通过这种方式,信息在整个网络中传播。mYq看卫星
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透明度而且是假名mYq看卫星
检查区块链的任何人都能够查看每个事务及其哈希值。使用区块链的人如果愿意可以是匿名的,或者他们可以将他们的身份证明给他人。您在区块链上看到的所有内容都是区块链地址之间的交易记录。mYq看卫星
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记录mYq看卫星
记录mYq看卫星
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一旦交易记录在区块链上并且区块链已经更新,那么就不可能改变该交易的记录。这是由于特定的交易记录被链接到每个前一个的记录。区块链记录是永久性的,它们按时间顺序排序,并且可供所有其他节点使用。该图显示了比特币区块链的摘录。mYq看卫星
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为什么关闭网络是不可能的?mYq看卫星
由于全世界都有节点,因此整个网络几乎不可能由一方接管。mYq看卫星
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为什么几乎不可能伪造一个街区?mYq看卫星
伪造块几乎是不可能的原因是块的有效性以及通过扩展将其包含在区块链中是由节点的电子共识确定的。这些节点有数以千计,散布在世界各地,因此捕获网络将需要一台具有不可能功率的计算机。mYq看卫星
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你可以使用区块链作为普通数据库吗?mYq看卫星
您可以像使用Access,Filemaker或MySql一样在Blockchain上存储3GB的文件吗?这不是一个好主意。大多数区块链不适合这种设计或仅仅缺乏所需的容量。mYq看卫星
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传统的在线数据库通常使用客户端 - 服务器网络架构。这意味着具有访问权限的用户可以更改存储在数据库中的条目,但总体控制权仍由管理员进行。当涉及到区块链数据库时,每个用户都负责维护,计算和更新每个新条目。每个节点必须协同工作,以确保他们得出相同的结论。mYq看卫星
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区块链架构还意味着每个节点必须独立工作,并将其工作结果与网络的其余部分进行比较。因此,达成共识可能非常耗时。因此,与传统的数字交易技术相比,区块链网络被认为是非常缓慢的。mYq看卫星
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然而,有使用区块链技术生成数据库的实验,BigchainDB是该领域的第一家大公司。创建者采用了企业级分布式数据库并在其基础上构建了他们的技术,同时添加了区块链的三个关键属性:分散化,不变性以及注册和转移资产的能力。他们创造的东西是否有用还有待确定。mYq看卫星
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重点mYq看卫星
区块链是一个数据库,分布在所有节点之间。mYq看卫星
没有一个或多个节点控制区块链。mYq看卫星
所有节点都能够验证事务。mYq看卫星
区块链上的所有通信都是p2p。mYq看卫星
使用区块链的任何人都是匿名的,如果这是他们想要的。mYq看卫星
区块链上发生的所有交易都记录在那里,因此使用网络的任何人的交易都是公开的,并且完全透明,即使它们可能是匿名的。mYq看卫星
一旦交易记录在区块链上并且区块链已更新,则该交易不能被更改。mYq看卫星
没有任何人或组织可以关闭区块链。mYq看卫星
虽然区块链在政治和架构上是分散的,但它在逻辑上是集中的。mYq看卫星
在哪里可以使用区块链?mYq看卫星
在本文的以下部分中,我们将讨论使用区块链的许多不同应用程序中的一些。我们经常使用智能合约这个术语。让我们来定义这个术语。mYq看卫星
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区块链是所谓的智能合约的理想选择。mYq看卫星
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什么是智能合约?mYq看卫星
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智能合约以与传统合同相同的方式定义特定协议的规则和处罚。但是,最大的区别在于智能合约会自动执行这些义务。对合同进行编码,以便在满足特定标准时解除合同。mYq看卫星
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1.保修索赔mYq看卫星
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通常解决保修索赔是昂贵,耗时且对于提出索赔的人来说通常很难。使用区块链可以实现智能合约,这将不可避免地使流程变得更加容易。mYq看卫星
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在过去提出索赔时,所有检查都将由人进行,这可能非常耗时并且留下人为错误的空间。这将变得不必要,作为检查以确保满足所有标准,并且可以使用区块链自动完成。一旦履行了所有义务,最终的支付就是自动的。这一切都可以通过最少的人为参与来完成。mYq看卫星
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Deloitte 提供的解决方案之一是在收据中包含QR码。QR码设置为包含有关购买的所有相关信息:项目,序列号,购买日期等。有了它,QR码还保存了如何在Facebook Messenger上找到“保修机器人”的说明。然后,用户可以将收据的图片发送到该机器人,引擎解开QR码并将所有产品信息存储在区块链上。mYq看卫星
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2.衍生品mYq看卫星
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衍生品用于证券交易所,并关注资产价值。股票和股票交易中的智能合约可以通过简化,自动化和降低整个行业衍生品交易的成本来彻底改变当前的做法。定居点可以在几秒钟内完成,而不是目前所需的三天。使用智能合约,点对点交易将成为常规操作,从而导致股票交易的彻底革命。巴克莱和其他几家公司已经尝试过使用智能合约交易衍生品的方式,但他们得出的结论是,除非银行合作实施,否则该技术将无法运作。mYq看卫星
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3.保险索赔mYq看卫星
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通过智能合约,可以建立针对特定保险相关情况的一系列标准。理论上,随着区块链技术的实施,您只需在线提交保险索赔并立即获得自动支付。当然,提供您的索赔符合所有要求的标准。法国保险巨头AXA是第一家使用区块链技术提供保险的主要保险集团。他们最近推出了一种新的航班延误保险产品,该产品将使用智能合约来存储和处理支出。其他保险公司肯定会效仿。mYq看卫星
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4.身份验证mYq看卫星
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目前在身份验证方面浪费了太多时间和精力。使用区块链的分散,在线身份的验证将更快。使用区块链智能合约,中心位置的在线身份数据将会消失。计算机黑客将不再拥有集中攻击漏洞。在Blockchain的支持下,数据存储具有防篡改和不腐败的功能。在世界各地,区块链正在导致身份验证方面的重大改进。mYq看卫星
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瑞士楚格市使用分散申请(DAPP)来验证其公民的电子身份。用于身份验证的另一个DAPP生产商是爱沙尼亚的Oraclize。它销售DAPP以解决KYC(了解您的客户)问题。这在身份验证中非常重要。汤森路透组织正在创建另一个使用以太坊进行身份验证的DAPP。mYq看卫星
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5.物联网(IoT)mYq看卫星
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物联网(IoT)是物理设备,车辆和其他嵌入软件,执行器,传感器,软件和网络连接的物品的网络,连接到互联网。所有这些功能使这些对象能够收集和交换数据。区块链及其智能合约是理想的选择。mYq看卫星
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预计涉及设备智能合同的项目将变得非常普遍。世界领先的IT研究公司Gartner已经做出预测,到2020年我们将会存在至少20亿个连接设备。这些设备正在使用以太坊智能合约。例如,我们有以太坊灯泡,我们有以太坊BlockCharge,涉及电动汽车的充电,最后是CryptoSeal ; 这是一种用于药物安全的防篡改密封。mYq看卫星
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区块链将在推出物联网方面发挥重要作用,但也将提供防范黑客的方法。由于它是为分散控制而构建的,因此基于它的安全方案应该具有足够的可扩展性,以覆盖物联网的快速增长。此外,Blockchain对数据篡改的强大保护将有助于防止恶意设备通过传播误导性信息来破坏家庭,工厂或交通系统。mYq看卫星
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6.存档和文件存储mYq看卫星
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Google Drive,Dropbox等已经使用集中式方法彻底开发了文档的电子存档。集中的网站总是吸引黑客。区块链及其智能合约提供了大幅减少这种威胁的方法。mYq看卫星
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有许多区块链项目旨在实现这一目标。但请记住,区块链本身通常没有足够的存储空间,但是有可用的分散式云存储解决方案,例如Storj,Sia,Ethereum Swarm等。从用户的角度来看,它们就像任何其他云存储一样工作。不同之处在于内容托管在各种匿名用户的计算机上,而不是数据中心。mYq看卫星
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7.保护知识产权mYq看卫星
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Blockchain支持的归档将比以前提供更多的知识产权保护。使用Blockchain的一个名为Ascribe的应用程序已经提供了这种保护。mYq看卫星
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8.犯罪mYq看卫星
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违法者必须隐藏和伪装从他们的利用中获得的钱。目前,这是通过假银行账户,赌博和离岸公司以及其他策略来完成的。关于加密货币交易的透明度存在很多问题。但是,加密货币系统中可能存在所有必要的监管要素,例如识别当事人和信息,交易记录甚至强制执行。mYq看卫星
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随着技术越来越受到主流关注,区块链及其智能合约有可能使大多数洗钱策略无效且可追溯。mYq看卫星
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9.社交媒体mYq看卫星
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目前,社交媒体组织能够自由使用其客户的个人数据。这有助于他们赚取数十亿美元。使用区块链智能合约,社交媒体用户可以根据需要出售他们的个人数据。麻省理工学院正在调查这些想法。OPENPDS / SA项目的目的是为数据所有者提供使用区块链技术调整隐私保护程度的方法。mYq看卫星
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10.在选举和民意调查中使用智能合约mYq看卫星
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智能合约可以大大改善选举和民意调查。已经存在各种应用程序,例如Blockchain Voting Machine,Follow My Vote和TIVI。所有这些人都承诺消除欺诈行为,同时为结果提供完全透明度并保持投票匿名。然而,在分散投票得到广泛实施之前,还有很长的路要走。mYq看卫星
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限制和漏洞mYq看卫星
任何区块链网络在很大程度上取决于其中的活跃用户数量。为了充分发挥其潜力,网络必须是一个具有广泛分布的节点网格的强大网络。mYq看卫星
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此外,现有的区块链网络不存在与Visa或万事达卡等主要发卡机构相同的交易量。截至2017年,Blockchain还有很长的路要走,才有能力取代金融世界的巨头。mYq看卫星
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最后,总是存在大规模捕获任何给定区块链网络的理论可能性。如果一个组织以某种方式设法控制大多数网络的节点,那么它将不再在完全意义上分散。mYq看卫星
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区块链投资环境mYq看卫星
由于比特币的价格在2017年第二次达到创纪录的5,000美元,因此目前可能没有比加密货币和区块链技术更多的炒作机会。公众和管理当局越来越意识到它的优势,并且围绕它的大多数担忧都被驳斥了。很多公司已经对这项技术进行了投资,而且非常有说服力的是,全球科技巨头IBM正在考虑将“员工时间和精力”投入到这个领域。mYq看卫星
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许多公司提供信用卡以追求鼓励忠诚度并增加新的收入来源。三星最近与 Blocko 合作,旨在允许信用卡使用区块链技术进行安全交易。三星的目标是利用数字身份,数字货币和数字支付创造新业务。mYq看卫星
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根据一份报告,截至2017年10月,仅2017年就有42宗股权投资交易,总计3.27亿美元。最活跃的投资者是日本服务公司SBI Holding,持有8家区块链公司的股份。数字巨头谷歌是第二大活跃投资者,持有比特币钱包公司Blockchain和Ripple的股份,该公司正在开发基于区块链的汇款系统。