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区块链的常识之，区块链节点，是什么？ - 知乎

区块链的常识之，区块链节点，是什么？ - 知乎首发于区块链的常识切换模式写文章登录/注册区块链的常识之，区块链节点，是什么？史记品牌营销日记《史记的品牌营销日记》《个人品牌营销变现方法论》专业科普:区块链节点，通常指的是区块链网络中的计算机，也就是说任何连接到区块链网络的计算机（包括手机，矿机等）都称为节点。比如说比特币网络，是一个公有链，用户在自己的联网电脑上运行比特币程序时，这个电脑就成为比特币区块链网络中的一个节点。是指下载了相关加密货币的节点软件，以参与对等网络的计算机。操作一个节点可以是普通钱包用户，矿工或多人协作。不同的区块链对节点的数量和要求有所不同。通常，节点首先需要具有一定的存储空间，保证足够好的性能以免一跑就堵塞，然后设备需要连接网络，并可以使用矿机、服务器和电脑等进行操作接入区块链，具体使用什么工具视节点要求而定。区块链节点有何特征：1、具有存储空间，可以将区块数据存储在TF卡、U盘、移动硬盘和计算机等。2、连接网络，所有的存储空间的设备必须连接网络。3、参与区块链，需要在存储空间上运行区块链相应程序，通过可视化终端进行交易。每一个安装有数字货币客户端并连接到数字货币区块链的电脑就是数字货币区块链的一个有效节点。这个世界上有多少这样的电脑或手机，区块链上就有多少个节点。区块链是个分布式系统，系统里有很多节点，这些节点你只要单纯地理解为通过互联网相连的电脑或者服务器就好了。然后根据区块链性质的不同，成为节点的方式也不同，当然，对于节点的定义也不同。对于像比特币这样的公有链，理论上来讲，你下载完整的区块链，参与交易和挖矿，才算是节点。然而，在现在的比特币里，矿工，完全节点，轻量节点，甚至普通用户，在不同的语境下都可能被称为节点。但无论如何，比特币的系统与其说是“连入网络就会自动更新区块链”，不如说是你想要挖矿或者是交易（同时你不信任其他人的验证结果），就必须更新整条区块链，这不是一个自动义务的事情，而是自愿的事情。对于公有链而言，是你想从链上获益就必须按照规则成为节点，而不是相反。而私有链和联盟链则反过来——你先成为节点，然后按照规则行事。城市节点有什么用？主要分布于各个主要城市地区，每个市/区只能有一个节点名额。节点申请无门槛人人都可参与，但作为公有链申请人要想因此获益就必须按照规则成为节点。城市节点相当于前文提到的比特币中全力工作的节点（在机器实体上载有比特币核心客户端和完整区块链的节点）。唯一的区别在于城市节点是以“服务用户”为原则，秉承对全网开放，共同推动链信平稳健康可持续发展理念。基础常识举个例子我们可以把区块链节点理解为，我们开一家公司，发展的代理商或经销商，分公司等，这样就很好理解什么是区块链节点。分公司理解为超级节点，省级代理理解为大节点，每个分公司发展的市级代理，县级代理可以理解为，小节点。个人代理可以理解为轻节点。比如我们生活中使用的聊天软件，每天的聊天信息、朋友圈，视频等这些数据的存储和运行都在第三方公司的服务器里。这个处理数据的服务器，我们就可以称之为“节点”。但是这种传统的中心化数据库显然存在着被一锅端的巨大风险。区块链是去中心化的分布式数据库，它不依托于哪一个中心化的服务器，而是由千千万万个“小服务器”、“节点”组成。节点分布越多、越广泛，区块链网络就更加的去中心化，网络运行也就越安全、越稳定。发布于 2020-10-23 15:50区块链(Blockchain)数字货币数字货币钱包赞同 3添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录区块链的常识只提供区块链与加密数字货

什么是节点？它在区块链中扮演什么角色？-CSDN博客

什么是节点？它在区块链中扮演什么角色？

最新推荐文章于 2023-08-10 13:40:37 发布

lin_zheming

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什么是节点？

在学习区块链时，我们经常听到“节点”这个词，节点是指区块链区块链网络中的计算机，包括手机、矿机、台式机和服务器等等。为了确认交易有效性，比特币需要多于一个单独网络的矿工处理交易单，它必须通过“节点”向网络广播。

节点可以是链接到其他节点通信端点或通信重新分布点。网络中的每个节点都被认为是对等的，但是，某些节点在支持网络的方式上具有不同的作用。

例如，并非所有节点都将存储块链的完整副本或验证交易。对于像比特币这样的公有链，理论上来讲，你下载完整的区块链，参与交易和挖矿，才算是节点。然而，在现在的比特币里，矿工，完全节点，轻量节点，甚至普通用户，在不同的语境下都可能被称为节点。

区块链中的节点发挥着什么样的作用呢?

为了确认交易有效性，比特币需要多于一个单独网络的矿工处理交易单，它必须通过“节点”向网络广播。这是交易处理过程的第一步（区块链确认）。

要全力挖掘网络潜能，比特币网络不能仅仅提供交易的通道，同时也要确保安全性。使用随机选取的节点，这个网络会减少双花问题——用户试图两次花费同一枚数字货币的可能。

但是，比特币不止是需要节点，它还要求很多全力工作的节点——那些在一个机器实体上载有比特币核心客户端和完整区块链的节点。节点越多，网络越安全。

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什么是节点？它在区块链中扮演什么角色？

什么是节点？在学习区块链时，我们经常听到“节点”这个词，节点是指区块链区块链网络中的计算机，包括手机、矿机、台式机和服务器等等。为了确认交易有效性，比特币需要多于一个单独网络的矿工处理交易单，它必须通过“节点”向网络广播。节点可以是链接到其他节点通信端点或通信重新分布点。网络中的每个节点都被认为是对等的，但是，某些节点在支持网络的方式上具有不同的作用。例如，并非所有节点都将存储块链的完整副本或验证交易。对于像比特币这样的公有链，理论上来讲，你下载完整的区块链，参与交易和挖矿，才算是节点。然而，在现在

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结点是什么意思c语言,DOM节点是什么？

weixin_28878117的博客

05-24

1499

在网页中所有对象和内容都被称为节点，如文档、元素、文本、属性、注释等。节点(Node)是 DOM 最基本的单元，并派生出不同类型的节点，它们共同构成了文档的树形结构模型。节点类型根据 DOM 规范，整个文档是一个文档节点，每个标签是一个元素节点，元素包含的文本是文本节点，元素的属性是一个属性节点，注释属于注释节点，以此类推。DOM 支持的节点类型说明如表所示。DOM 节点类型说明节点类型说明可包含...

区块链中的节点是什么意思？

Catherine7221的博客

04-13

7788

众所周知，我的好朋友阿强，一个币圈奇才，对所有可以一夜暴富的项目都有着出奇的热忱的一个敢于试错的勇士，今天他又又又又给我推荐了一个项目——美公链。

号称全面涵盖吃喝玩乐购，链上可视化数据消费补贴，消费增值，消费共享，消费股东为一体产业区块链的链商平台。光听着这个广告感觉还可以，如果真的能做到的话，就补上了区块链上一些虚拟货币的短板——没有实际生态。

但是，当我打开了APP，我差点把手机扔了，这是一个全是广告的APP，看广告给金币的那种低端app，就是整个界面的广告密集程度到了饱和的状态，我不说这是一个项

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什么是无线传感器网络（WSN）？

01-19

无线传感器网络主要由三个部分组成：节点、网关和软件。空间分布的测量节点通过与传感器连接对周围环境进行监控。监测到的数据无线发送至网关，网关可以与有线系统相连接，这样就能使用软件对数据进行采集、加工、分析和显示。路由器是一种特别的测量节点，你可以使用它在WSN中延长距离以及增加可靠性。

　　WSN架构

　　你可以使用NI WSN平台灵活的创建简单而独立的无线监控网络，也可以创建一个集成了有线和无线测量的完整测试系统，而且只需要用LabVIEW开发环境就可以访问所有的NI平台。

　　基本的WSN架构

　　对于大多数的WSN应用来说，你只需要创建一个基本的网络架构，在这个架构中，分布式测量节

计算机知识作用是什么,计算机节点什么意思（带你全面认识节点知识）

weixin_33648352的博客

06-19

2072

从2018年EOS竞选超级节点火爆整个区块链圈，节点和超级节点就成为了热议的话题，时至今日，热度依然不减。节点是项目生态发展的重要组成部分，超级节点对项目的运行、安全更是起着至关重要的作用。什么是节点呢？节点起初是指区块链网络中的计算机，包含手机、矿机、服务器等等，由大量个人或者家庭用户参与的区块链，个人或者家庭被称作是区块链的节点。现在，无论是个人、家庭、矿工、完全节点、轻量节点、普通用户在区块...

节点中心性度量

区块链节点是什么？ - 知乎

区块链节点是什么？ - 知乎首发于区块链接未来，听懂数字命脉切换模式写文章登录/注册区块链节点是什么？未来大陆节点在区块链行业中是一直有被提到的概念，但是很多人可能还不知道区块链节点是什么，又具体在区块链中担任着怎样的作用。今天我们来专门介绍解释一下区块链节点。网络节点是整个生态链的一环，它一直担任着交易确认和广播的工作。通俗地来说，节点就是一个区域的服务器，在互联网区域，一个企业所有运行的数据都在一个服务器里，那么这个服务器就是节点。例如我们每天都在使用的微信、支付宝、QQ等，他们每天处理着很多信息数据。这些数据的存储和运行都在公司的服务器里面，这个服务器就可以称之为“节点”。而在区块链的世界里，一切都是去中心化的，它不单独依托于哪一个服务器，而是由千千万万个“小型服务器”组成。而网络节点有很多种，也有不同的分类方法。以比特币为例，按照最常见的分法，网络节点有三种：第一种是完整节点；第二种是完整节点的变体，叫做修剪节点；第三种是SPV节点，也称轻量节点。这种分类方式基于两点差异：一是这个节点是否下载了最新最完整的的比特币区块链；二是该节点能否独立验证比特币的转账交易，能否独立实现作为一个节点的基本功能。比特币最初就被设计为一种去中心化的，点对点（P2P）网络，是一种节点对节点的网络交易。它的每笔交易都是由发起方向周围的节点进行广播，节点收到后再广播给周围的节点，最终扩散到全网。每个比特币钱包都是一个节点，其中拥有完整区块链账本的节点叫全节点。数据显示：2017年10月，比特币负责比特币转账交易广播和验证的全网节点约有9300个。其中，美国、德国、法国等拥有的比特币全节点数量最多，中国的全节点数量约占5%。但是运行比特币节点不提供任何奖励，即使不是全节点也能进行比特币转账，因此比特币的全节点数只占节点数的一小部分。而在整个系统的运作中，首先，要巨量的机器来维护这一散步全球的网络。比如，为了确认交易的有效性，需要多于一个单独网络的矿工处理交易单，必须通过节点向网络广播，这是交易处理过程的第一步。其次，要全力挖掘网络潜能。比特币网络不能仅提供交易通道，也要确保安全性。使用随机选取的节点，网络会减少双花问题。可是，比特币不仅需要节点，它还有很多全力工作的节点——在一个机器实体上载有比特币核心客户端和完整区块链的节点。总体上来说节点越多，网络越安全。编辑于 2021-08-24 17:47去中心化对等网络（P2P）区块链(Blockchain)赞同 4添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录区块链接未来，听懂数字命脉科普区块链，听懂区块链，快人一步掌握数

区块链的常识之，区块链节点，是什么？ - 知乎

区块链技术可以应用到哪些领域？ - 知乎

区块链技术可以应用到哪些领域？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册区块链(Blockchain)小蚁区块链区块链技术可以应用到哪些领域？在这个时代飞速发展的时代，区块链技术可以应用到哪些领域？显示全部关注者67被浏览92,783关注问题写回答邀请回答好问题 2添加评论分享26 个回答默认排序知乎用户谢谢阅读，最近万向区块链峰会举行，邀请了各个领域的大咖，听了几个会议的演讲，感觉中国银行原行长分享得挺好，结合他的演讲写下自己的一些思考。一、区块链改善的是什么？当我们提到人工智能的时候，我们大脑大概率会想到一个机器，这个机器可能具备人类智力去实现某个功能，比如机器人或者阿法狗（Alphago）；提到云计算，我们会想到是把电脑的计算能力放到了云端的服务器里边；提到物联网，我们会想到万物互联，任何一个物品之间都有传感器，比如智能扫地机器人，智能灯具等等。但是，当我们提到区块链的时候，我们第一时间想不出一个具体的东西去描述它，联想不到任何与它相近的物体，因此它给人一种很虚幻的感觉。因为像人工智能、云计算、物联网等这些东西，它被实现出来，是可以提升人类社会生产力跟生产效率的。但是区块链，它的作用不是提升生产力，而是改善生产关系，改善人与人、节点与节点、机构与机构、国家与国家之间的关系。李行长在演讲中也指出，区块链是通过数学方法解决信任问题，只要信任共同的算法程序就可以建立互信，这种数字信任的价值就在于：在信任未知或信任薄弱的环境中形成可信任的纽带，节约信用形成所需的时间和成本，加持商业信用。在广域、高速的网络中建立零时差、零距离的认证工具，提高物联网的效率和可靠性。其中，值得我们注意的是，区块链的分布式存储技术可以将文件存储在不同的空间上，同时生成文件存储确权证明，在可靠性、边缘存储成本、数据隐私保护方面比传统云存储具有一定优势。二、区块链可以在什么方面突破我们的认知？大家可以看到李行长的演讲中提到各个方面的架构。现在的信息技术架构、商业社会、传统信任机制等，企业方面都分立割据，大企业保存着大量的数据，每个企业之间都是相互独立，自称体系，把控着中国各个领域。我们熟知的就有建行、商行、工行等银行；腾讯、阿里、字节等各大互联网公司。这里面值得我们注意的是：区块链技术通过建立数字化的可信立体交互架构作为解决方案，你可能好奇这是什么意思，就是我们可以通过区块链技术去完成企业之间的互信，实现数据等方面的交互，大家可以基于某种信任达成协作，更好地服务社会。如果这种方式能够形成，在未来就可能再造产业和商业模式，推动经济的升级。在观看会议的过程中，李行长提到：数字技术平等是数字经济、数字金融等竞争的基石。我觉得确实如此，如果我们的技术没有得到很好的发展，在经济、金融领域我们就会处处遇到瓶颈，像中国芯片行业、工程软件研发等领域，这两年被美国一直卡脖子。与此同时，我们可能忽略的是，中国是一个数据资源大国和数字化市场大国，在数据如此庞大的市场，构建数字化的信任体系，这是非常重要的一个领域。中国也是一个经济大国，维护经济金融稳定大局，主动防范系统性金融风险，是我们国家的金融底线，这也是为什么国内对虚拟货币打击这么严格，就是要维护国家金融的稳定，防止外部金融势力操控国内金融发展。三、区块链可以在哪些领域发挥作用？a.数据领域如果你是一个关注时事的读者，相信你一定发现了，今年我国通过了《中华人民共和国数据安全法》，这部法律主要是为了规范数据处理活动，保障数据安全，保护个人、组织的合法权益，维护国家主权、安全和发展利益，制定的法律。换句话说，未来我们的数据可能不会像现在一样，被随意窃取、随意贩卖、随意使用。数据资源如今也是国家的财富，数据安全是数据开发利用和数据产业发展的保障。如何去实现呢？区块链技术可能会在这方面大发光彩。区块链很好的一个作用就是数据确权，微众的报告中就提到隐私计算技术，它能够实现“数据可用不可见”，典型的技术包括：全同态加密、多方安全计算和联邦学习等，这些技术的发展可以实现数据在流通过程中的安全，可以大大促进数据的流转和交易，通过这些方式实现数据资源共享和安全应用。b.监管领域李行长在会议中指出：现在数字化技术创新正在改变金融服务模式，逐渐形成交互、交叉、交集的金融新业态。其中数字资产市场就包括：数字化的金融资产、资产话的专利数据、著作数据、所有权的交易、收益权的交易。看到这里我想起了，为什么这两年nft跟元宇宙被大家热捧，可能部分的原因是随着整个互联网的发展，我们很多资产慢慢转变为数字资产了，这个时候nft非同质化货币的属性，可以对数字资产进行唯一性的标识。举个不太恰当的比喻，如果我们有一个王者荣耀亚瑟的皮肤，我们可以生成一个数字标识，使这个皮肤不同于其他人的，借助这个思路，数字资产也可以生成唯一的标识。因此，随着数字资产市场的发展，唯一性的标识是必不可缺的，因为它涉及到所有权的归属问题。而随着数字资产市场的发展，国家也需要建立相应的监管机制，构建出数字金融安全的屏障，李行长提到以下三个点：1.深入分析分布式对等架构、去中心化架构等数字化技术已经具备及潜在的“颠覆性”性能。2.重点研究基于全新数字技术的去中心化金融工具穿越金融基础设施屏障的可能路径3.研究技术对策和政策预案。以上就是我观看整场会议的收获，更多内容大家可以去看视频如果您是对区块链技术感兴趣的，可以点赞+关注呀，后期会做出更多的分享。与此同时，我们在知乎组了一个社群，群里现在有40+位硕士博士研究生，群里一部分来自中国各大211与985高校，武大、中大、成电等，另一部分是C9高校的学长、国外顶尖高校的学者，北大、浙大、西交、帝国理工、悉尼大学等，研究的领域也是各个方面，从区块链应用到跨链，从存储到联邦学习，从TEE到共识等等。如果您是区块链方向的硕士或者博士研究生，实验室整体是在做区块链方向的，国内外高校都可以，研究生二年级起步确定了方向，博士最少也有一年的接触，我邀请你加入我们，跟我们一起交流讨论，互通有无。编辑于 2021-10-28 15:52赞同 417 条评论分享收藏喜欢收起优软众创英唐众创-智能产品方案开发，区块链应用开发（交易系统、软件开发）关注大家都知道，区块链现在非常的火，它是一种共享的分布式数据库技术，区块链技术凭借着显著的特点在不同行业都会有非常好的发展前景，那么区块链有哪些应用领域？区块链应用1、数字货币：目前区块链技术最广泛、最成功的运用是以比特币为代表的数字货币。近年来数字货币发展很快，由于去中心化信用和频繁交易的特点，使得其具有较高交易流通价值，并能够通过开发对冲性质的金融衍生品作为准超主权货币，保持相对稳定的价格。自从有了比特币之后，已经陆续出现了数百种的数字货币，围绕着数字货币生成、存储、交易形成了较为庞大的产业链生态。以比特币为例，参与机构主要可分为基础设施、交易平台、ICO融资服务、区块链综合服务等四类。2、金融应用：区块链在金融领域有着天生的优势，在互联网上来说，这是区块链的基因决定的。主观来看，金融机构在区块链应用的探索上意愿最强，需要新的技术来提高运营效率，降低成本来应对整个全球经济当前现状。客观来看，金融行业市场空间巨大，些许的进步就能带来巨大收益。金融行业是对安全性、稳定性要求极高的行业，如果区块链在金融领域应用得以验证，那么将会产生巨大的示范效应，迅速在其他行业推广。在金融领域，除去数字货币应用，区块链也逐渐在跨境支付、供应链金融、保险、数字票据、资产证券化、银行征信等领域开始了应用。(1)保险业务：随着区块链技术的发展，未来关于个人的健康状况、事故记录等信息可能会上传至区块链中，使保险公司在客户投保时可以更加及时、准确地获得风险信息，从而降低核保成本、提升效率。区块链的共享透明特点降低了信息不对称，还可降低逆向选择风险；而其历史可追踪的特点，则有利于减少道德风险，进而降低保险的管理难度和管理成本。(2) 资产证券化：这一领域业务痛点在于底层资产真假无法保证；参与主体多、操作环节多交易透明度低出现信息不对称等问题，造成风险难以把控。数据痛点在于各参与方之间流转效率不高、各方交易系统间资金清算和对账往往需要大量人力物力、资产回款方式有线上线下多种渠道，无法监控资产的真实情况，还存在资产包形成后，交易链条里各方机构对底层资产数据真实性和准确性的信任问题。(3)数字票据：该领域痛点在于三个风险问题。操作风险，由于系统中心化，一旦中心服务器出问题，整个市场瘫痪；市场风险，根据数据统计，在2016年，涉及金额达到数亿以上的风险事件就有七件，涉及多家银行；道德风险，市场上存在"一票多卖"、虚假商业汇票等事件。区块链去中介化、系统稳定性、共识机制、不可篡改的特点，减少传统中心化系统中的操作风险、市场风险和道德风险。(4) 跨境支付：该领域的痛点在于到账周期长、费用高、交易透明度低。以第三方支付公司为中心，完成支付流程中的记账、结算和清算，到账周期长，比如跨境支付到账周期在三天以上，费用较高。区块链去中介化、交易公开透明和不可篡改的特点，没有第三方支付机构加入，缩短了支付周期、降低费用、增加了交易透明度。(5)征信管理：该领域的痛点在于数据缺乏共享，征信机构与用户信息不对称；正规市场化数据采集渠道有限，数据源争夺战耗费大量成本；数据隐私保护问题突出，传统技术架构难以满足新要求等。在征信领域，区块链具有去中心化、去信任、时间戳、非对称加密和智能合约等特征，在技术层面保证了可以在有效保护数据隐私的基础上实现有限度、可管控的信用数据共享和验证。(6)供应链金融：这一领域的痛点在于融资周期长、费用高。以供应链核心企业系统为中心，第三方增信机构很难鉴定供应链上各种相关凭证的真伪，造成人工审核的时间长、融资费用高。区块链去中介化、共识机制、不可篡改的特点，不需要第三方增信机构鉴定供应链上各种相关凭证的真实性，降低融资成本、减少融资的周期。(7)资产证券化：这一领域业务痛点在于底层资产真假无法保证；参与主体多、操作环节多交易透明度低出现信息不对称等问题，造成风险难以把控。数据痛点在于各参与方之间流转效率不高、各方交易系统间资金清算和对账往往需要大量人力物力、资产回款方式有线上线下多种渠道，无法监控资产的真实情况，还存在资产包形成后，交易链条里各方机构对底层资产数据真实性和准确性的信任问题。区块链去中介化、共识机制、不可篡改的特点，增加数据流转效率，减少成本，实时监控资产的真实情况，保证交易链条各方机构对底层资产的信任问题。3、区块链 + 行业应用：随着区块链技术在金融领域应用的不断验证，其技术优势在其他行业领域也逐渐体现出价值。目前，医疗健康、IP版权、教育、文化娱乐、通信、慈善公益、社会管理、共享经济、物联网等领域都在逐渐落地区块链应用项目，“区块链+”正在成为现实。(1)区块链 + 医疗：医疗领域，区块链能利用自己的匿名性、去中心化等特征保护病人隐私。电子健康病例（EHR）、DNA钱包、药品防伪等都是区块链技术可能的应用领域。IBM在去年的报告中预测，全球56％的医疗机构将在2020年前将投资区块链技术。(2)区块链 + 物联网：物联网是一个非常宽泛的概念，如果将通信、能源管理、供应链管理、共享经济等涵盖在内，区块链技术的物联网应用将成为一个非常重要的应用领域。(3)区块链 + IP版权&文化娱乐：互联网发展的越来越好，数字音乐、数字图书、数字视频、数字游戏等逐渐成为了主流。知识经济的兴起使得知识产权成为市场竞争的核心要素。但当下的互联网生态里知识产权侵权现象严重，数字资产的版权保护成为了行业痛点。区块链去中介化、共识机制、不可篡改的特点，利用区块链技术，能将文化娱乐价值链的各个环节进行有效整合、加速流通，缩短价值创造周期；同时，可实现数字内容的价值转移，并保证转移过程的可信、可审计和透明，有效预防盗版等行为。(4)区块链 + 公共服务&教育：在公共服务、教育、慈善公益等领域，档案管理、身份（资质）认证、公众信任等问题都是客观存在的，传统方式是依靠具备公信力的第三方作信用背书，但造假、缺失等问题依然存在。区块链技术能够保证所有数据的完整性、永久性和不可更改性，因而可以有效解决这些行业在存证、追踪、关联、回溯等方面的难点和痛点。相关内容：区块链的跨链技术区块链点对点交易系统开发区块链数字货币交易系统开发核心联盟链或成巨头新宠？来自京东金融研究院的区块链白皮书英唐众创：区块链的原理是什么？区块链交易平台系统开发原理如果你有任何不同见解或意见，欢迎你留言讨论。--------------------------------欢迎关注：我是英唐众创，还有关注我的知乎账号：@英唐众创@优软众创@深圳市优软众创技术有限公司方案：众创方案商城致力于分享智能产品方案、区块链技术应用开发经验，让生活更智能发布于 2018-04-25 14:23赞同 101添加评论分享收藏喜欢

【区块链技术综述】：区块链技术发展现状与展望-中科院自动化所-腾讯云开发者社区-腾讯云

技术综述】：区块链技术发展现状与展望-中科院自动化所-腾讯云开发者社区-腾讯云WZEARW【区块链技术综述】：区块链技术发展现状与展望-中科院自动化所关注作者腾讯云开发者社区文档建议反馈控制台首页学习活动专区工具TVP最新优惠活动文章/答案/技术大牛搜索搜索关闭发布登录/注册首页学习活动专区工具TVP最新优惠活动返回腾讯云官网WZEARW首页学习活动专区工具TVP最新优惠活动返回腾讯云官网社区首页 >专栏 >【区块链技术综述】：区块链技术发展现状与展望-中科院自动化所【区块链技术综述】：区块链技术发展现状与展望-中科院自动化所WZEARW关注发布于 2018-04-16 11:39:595.3K0发布于 2018-04-16 11:39:59举报文章被收录于专栏：专知专知本文为中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室袁勇博士与王飞跃教授发表在 2016 年 4 月出版的在《自动化学报》上关于区块链技术的综述论文。文章通过解构区块链的核心要素，提出了区块链系统的基础架构模型，详细阐述了区块链及与之相关的比特币的基本原理、技术、方法与应用现状，讨论了智能合约的理念、应用和意义。区块链是以比特币为代表的数字加密货币体系的核心支撑技术。区块链技术的核心优势是去中心化，能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作，从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。随着比特币近年来的快速发展与普及，区块链技术的研究与应用也呈现出爆发式增长态势，被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动/社交网络之后计算范式的第五次颠覆式创新，是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后的第四个里程碑 [1]。区块链技术是下一代云计算的雏形，有望像互联网一样彻底重塑人类社会活动形态，并实现从目前的信息互联网向价值互联网的转变。区块链技术的快速发展引起了政府部门、金融机构、科技企业和资本市场的广泛关注。2016 年 1 月，英国政府发布区块链专题研究报告 [2]，积极推行区块链在金融和政府事务中的应用；中国人民银行召开数字货币研讨会探讨采用区块链技术发行虚拟货币的可行性，以提高金融活动的效率、便利性和透明度。美国纳斯达克于 2015 年 12 月率先推出基于区块链技术的证券交易平台 Linq，成为金融证券市场去中心化趋势的重要里程碑；德勤和安永等专业审计服务公司相继组建区块链研发团队，致力于提升其客户审计服务质量。截止到 2016 年初，资本市场已经相继投入 10 亿美元以加速区块链领域的发展。初创公司 R3CEV 基于微软云服务平台 Azure 推出的 BaaS（Blockchain as a Service，区块链即服务）服务，已与美国银行、花旗银行等全球 40 余家大型银行机构签署区块链合作项目，致力于制定银行业的区块链行业标准与协议。区块链技术起源于 2008 年由化名为「中本聪」（Satoshi Nakamoto）的学者在密码学邮件组发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》[3]，目前尚未形成行业公认的区块链定义：狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的去中心化共享总账（Decentralized Shared Ledger），能够安全存储简单的、有先后关系的、能在系统内验证的数据。广义的区块链技术则是利用加密链式区块结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用自动化脚本代码（智能合约）来编程和操作数据的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式。区块链具有去中心化、时序数据、集体维护、可编程和安全可信等特点：首先是去中心化：区块链数据的验证、记账、存储、维护和传输等过程均是基于分布式系统结构，采用纯数学方法而不是中心机构来建立分布式节点间的信任关系，从而形成去中心化的可信任的分布式系统；其次是时序数据：区块链采用带有时间戳的链式区块结构存储数据，从而为数据增加了时间维度，具有极强的可验证性和可追溯性；第三是集体维护：区块链系统采用特定的经济激励机制来保证分布式系统中所有节点均可参与数据区块的验证过程（如比特币的「挖矿」过程），并通过共识算法来选择特定的节点将新区块添加到区块链；第四是可编程：区块链技术可提供灵活的脚本代码系统，支持用户创建高级的智能合约、货币或其他去中心化应用。例如，以太坊（Ethereum）平台即提供了图灵完备的脚本语言以供用户来构建任何可以精确定义的智能合约或交易类型 [4]；最后是安全可信：区块链技术采用非对称密码学原理对数据进行加密，同时借助分布式系统各节点的工作量证明等共识算法形成的强大算力来抵御外部攻击、保证区块链数据不可篡改和不可伪造，因而具有较高的安全性。区块链技术是具有普适性的底层技术框架，可以为金融、经济、科技甚至政治等各领域带来深刻变革。按照目前区块链技术的发展脉络，区块链技术将会经历以可编程数字加密货币体系为主要特征的区块链 1.0 模式、以可编程金融系统为主要特征的区块链 2.0 模式和以可编程社会为主要特征的区块链 3.0 模式 [1]。目前，一般认为区块链技术正处于 2.0 模式的初期，股权众筹和 P2P 借贷等各类基于区块链技术的互联网金融应用相继涌现。然而，上述模式实际上是平行而非演进式发展的，区块链 1.0 模式的数字加密货币体系仍然远未成熟，距离其全球货币一体化的愿景实际上更远、更困难。目前，区块链领域已经呈现出明显的技术和产业创新驱动的发展态势，相关学术研究严重滞后、亟待跟进。截止到 2016 年 2 月，以万方数据知识服务平台为中文数据源、以 Web of Science 和 EI Village 为英文数据源的文献检索显示，目前篇名包含关键词「区块链/blockchain」的仅有 2 篇中文 [5,6] 和 9 篇英文文献 [6~14]。本文系统性地梳理了区块链的基本原理、核心技术、典型应用和现存问题，以期为未来研究提供有益的启发与借鉴。本文组织结构为：第 1 节概述区块链与比特币的发展史及二者的关系；第 2 节阐述区块链的基础架构模型及其关键技术；第 3 节和第 4 节分别概要总结了区块链技术的应用场景与现存的问题；第 5 节介绍智能合约及其在区块链领域的应用现状；第 6 节展望了区块链驱动的平行社会发展趋势；第 7 节总结本文内容。1. 比特币与区块链概述比特币是迄今为止最为成功的区块链应用场景。据区块链实时监控网站 Blockchain.info 统计显示，平均每天有约 7500 万美元的 120000 笔交易被写入比特币区块链，目前已生成超过 40万个区块 [15]。加密货币市值统计网站 coinmarketcap.com 显示，截止到 2016 年 2 月，全球共有 675 种加密货币，总市值超过 67 亿美元，其中比特币市值约占 86%，瑞波币和以太币分别居二、三位 [16]。目前比特币供应量（即已经挖出的比特币数量）已经超过 1500 万枚，按照每枚比特币 389.50 美元的现行价格估算其总市值已超过 59 亿美元，在世界各国 2015 年 GDP 排名中占据第 144 位（略低于欧洲的摩尔多瓦）。换言之，在没有政府和中央银行信用背书的情况下，去中心化的比特币已经依靠算法信用创造出与欧洲小国体量相当的全球性经济体【注：近日比特币价格突破 5800 美元/枚，流通的比特币总价值达到 967 亿美元】。预计到 2027 年，全球 10% 的 GDP 将会通过区块链技术存储 [17]。比特币区块链的第一个区块（称为创世区块）诞生于 2009 年 1 月 4 日，由创始人中本聪持有。一周后，中本聪发送了 10 个比特币给密码学专家哈尔芬尼，形成了比特币史上第一次交易；2010 年 5 月，佛罗里达程序员用 1 万比特币购买价值为 25 美元的披萨优惠券，从而诞生了比特币的第一个公允汇率。此后，比特币价格快速上涨，并在 2013 年 11 月创下每枚比特币兑换 1242 美元的历史高值，超过同期每盎司 1241.98 美元的黄金价格。据 CoinDesk 估算，目前全球约有 6 万商家接受比特币交易，其中中国是比特币交易增长最为迅速的国家 [18]。比特币本质上是由分布式网络系统生成的数字货币，其发行过程不依赖特定的中心化机构，而是依赖于分布式网络节点共同参与一种称为工作量证明（Proof of Work，PoW）的共识过程以完成比特币交易的验证与记录。PoW 共识过程（俗称挖矿，每个节点称为矿工）通常是各节点贡献自己的计算资源来竞争解决一个难度可动态调整的数学问题，成功解决该数学问题的矿工将获得区块的记账权，并将当前时间段的所有比特币交易打包记入一个新的区块、按照时间顺序链接到比特币主链上。比特币系统同时会发行一定数量的比特币以奖励该矿工，并激励其他矿工继续贡献算力。比特币的流通过程依靠密码学方法保障安全。每一次比特币交易都会经过特殊算法处理和全体矿工验证后记入区块链，同时可以附带具有一定灵活性的脚本代码（智能合约）以实现可编程的自动化货币流通。由此可见，比特币和区块链系统一般具备如下五个关键要素，即公共的区块链账本、分布式的点对点网络系统、去中心化的共识算法、适度的经济激励机制以及可编程的脚本代码。区块链技术为比特币系统解决了数字加密货币领域长期以来所必需面对的两个重要问题，即双重支付问题和拜占庭将军问题 [19]：双重支付问题又称为「双花」，即利用货币的数字特性两次或多次使用「同一笔钱」完成支付。传统金融和货币体系中，现金（法币）因是物理实体，能够自然地避免双重支付；其他数字形式的货币则需要可信的第三方中心机构（如银行）来保证。区块链技术的贡献是在没有第三方机构的情况下，通过分布式节点的验证和共识机制解决了去中心化系统的双重支付问题，在信息传输的过程同时完成了价值转移。拜占庭将军问题是分布式系统交互过程普遍面临的难题，即在缺少可信任的中央节点的情况下，分布式节点如何达成共识和建立互信 [20]。区块链通过数字加密技术和分布式共识算法，实现了在无需信任单个节点的情况下构建一个去中心化的可信任系统。与传统中心机构（如中央银行）的信用背书机制不同的是，比特币区块链形成的是软件定义的信用，这标志着中心化的国家信用向去中心化的算法信用的根本性变革。图 1 比特币生态圈比特币凭借其先发优势，目前已经形成体系完备的涵盖发行、流通和金融衍生市场的生态圈与产业链（如图1所示），这也是其长期占据绝大多数数字加密货币市场份额的主要原因。比特币的开源特性吸引了大量开发者持续性地贡献其创新技术、方法和机制；比特币各网络节点（矿工）提供算力以保证比特币的稳定共识和安全性，其算力大多来自于设备商销售的专门用于 PoW 共识算法的专业设备（矿机）。比特币网络为每个新发现的区块发行一定数量的比特币以奖励矿工，部分矿工可能会相互合作建立收益共享的矿池，以便汇集算力来提高获得比特币的概率。比特币经发行进入流通环节后，持币人可以通过特定的软件平台（如比特币钱包）向商家支付比特币来购买商品或服务，这体现了比特币的货币属性；同时由于比特币价格的涨跌机制使其完全具备金融衍生品的所有属性，因此出现了比特币交易平台以方便持币人投资或者投机比特币。在流通环节和金融市场中，每一笔比特币交易都会由比特币网络的全体矿工验证并记入区块链。比特币是区块链技术赋能的第一个「杀手级」应用，迄今为止区块链的核心技术和人才资源仍大多在比特币研发领域。然而，区块链作为未来新一代的底层基础技术，其应用范畴势必会超越数字加密货币而延伸到金融、经济、科技和政治等其他领域。比特币的现有技术、模式和机制，将会对区块链在新应用领域的发展提供有益的借鉴，而新领域的区块链创新也势必反过来促进解决比特币系统现存的问题。因此，比特币和区块链技术存在着协同进化、和谐共生而非相互竞争的良性反馈关系。2. 区块链的基础模型与关键技术本节将结合比特币系统的技术与应用现状，阐述区块链技术的基础模型、基本原理和关键技术，以及区块链在比特币系统之外的若干创新模式。现存的其他区块链应用大多都与比特币类似，仅在某些特定的环节或多或少地采用比特币模式的变种。图 2 区块链基础架构模型区块链技术的基础架构模型如图 2 所示。一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术；网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。2.1 数据层狭义的区块链即是去中心化系统各节点共享的数据账本。每个分布式节点都可以通过特定的哈希算法和 Merkle 树数据结构，将一段时间内接收到的交易数据和代码封装到一个带有时间戳的数据区块中，并链接到当前最长的主区块链上，形成最新的区块。该过程涉及区块、链式结构、哈希算法、 Merkle 树和时间戳等技术要素。数据区块图 3 区块结构

如图 3 所示，每个数据区块一般包含区块头（Header）和区块体（Body）两部分。区块头封装了当前版本号（Version）、前一区块地址（Prev-block）、当前区块的目标哈希值（Bits）、当前区块 PoW 共识过程的解随机数（Nonce）、Merkle 根（Merkle-root）以及时间戳（Timestamp）等信息 [21]。比特币网络可以动态调整 PoW 共识过程的难度值，最先找到正确的解随机数 Nonce 并经过全体矿工验证的矿工将会获得当前区块的记账权。区块体则包括当前区块的交易数量以及经过验证的、区块创建过程中生成的所有交易记录。这些记录通过 Merkle 树的哈希过程生成唯一的 Merkle 根并记入区块头。链式结构取得记账权的矿工将当前区块链接到前一区块，形成最新的区块主链。各个区块依次环环相接，形成从创世区块到当前区块的一条最长主链，从而记录了区块链数据的完整历史，能够提供区块链数据的溯源和定位功能，任意数据都可以通过此链式结构顺藤摸瓜、追本溯源。

需要说明的是，如果短时间内有两个矿工同时「挖出」两个新的区块加以链接的话，区块主链可能会出现暂时的「分叉」现象，其解决方法是约定矿工总是选择延长累计工作量证明最大的区块链。因此，当主链分叉后，后续区块的矿工将通过计算和比较，将其区块链接到当前累计工作量证明最大化的备选链上，形成更长的新主链，从而解决分叉问题 [19]。时间戳区块链技术要求获得记账权的节点必须在当前数据区块头中加盖时间戳，表明区块数据的写入时间。因此，主链上各区块是按照时间顺序依次排列的。时间戳技术本身并不复杂，但其在区块链技术中的应用是具有重要意义的创新。时间戳可以作为区块数据的存在性证明（Proof of Existence），有助于形成不可篡改和不可伪造的区块链数据库，从而为区块链应用于公证、知识产权注册等时间敏感的领域奠定了基础。更为重要的是，时间戳为未来基于区块链的互联网和大数据增加了时间维度，使得通过区块数据和时间戳来重现历史成为可能。哈希函数区块链通常并不直接保存原始数据或交易记录，而是保存其哈希函数值，即将原始数据编码为特定长度的由数字和字母组成的字符串后记入区块链。哈希函数（也称散列函数）具有诸多优良特点，因而特别适合用于存储区块链数据。例如，通过哈希输出几乎不能反推输入值（单向性），不同长度输入的哈希过程消耗大约相同的时间（定时性）且产生固定长度的输出（定长性），即使输入仅相差一个字节也会产生显著不同的输出值（随机性）等。比特币区块链通常采用双 SHA256 哈希函数，即将任意长度的原始数据经过两次 SHA256 哈希运算后转换为长度为 256 位（32字节）的二进制数字来统一存储和识别。除上述特点外，SHA256 算法还具有巨大的散列空间（2256）和抗碰撞（避免不同输入值产生相同哈希值）等特性，可满足比特币的任何相关标记需要而不会出现冲突。Merkle 树Merkle 树是区块链的重要数据结构，其作用是快速归纳和校验区块数据的存在性和完整性。如图 3 所示，Merkle 树通常包含区块体的底层（交易）数据库，区块头的根哈希值（即Merkle 根）以及所有沿底层区块数据到根哈希的分支。Merkle 树运算过程一般是将区块体的数据进行分组哈希，并将生成的新哈希值插入到 Merkle 树中，如此递归直到只剩最后一个根哈希值并记为区块头的 Merkle 根。最常见的 Merkle 树是比特币采用的二叉 Merkle 树，其每个哈希节点总是包含两个相邻的数据块或其哈希值 [22]，其他变种则包括以太坊的 Merkle Patricia Tree等 [4]。Merkle 树有诸多优点：首先是极大地提高了区块链的运行效率和可扩展性，使得区块头只需包含根哈希值而不必封装所有底层数据，这使得哈希运算可以高效地运行在智能手机甚至物联网设备上；其次是 Merkle 树可支持「简化支付验证」协议，即在不运行完整区块链网络节点的情况下，也能够对（交易）数据进行检验 [3]。例如，为验证图 3 中交易 6，一个没有下载完整区块链数据的客户端可以通过向其他节点索要包括从交易 6 哈希值沿 Merkle 树上溯至区块头根哈希处的哈希序列（即哈希节点6，5，56，78，5678，1234）来快速确认交易的存在性和正确性。一般说来，在 N 个交易组成的区块体中确认任一交易的算法复杂度仅为 log_2 N 。这将极大地降低区块链运行所需的带宽和验证时间，并使得仅保存部分相关区块链数据的轻量级客户端成为可能。非对称加密非对称加密是为满足安全性需求和所有权验证需求而集成到区块链中的加密技术，常见算法包括 RSA、Elgamal、Rabin、D-H、ECC（即椭圆曲线加密算法）等。非对称加密通常在加密和解密过程中使用两个非对称的密码，分别称为公钥和私钥。非对称密钥对具有两个特点：

首先是用其中一个密钥（公钥或私钥）加密信息后，只有另一个对应的密钥才能解开；其次是公钥可向其他人公开、私钥则保密，其他人无法通过该公钥推算出相应的私钥。非对称加密技术在区块链的应用场景主要包括信息加密、数字签名和登录认证等，其中：信息加密场景主要是由信息发送者（记为 A）使用接受者（记为 B）的公钥对信息加密后再发送给 B，B 利用自己的私钥对信息解密。比特币交易的加密即属于此场景；数字签名场景则是由发送者 A 采用自己的私钥加密信息后发送给 B，B 使用 A 的公钥对信息解密、从而可确保信息是由 A 发送的；登录认证场景则是由客户端使用私钥加密登录信息后发送给服务器，后者接收后采用该客户端的公钥解密并认证登录信息。图 4 比特币非对称加密机制以比特币系统为例，其非对称加密机制如图 4 所示：比特币系统一般通过调用操作系统底层的随机数生成器来生成 256 位随机数作为私钥。比特币私钥的总量可达 2256，极难通过遍历全部私钥空间来获得存有比特币的私钥，因而是密码学安全的。为便于识别，256 位二进制形式的比特币私钥将通过 SHA256 哈希算法和 Base58 转换，形成 50 个字符长度的易识别和书写的私钥提供给用户；比特币的公钥是由私钥首先经过 Secp256k1 椭圆曲线算法生成 65 字节长度的随机数。该公钥可用于产生比特币交易时使用的地址，其生成过程为首先将公钥进行 SHA256 和 RIPEMD160 双哈希运算并生成20字节长度的摘要结果（即 hash160 结果），再经过 SHA256 哈希算法和 Base58 转换形成 33 字符长度的比特币地址 [19]。公钥生成过程是不可逆的，即不能通过公钥反推出私钥。比特币的公钥和私钥通常保存于比特币钱包文件，其中私钥最为重要。丢失私钥就意味着丢失了对应地址的全部比特币资产。现有的比特币和区块链系统中，根据实际应用需求已经衍生出多私钥加密技术，以满足多重签名等更为灵活和复杂的场景。2.2 网络层网络层封装了区块链系统的组网方式、消息传播协议和数据验证机制等要素。结合实际应用需求，通过设计特定的传播协议和数据验证机制，可使得区块链系统中每一个节点都能参与区块数据的校验和记账过程，仅当区块数据通过全网大部分节点验证后，才能记入区块链。组网方式区块链系统的节点一般具有分布式、自治性、开放可自由进出等特性，因而一般采用对等式网络（Peer-to-Peer Network，P2P 网络）来组织散布全球的参与数据验证和记账的节点。P2P 网络中的每个节点均地位对等且以扁平式拓扑结构相互连通和交互，不存在任何中心化的特殊节点和层级结构，每个节点均会承担网络路由、验证区块数据、传播区块数据、发现新节点等功能。按照节点存储数据量的不同，可以分为全节点和轻量级节点。前者保存有从创世区块到当前最新区块为止的完整区块链数据，并通过实时参与区块数据的校验和记账来动态更新主链。全节点的优势在于不依赖任何其他节点而能够独立地实现任意区块数据的校验、查询和更新，劣势则是维护全节点的空间成本较高。以比特币为例，截止到 2016 年 2 月，创世区块至当前区块的数据量已经超过 60 GB。与之相比，轻量级节点则仅保存一部分区块链数据，并通过第 2.1 节提到的简易支付验证方式向其相邻节点请求所需的数据来完成数据校验。数据传播协议任一区块数据生成后，将由生成该数据的节点广播到全网其他所有的节点来加以验证。现有的区块链系统一般根据实际应用需求设计比特币传播协议的变种，例如以太坊区块链集成了所谓的「幽灵协议」以解决因区块数据确认速度快而导致的高区块作废率和随之而来的安全性风险 [4]。根据中本聪的设计，比特币系统的交易数据传播协议包括如下步骤 [3]：1) 比特币交易节点将新生成的交易数据向全网所有节点进行广播；2) 每个节点都将收集到的交易数据存储到一个区块中；3) 每个节点基于自身算力在区块中找到一个具有足够难度的工作量证明；4) 当节点找到区块的工作量证明后，就向全网所有节点广播此区块；5) 仅当包含在区块中的所有交易都是有效的且之前未存在过的，其他节点才认同该区块的有效性；6) 其他节点接受该数据区块，并在该区块的末尾制造新的区块以延长该链条，而将被接受区块的随机哈希值视为先于新区块的随机哈希值。需要说明的是，如果交易节点是与其他节点无连接的新节点，比特币系统通常会将一组长期稳定运行的「种子节点」推荐给新节点建立连接，或者推荐至少一个节点连接到新节点。此外，交易数据广播时，并不需要全部节点均接收到，而是只要足够多的节点做出响应即可整合进入区块账本中。未接收到特定交易数据的节点则可向邻近节点请求下载该缺失的交易数据 [19]。数据验证机制P2P 网络中的每个节点都时刻监听比特币网络中广播的数据与新区块。节点接收到邻近节点发来的数据后，将首先验证该数据的有效性：如果数据有效，则按照接收顺序为新数据建立存储池以暂存尚未记入区块的有效数据，同时继续向邻近节点转发；如果数据无效，则立即废弃该数据，从而保证无效数据不会在区块链网络继续传播。以比特币为例，比特币的矿工节点会收集和验证 P2P 网络中广播的尚未确认的交易数据，并对照预定义的标准清单，从数据结构、语法规范性、输入输出和数字签名等各方面校验交易数据的有效性，并将有效交易数据整合到当前区块中。同理，当某矿工「挖」到新区块后，其他矿工节点也会按照预定义标准来校验该区块是否包含足够工作量证明，时间戳是否有效等。如确认有效，其他矿工节点会将该区块链接到主区块链上，并开始竞争下一个新区块。由网络层设计机理可见，区块链是典型的分布式大数据技术。全网数据同时存储于去中心化系统的所有节点上，即使部分节点失效，只要仍存在一个正常运行的节点，区块链主链数据就可完全恢复而不会影响后续区块数据的记录与更新。这种高度分散化的区块存储模式与云存储模式的区别在于，后者是基于中心化结构基础上的多重存储和多重数据备份模式，即「多中心化」模式，而前者则是完全「去中心化」的存储模式，具有更高的数据安全性。2.3 共识层如何在分布式系统中高效地达成共识是分布式计算领域的重要研究问题。正如社会系统中「民主」和「集中」的对立关系相似，决策权越分散的系统达成共识的效率越低、但系统稳定性和满意度越高；而决策权越集中的系统更易达成共识，但同时更易出现专制和独裁。区块链技术的核心优势之一就是能够在决策权高度分散的去中心化系统中使得各节点高效地针对区块数据的有效性达成共识。早期的比特币区块链采用高度依赖节点算力的工作量证明（Proof of Work，PoW）机制来保证比特币网络分布式记账的一致性。随着区块链技术的发展和各种竞争币的相继涌现，研究者提出多种不依赖算力而能够达成共识的机制，例如点点币首创的权益证明（Proof of Stake，PoS）共识 [23] 和比特股首创的授权股份证明机制（Delegated Proof of Stake，DPoS）共识机制 [24] 等。区块链共识层即封装了这些共识机制。PoW 共识中本聪在其比特币奠基性论文中设计了 PoW 共识机制，其核心思想是通过引入分布式节点的算力竞争来保证数据一致性和共识的安全性。比特币系统中，各节点（即矿工）基于各自的计算机算力相互竞争来共同解决一个求解复杂但验证容易的 SHA256 数学难题（即挖矿），最快解决该难题的节点将获得区块记账权和系统自动生成的比特币奖励。该数学难题可表述为：根据当前难度值，通过搜索求解一个合适的随机数（Nonce）使得图 3 中区块头各元数据的双 SHA256 哈希值小于或等于目标哈希值。比特币系统通过灵活调整随机数搜索的难度值来控制区块的平均生成时间为 10 分钟左右。一般说来，PoW 共识的随机数搜索过程如下（参照图3区块结构） [19]：步骤 1：搜集当前时间段的全网未确认交易，并增加一个用于发行新比特币奖励的 Coinbase 交易，形成当前区块体的交易集合；步骤 2：计算区块体交易集合的 Merkle 根记入区块头，并填写区块头的其他元数据，其中随机数 Nonce 置零；步骤 3：随机数 Nonce 加 1；计算当前区块头的双 SHA256 哈希值，如果小于或等于目标哈希值，则成功搜索到合适的随机数并获得该区块的记账权；否则继续步骤 3 直到任一节点搜索到合适的随机数为止；步骤 4：如果一定时间内未成功，则更新时间戳和未确认交易集合、重新计算 Merkle 根后继续搜索。符合要求的区块头哈希值通常由多个前导零构成，目标哈希值越小，区块头哈希值的前导零越多，成功找到合适的随机数并「挖」出新区块的难度越大。据区块链实时监测网站 Blockchain.info 显示，截止到 2016 年 2 月，符合要求的区块头哈希值一般有 17 个前导零，例如第 398346 号区块哈希值为「0000000000000000077f754f22f21629a7975cf…」。按照概率计算，每 16 次随机数搜索将会有找到一个含有一个前导零的区块哈希值，因而比特币目前 17 位前导零哈希值要求 1617 次随机数搜索才能找到一个合适的随机数并生成一个新的区块。由此可见，比特币区块链系统的安全性和不可篡改性是由 PoW 共识机制的强大算力所保证的，任何对于区块数据的攻击或篡改都必须重新计算该区块以及其后所有区块的 SHA256 难题，并且计算速度必须使得伪造链长度超过主链，这种攻击难度导致的成本将远超其收益。据估计，截止到 2016 年 1 月，比特币区块链的算力已经达到 800000000 Gh/s，即每秒进行8×10^18 次运算，超过全球 Top 500 超级计算机的算力总和。PoW 共识机制是具有重要意义的创新，其近乎完美地整合了比特币系统的货币发行、交易支付和验证等功能，并通过算力竞争保障系统的安全性和去中心性。PoW 共识机制同时存在着显著的缺陷，其强大算力造成的资源浪费（如电力）历来为研究者所诟病，而且长达 10 分钟的交易确认时间使其相对不适合小额交易的商业应用。PoS 共识机制PoS 共识是为解决 PoW 共识机制的资源浪费和安全性缺陷而提出的替代方案。限于篇幅，本文主要聚焦于 PoS 相对于 PoW 的创新之处。PoS 共识本质上是采用权益证明来代替 PoW 中的基于哈希算力的工作量证明，是由系统中具有最高权益而非最高算力的节点获得区块记账权。权益体现为节点对特定数量货币的所有权，称为币龄或币天数（Coin Days）。币龄是特定数量的币与其最后一次交易的时间长度的乘积，每次交易都将会消耗掉特定数量的币龄。例如，某人在一笔交易中收到 10 个币后并持有 10 天，则获得 100 币龄；而后其花掉 5 个币后，则消耗掉 50 币龄。显然，采用 PoS 共识机制的系统在特定时间点上的币龄总数是有限的，长期持币者更倾向于拥有更多币龄，因此币龄可视为其在 PoS 系统中的权益。此外，PoW 共识过程中各节点挖矿难度相同，而 PoS 共识过程中的难度与交易输入的币龄成反比，消耗币龄越多则挖矿难度越低。节点判断主链的标准也由 PoW 共识的最高累计难度转变为最高消耗币龄，每个区块的交易都会将其消耗的币龄提交给该区块，累计消耗币龄最高的区块将被链接到主链。由此可见，PoS 共识过程仅依靠内部币龄和权益而不需要消耗外部算力和资源，从根本上解决了 PoW 共识算力浪费的问题，并且能够在一定程度上缩短达成共识的时间，因而比特币之后的许多竞争币均采用 PoS 共识机制。DPoS 共识机制DPoS 共识机制的基本思路类似于「董事会决策」，即系统中每个股东节点可以将其持有的股份权益作为选票授予一个代表，获得票数最多且愿意成为代表的前 101 个节点将进入「董事会」，按照既定的时间表轮流对交易进行打包结算并且签署（即生产）一个新区块。每个区块被签署之前，必须先验证前一个区块已经被受信任的代表节点所签署。「董事会」的授权代表节点可以从每笔交易的手续费中获得收入，同时要成为授权代表节点必须缴纳一定量的保证金，其金额相当于生产一个区块收入的 100 倍。授权代表节点必须对其他股东节点负责，如果其错过签署相对应的区块，则股东将会收回选票从而将该节点「投出」董事会。因此，授权代表节点通常必须保证 99% 以上的在线时间以实现盈利目标 [24]。显然，与 PoW 共识机制必须信任最高算力节点和 PoS 共识机制必须信任最高权益节点不同的是，DPoS 共识机制中每个节点都能够自主决定其信任的授权节点且由这些节点轮流记账生成新区块，因而大幅减少了参与验证和记账的节点数量，可以实现快速共识验证。除上述三种主流共识机制外，实际区块链应用中也衍生出了 PoW + PoS、行动证明（Proof of Activity）等多个变种机制。这些共识机制各有优劣势，比特币的 PoW 共识机制依靠其先发优势已经形成成熟的挖矿产业链，支持者众多，而 PoS 和 DPoS 等新兴机制则更为安全、环保和高效，从而使得共识机制的选择问题成为区块链系统研究者最不易达成共识的问题。2.4 激励层区块链共识过程通过汇聚大规模共识节点的算力资源来实现共享区块链账本的数据验证和记账工作，因而其本质上是一种共识节点间的任务众包过程。去中心化系统中的共识节点本身是自利的，最大化自身收益是其参与数据验证和记账的根本目标。因此，必须设计激励相容的合理众包机制，使得共识节点最大化自身收益的个体理性行为与保障去中心化区块链系统的安全和有效性的整体目标相吻合。区块链系统通过设计适度的经济激励机制并与共识过程相集成，从而汇聚大规模的节点参与并形成了对区块链历史的稳定共识。以比特币为例，比特币 PoW 共识中的经济激励由新发行比特币奖励和交易流通过程中的手续费两部分组成，奖励给 PoW 共识过程中成功搜索到该区块的随机数并记录该区块的节点。因此，只有当各节点通过合作共同构建共享和可信的区块链历史记录、并维护比特币系统的有效性，其获得的比特币奖励和交易手续费才会有价值。比特币已经形成成熟的挖矿生态圈，大量配备专业矿机设备的矿工积极参与基于挖矿的 PoW 共识过程，其根本目的就是通过获取比特币奖励并转换为相应法币来实现盈利。发行机制比特币系统中每个区块发行比特币的数量是随着时间阶梯性递减的。创世区块起的每个区块将发行 50 个比特币奖励给该区块的记账者，此后每隔约 4 年（21万个区块）每区块发行比特币的数量降低一半，依此类推，一直到比特币的数量稳定在上限 2100 万为止 [19]。比特币交易过程中会产生手续费，目前默认手续费是万分之一个比特币，这部分费用也会记入区块并奖励给记账者。这两部分费用将会封装在每个区块的第一个交易（称为 Coinbase 交易）中。虽然现在每个区块的总手续费相对于新发行比特币来说规模很小（通常不会超过 1 个比特币），但随着未来比特币发行数量的逐步减少甚至停止发行，手续费将逐渐成为驱动节点共识和记账的主要动力。同时，手续费还可以防止大量微额交易对比特币网络发起的「粉尘」攻击，起到保障安全的作用。分配机制比特币系统中，大量的小算力节点通常会选择加入矿池，通过相互合作汇集算力来提高「挖」到新区块的概率，并共享该区块的比特币和手续费奖励。据 Bitcoinmining.com 统计，目前已经存在 13 种不同的分配机制 [25]。主流矿池通常采用 PPLNS（Pay Per Last N Shares）、PPS（Pay Per Share）和 PROP（PROPortionately）等机制。矿池将各节点贡献的算力按比例划分成不同的股份（Share），其中：PPLNS 机制是指发现区块后，各合作节点根据其在最后 N 个股份内贡献的实际股份比例来分配区块中的比特币；PPS 则直接根据股份比例为各节点估算和支付一个固定的理论收益，采用此方式的矿池将会适度收取手续费来弥补其为各节点承担的收益不确定性风险；PROP 机制则根据节点贡献的股份按比例地分配比特币。矿池的出现是对比特币和区块链去中心化趋势的潜在威胁，如何设计合理的分配机制引导各节点合理地合作、避免出现因算力过度集中而导致的安全性问题是亟待解决的研究问题。2.5 合约层合约层封装区块链系统的各类脚本代码、算法以及由此生成的更为复杂的智能合约。如果说数据、网络和共识三个层次作为区块链底层「虚拟机」分别承担数据表示、数据传播和数据验证功能的话，合约层则是建立在区块链虚拟机之上的商业逻辑和算法，是实现区块链系统灵活编程和操作数据的基础。包括比特币在内的数字加密货币大多采用非图灵完备的简单脚本代码来编程控制交易过程，这也是智能合约的雏形。随着技术的发展，目前已经出现以太坊等图灵完备的可实现更为复杂和灵活的智能合约的脚本语言，使得区块链能够支持宏观金融和社会系统的诸多应用。本节将以比特币脚本为例，从技术角度简述合约层的基本技术和方法，关于智能合约的延伸内容将在第 5 节讨论。比特币采用一种简单的、基于堆栈的、从左向右处理的脚本语言，而一个脚本本质上是附着在比特币交易上的一组指令的列表。比特币交易依赖于两类脚本来加以验证，即锁定脚本和解锁脚本，二者的不同组合可在比特币交易中衍生出无限数量的控制条件。其中，锁定脚本是附着在交易输出值上的「障碍」，规定以后花费这笔交易输出的条件；解锁脚本则是满足被锁定脚本在一个输出上设定的花费条件的脚本，同时它将允许输出被消费。举例来说，大多数比特币交易均是采用接受者的公钥加密和私钥解密，因而其对应的P2PKH（Pay to Public Key Hash）标准交易脚本中的锁定脚本即是使用接受者的公钥实现阻止输出功能，而使用私钥对应的数字签名来加以解锁 [19]。比特币脚本系统可以实现灵活的交易控制，例如：通过规定某个时间段（如一周）作为解锁条件，可以实现延时支付；通过规定接受者和担保人必须共同私钥签名才能支配一笔比特币，可以实现担保交易；通过设计一种可根据外部信息源核查某概率事件是否发生的规则并作为解锁脚本附着在一定数量的比特币交易上，即可实现博彩和预测市场等类型的应用；通过设定 N 个私钥集合中至少提供 M 个私钥才可解锁，可实现 M － N 型多重签名，即 N个潜在接受者中至少有 M 个同意签名才可实现支付。多重签名可广泛应用于公司决策、财务监督、中介担保甚至遗产分配等场景。比特币脚本是智能合约的雏形，催生了人类历史上第一种可编程的全球性货币。然而，比特币脚本系统是非图灵完备的，其中不存在复杂循环和流控制，这在损失一定灵活性的同时能够极大地降低复杂性和不确定性，并能够避免因无限循环等逻辑炸弹而造成拒绝服务等类型的安全性攻击。为提高脚本系统的灵活性和可扩展性，研究者已经尝试在比特币协议之上叠加新的协议，以满足在区块链上构建更为复杂的智能合约的需求。以太坊已经研发出一套图灵完备的脚本语言，用户可基于以太坊构建任意复杂和精确定义的智能合约与去中心化应用，从而为基于区块链构建可编程的金融与社会系统奠定了基础 [4]。3. 区块链的应用场景由区块链独特的技术设计可见，区块链系统具有分布式高冗余存储、时序数据且不可篡改及伪造、去中心化信用、自动执行的智能合约、安全和隐私保护等显著的特点，这使得区块链技术不仅可以成功应用于数字加密货币领域，同时在经济、金融和社会系统中也存在广泛的应用场景。根据区块链技术应用的现状，本文将区块链目前的主要应用笼统地归纳为数字货币、数据存储、数据鉴证、金融交易、资产管理和选举投票共六个场景，并概述除数字货币外的五大应用场景以及区块链的三种应用模式。数据存储区块链的高冗余存储（每个节点存储一份数据）、去中心化、高安全性和隐私保护等特点使其特别适合存储和保护重要隐私数据，以避免因中心化机构遭受攻击或权限管理不当而造成的大规模数据丢失或泄露。与比特币交易数据类似地，任意数据均可通过哈希运算生成相应的 Merkle 树并打包记入区块链，通过系统内共识节点的算力和非对称加密技术来保证安全性。区块链的多重签名技术可以灵活配置数据访问的权限，例如必须获得指定 5 个人中 3 个人的私钥授权才可获得访问权限。目前，利用区块链来存储个人健康数据（如电子病历、基因数据等）是极具前景的应用领域，此外存储各类重要电子文件（视频、图片、文本等）乃至人类思想和意识等也有一定应用空间 [7]。数据鉴证区块链数据带有时间戳、由共识节点共同验证和记录、不可篡改和伪造，这些特点使得区块链可广泛应用于各类数据公证和审计场景。例如，区块链可以永久地安全存储由政府机构核发的各类许可证、登记表、执照、证明、认证和记录等，并可在任意时间点方便地证明某项数据的存在性和一定程度上的真实性。包括德勤在内的多家专业审计公司已经部署区块链技术来帮助其审计师实现低成本和高效地实时审计，Factom 公司则基于区块链设计了一套准确的、可核查的和不可更改的审计公证流程与方法 [26]。金融交易区块链技术与金融市场应用有非常高的契合度。区块链可以在去中心化系统中自发地产生信用，能够建立无中心机构信用背书的金融市场，从而在很大程度上实现了「金融脱媒」，这对第三方支付、资金托管等存在中介机构的商业模式来说是颠覆性的变革。在互联网金融领域，区块链特别适合或者已经应用于股权众筹、P2P 网络借贷和互联网保险等商业模式。证券和银行业务也是区块链的重要应用领域，传统证券交易需要经过中央结算机构、银行、证券公司和交易所等中心机构的多重协调，而利用区块链自动化智能合约和可编程的特点，能够极大地降低成本和提高效率，避免繁琐的中心化清算交割过程，实现方便快捷的金融产品交易。同时，区块链和比特币的即时到帐的特点可使得银行实现比 SWIFT 代码体系更为快捷、经济和安全的跨境转账，这也是目前 R3CEV 和纳斯达克等各大银行、证券商和金融机构相继投入区块链技术研发的重要原因。资产管理区块链在资产管理领域的应用具有广泛前景，能够实现有形和无形资产的确权、授权和实时监控。对于无形资产来说，基于时间戳技术和不可篡改等特点，可以将区块链技术应用于知识产权保护、域名管理、积分管理等领域。而对有形资产来说，通过结合物联网技术为资产设计唯一标识并部署到区块链上，能够形成「数字智能资产」，实现基于区块链的分布式资产授权和控制。例如，通过对房屋、车辆等实物资产的区块链密钥授权，可以基于特定权限来发放和回收资产的使用权，有助于 Airbnb 等房屋租赁或车辆租赁等商业模式实现自动化的资产交接。通过结合物联网的资产标记和识别技术，还可以利用区块链实现灵活的供应链管理和产品溯源等功能。选举投票投票是区块链技术在政治事务中的代表性应用。基于区块链的分布式共识验证、不可篡改等特点，可以低成本高效地实现政治选举、企业股东投票等应用。同时，区块链也支持用户个体对特定议题的投票。例如，通过记录用户对特定事件是否发生的投票，可以将区块链应用于博彩和预测市场等场景 [27]。通过记录用户对特定产品的投票评分与建议，可以实现大规模用户众包设计产品的「社会制造」模式等。根据实际应用场景和需求，区块链技术已经演化出三种应用模式，即公共链(Public Blockchain)、联盟链（Consortium Blockchain）和私有链（Private Blockchain）：公共链是完全去中心化的区块链，分布式系统的任何节点均可参与链上数据的读写、验证和共识过程，并根据其 PoW 或 PoS 贡献获得相应的经济激励。比特币是公共链的典型代表。联盟链则是部分去中心化（或称多中心化）的区块链，适用于多个实体构成的组织或联盟，其共识过程受到预定义的一组节点控制，例如生成区块需要获得 10 个预选的共识节点中的 5 个节点确认。私有链则是完全中心化的区块链，适用于特定机构的内部数据管理与审计等，其写入权限由中心机构控制，而读取权限可视需求有选择性地对外开放。需要说明的是，由于去中心化程度不同，联盟链和私有链可能不完全符合第 2 节提出的区块链模型，例如，中心化程度较高的区块链可能不需要设计激励层中的经济激励等。4. 区块链的现存问题作为近年来兴起并快速发展的新技术，区块链必然会面临各种制约其发展的问题和障碍。本节将从安全、效率、资源和博弈四方面概述区块链技术有待解决的问题。4.1 安全问题安全性威胁是区块链迄今为止所面临的最重要的问题。其中，基于 PoW 共识过程的区块链主要面临的是 51% 攻击问题，即节点通过掌握全网超过 51% 的算力就有能力成功篡改和伪造区块链数据。以比特币为例，据统计中国大型矿池的算力已占全网总算力的 60% 以上，理论上这些矿池可以通过合作实施 51% 攻击，从而实现比特币的双重支付 [1]。虽然实际系统中为掌握全网 51% 算力所需的成本投入远超成功实施攻击后的收益，但 51% 攻击的安全性威胁始终存在。基于 PoS 共识过程在一定程度上解决了51%攻击问题，但同时也引入了区块分叉时的N@S（Nothing at Stake）攻击问题。研究者已经提出通过构造同时依赖高算力和高内存的 PoW 共识算法来部分解决 51% 攻击问题 [4]，更为安全和有效的共识机制尚有待于更加深入的研究和设计。区块链的非对称加密机制也将随着数学、密码学和计算技术的发展而变的越来越脆弱。据估计，以目前天河二号的算力来说，产生比特币 SHA256 哈希算法的一个哈希碰撞大约需要 248 年，但随着量子计算机等新计算技术的发展，未来非对称加密算法具有一定的破解可能性，这也是区块链技术面临的潜在安全威胁。区块链的隐私保护也存在安全性风险。区块链系统内各节点并非完全匿名，而是通过类似电子邮件地址的地址标识（例如比特币公钥地址）来实现数据传输。虽然地址标识并未直接与真实世界的人物身份相关联，但区块链数据是完全公开透明的，随着各类反匿名身份甄别技术的发展，实现部分重点目标的定位和识别仍是有可能的。4.2 效率问题区块链效率也是制约其应用的重要因素。首先是区块膨胀问题：区块链要求系统内每个节点保存一份数据备份，这对于日益增长的海量数据存储来说是极为困难的。以比特币为例，完全同步自创世区块至今的区块数据需要约 60 GB 存储空间，虽然轻量级节点可部分解决此问题，但适用于更大规模的工业级解决方案仍有待研发 [28]。其次是交易效率问题：比特币区块链目前每秒仅能处理 7 笔交易，这极大地限制了区块链在大多数金融系统高频交易场景中的应用（例如 VISA 信用卡每秒最多可处理 10000 笔交易）[1]。最后是交易确认时间问题：比特币区块生成时间为 10 分钟，因而交易确认时间一般为 10 分钟，这在一定程度上限制了比特币在小额交易和时间敏感交易中的应用。4.3 资源问题PoW 共识过程高度依赖区块链网络节点贡献的算力，这些算力主要用于解决 SHA256 哈希和随机数搜索，除此之外并不产生任何实际社会价值，因而一般意义上认为这些算力资源是被「浪费」掉了，同时被浪费掉的还有大量的电力资源。随着比特币的日益普及和专业挖矿设备的出现，比特币生态圈已经在资本和设备方面呈现出明显的军备竞赛态势，逐渐成为高耗能的资本密集型行业，进一步凸显了资源消耗问题的重要性。因此，如何能有效汇集分布式节点的网络算力来解决实际问题，是区块链技术需要解决的重要问题。研究者目前已经开始尝试解决此问题，例如 Primecoin（质数币）要求各节点在共识过程中找到素数的最长链条（坎宁安链和双向双链）而非无意义的 SHA256 哈希值 [29]。未来的潜在发展趋势是设计行之有效的交互机制来汇聚和利用分布式共识节点的群体智能，以辅助解决大规模的实际问题。4.4 博弈问题区块链网络作为去中心化的分布式系统，其各节点在交互过程中不可避免地会存在相互竞争与合作的博弈关系，这在比特币挖矿过程中尤为明显。通常来说，比特币矿池间可以通过相互合作保持各自稳定的收益。然而，矿池可以通过称为区块截留攻击（Block with Holding Attacks）的方式、通过伪装为对手矿池的矿工、享受对手矿池的收益但不实际贡献完整工作量证明来攻击其他矿池，从而降低对手矿池的收益。如果矿池相互攻击，则双方获得的收益均少于不攻击对方的收益。当矿池收益函数满足特定条件时，这种攻击和竞争将会造成「囚徒困境」博弈结局 [30]。如何设计合理的惩罚函数来抑制非理性竞争、使得合作成为重复性矿池博弈的稳定均衡解，尚需进一步深入研究。此外，正如前文提到的，区块链共识过程本质上是众包过程，如何设计激励相容的共识机制，使得去中心化系统中的自利节点能够自发地实施区块数据的验证和记账工作，并提高系统内非理性行为的成本以抑制安全性攻击和威胁，是区块链有待解决的重要科学问题。5. 基于区块链的智能合约智能合约概念最早在 1994 年由学者 Nick Szabo 提出，最初被定义为一套以数字形式定义的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议，其设计初衷是希望通过将智能合约内置到物理实体来创造各种灵活可控的智能资产。由于计算手段的落后和应用场景的缺失，智能合约并未受到研究者的广泛关注。区块链技术的出现重新定义了智能合约。智能合约是区块链的核心构成要素（合约层），是由事件驱动的、具有状态的、运行在可复制的共享区块链数据账本上的计算机程序，能够实现主动或被动的处理数据，接受、储存和发送价值，以及控制和管理各类链上智能资产等功能。智能合约作为一种嵌入式程序化合约，可以内置在任何区块链数据、交易、有形或无形资产上，形成可编程控制的软件定义的系统、市场和资产。智能合约不仅为传统金融资产的发行、交易、创造和管理提供了创新性的解决方案，同时能够在社会系统中的资产管理、合同管理、监管执法等事务中发挥重要作用。具体说来，智能合约是一组情景-应对型的程序化规则和逻辑，是部署在区块链上的去中心化、可信共享的程序代码。智能合约同样具有区块链数据的一般特征，如分布式记录、存储和验证，不可篡改和伪造等。签署合约的各参与方就合约内容、违约条件、违约责任和外部核查数据源达成一致，必要时检查和测试合约代码以确保无误后，以智能合约的形式部署在区块链上，即可不依赖任何中心机构地自动化代表各签署方执行合约。智能合约的可编程特性使得签署方可以增加任意复杂的条款。图 5 智能合约的运作机理智能合约的运作机理如图 5 所示：通常情况下，智能合约经各方签署后，以程序代码的形式附着在区块链数据（例如一笔比特币交易）上，经 P2P 网络传播和节点验证后记入区块链的特定区块中。智能合约封装了预定义的若干状态及转换规则、触发合约执行的情景（如到达特定时间或发生特定事件等）、特定情景下的应对行动等。区块链可实时监控智能合约的状态，并通过核查外部数据源、确认满足特定触发条件后激活并执行合约。区块链和智能合约有极为广阔的应用场景。例如，互联网金融领域的股权众筹或 P2P 网络借贷等商业模式可以通过区块链和智能合约加以实现。传统方式是通过股权众筹或 P2P 借贷的交易所或网络平台作为中心机构完成资金募集、管理和投资，实际操作过程中容易出现因中心机构的信用缺失而导致的资金风险。利用智能合约，这些功能均可以封装在去中心化可信的区块链上自动执行。区块链可记录每一笔融资，当成功达到特定融资额度时计算每个投资人的股权份额，或在一段时间内未达到融资额度时自动将资金退还给投资人。再如，通过将房屋和车辆等实体资产进行非对称加密，并嵌入含有特定访问控制规则的智能合约后部署在区块链上，使用者符合特定的访问权限或执行特定操作（如付款）后就可使用这些资产，这能够有效解决房屋或车辆租赁商业模式中资产交接和使用许可方面的痛点。智能合约具有自治、自足和去中心化等特征：自治表示合约一旦启动就会自动运行，而不需要其他签署方进行任何干预；自足则意味着合约能够通过提供服务或发行资产来获取资金，并在需要时使用这些资金；去中心化则意味着智能合约是由去中心化存储和验证的程序代码而非中心化实体来保障执行的合约，能在很大程度上保证合约的公平和公正性 [1]。智能合约对于区块链技术来说具有重要的意义：一方面，智能合约是区块链的激活器，为静态的底层区块链数据赋予了灵活可编程的机制和算法，并为构建区块链 2.0 和 3.0 时代的可编程金融系统与社会系统奠定了基础；另一方面，智能合约的自动化和可编程特性使其可封装分布式区块链系统中各节点的复杂行为，成为区块链构成的虚拟世界中的软件代理机器人，这有助于促进区块链技术在各类分布式人工智能系统中的应用，使得基于区块链技术构建各类去中心化应用（Decentralized Application，Dapp）、去中心化自治组织（Decentralized Autonomous Organization，DAO）、去中心化自治公司（Decentralized Autonomous Corporation，DAC）甚至去中心化自治社会（Decentralized Autonomous Society，DAS）成为可能。就现状而言，区块链和智能合约技术的主要发展趋势是由自动化向智能化方向演化。现存的各类智能合约及其应用的本质逻辑大多仍是根据预定义场景的「IF-THEN」类型的条件响应规则，能够满足目前自动化交易和数据处理的需求。未来的智能合约应具备根据未知场景的「WHAT - IF」推演、计算实验和一定程度上的自主决策功能，从而实现由目前「自动化」合约向真正的「智能」合约的飞跃 [31-32]。6. 区块链驱动的平行社会互联网近年来的迅猛发展及其与物理世界的深度耦合与强力反馈，已经根本性地改变了现代社会的生产、生活与管理决策模式，形成了现实物理世界-虚拟网络空间紧密耦合、虚实互动和协同演化的平行社会空间，催生了「互联网+」和工业 4.0 等一系列国家战略。未来社会的发展趋势则必将从物理 + 网络的 CPS 实际世界（Cyber-Physical Systems，CPS）走向精神层面的人工世界，形成物理 + 网络 + 人工的人-机-物一体化的三元耦合系统，称为社会物理信息系统（Cyber-Physical-Social Systems，CPSS）。目前，基于 CPSS 的平行社会已现端倪，其核心和本质特征是虚实互动与平行演化 [33]。区块链是实现 CPSS 平行社会的基础架构之一，其主要贡献是为分布式社会系统和分布式人工智能研究提供了一套行之有效的去中心化的数据结构、交互机制和计算模式，并为实现平行社会奠定了坚实的数据基础和信用基础：就数据基础而言，管理学家爱德华戴明曾说过：除了上帝，所有人必须以数据说话。然而在中心化社会系统中，数据通常掌握在政府和大型企业等「少数人」手中，为少数人「说话」，其公正性、权威性甚至安全性可能都无法保证。区块链数据则通过高度冗余的分布式节点存储，掌握在「所有人」手中，能够做到真正的「数据民主」。就信用基础而言，中心化社会系统因其高度工程复杂性和社会复杂性而不可避免地会存在「默顿系统」的特性，即不确定性、多样性和复杂性，社会系统中的中心机构和规则制定者可能会因个体利益而出现失信行为。区块链技术有助于实现软件定义的社会系统，其基本理念就是剔除中心化机构、将不可预测的行为以智能合约的程序化代码形式提前部署和固化在区块链数据中，事后不可伪造和篡改并自动化执行，从而在一定程度上能够将「默顿」社会系统转化为可全面观察、可主动控制、可精确预测的「牛顿」社会系统 [34]。ACP（人工社会 Artiflcial Societies、计算实验 Computational Experiments 和平行执行 Parallel Execution）方法是迄今为止平行社会管理领域唯一成体系化的、完整的研究框架，是复杂性科学在新时代平行社会环境下的逻辑延展和创新[35]。ACP 方法可以自然地与区块链技术相结合，实现区块链驱动的平行社会管理：首先，区块链的 P2P 组网、分布式共识协作和基于贡献的经济激励等机制本身就是分布式社会系统的自然建模，其中每个节点都将作为分布式系统中的一个自主和自治的智能体（Agent）。随着区块链生态体系的完善，区块链各共识节点和日益复杂与自治的智能合约将通过参与各种形式的 Dapp，形成特定组织形式的 DAC 和 DAO，最终形成 DAS，即 ACP 中的人工社会 [36]。其次，智能合约的可编程特性使得区块链可进行各种「WHAT - IF」类型的虚拟实验设计、场景推演和结果评估，通过这种计算实验过程获得并自动或半自动地执行最优决策。最后，区块链与物联网等相结合形成的智能资产使得联通现实物理世界和虚拟网络空间成为可能，并可通过真实和人工社会系统的虚实互动和平行调谐实现社会管理和决策的协同优化。不难预见，未来现实物理世界的实体资产都登记为链上智能资产的时候，就是区块链驱动的平行社会到来之时。7. 结束语随着以比特币为代表的数字加密货币的强势崛起，新兴的区块链技术逐渐成为学术界和产业界的热点研究课题。区块链技术的去中心化信用、不可篡改和可编程等特点，使其在数字加密货币、金融和社会系统中有广泛的应用前景。然而，与蓬勃发展的区块链商业应用相比，区块链的基础理论和技术研究仍处于起步阶段，许多更为本质性的、对区块链产业发展至关重要的科学问题亟待研究跟进。本文系统地梳理了区块链技术的基本原理、技术、方法与应用，以期为未来研究提供有益的启发与借鉴。参考文献作者简介袁勇博士，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室副研究员。2008 年于山东科技大学获得计算机软件与理论专业博士学位。主要研究方向为商务智能与计算广告学。

王飞跃教授，中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室研究员，国防科技大学军事计算实验与平行系统技术中心教授。主要研究方向为智能系统和复杂系统的建模、分析与控制。

来源：自动化学报本文参与腾讯云自媒体分享计划，分享自微信公众号。原始发表：2018-02-20，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除区块链人工智能分布式本文分享自专知微信公众号，前往查看如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。本文参与腾讯云自媒体分享计划，欢迎热爱写作的你一起参与！区块链人工智能分布式评论登录后参与评论0 条评论热度最新登录后参与评论推荐阅读LV.关注文章0获赞0相关产品与服务区块链云链聚未来，协同无边界。腾讯云区块链作为中国领先的区块链服务平台和技术提供商，致力于构建技术、数据、价值、产业互联互通的区块链基础设施，引领区块链底层技术及行业应用创新，助力传统产业转型升级，推动实体经济与数字经济深度融合。产品介绍2024新春采购节领券社区专栏文章阅读清单互动问答技术沙龙技术视频团队主页腾讯云TI平台活动自媒体分享计划邀请作者入驻自荐上首页技术竞赛资源技术周刊社区标签开发者手册开发者实验室关于社区规范免责声明联系我们友情链接腾讯云开发者扫码关注腾讯云开发者领取腾讯云代金券热门产品域名注册云服务器区块链服务消息队列网络加速云数据库域名解析云存储视频直播热门推荐人脸识别腾讯会议企业云CDN加速视频通话图像分析MySQL 数据库SSL 证书语音识别更多推荐数据安全负载均衡短信文字识别云点播商标注册小程序开发网站监控数据迁移Copyright © 2013 - 2024 Tencent Cloud. All Rights Reserved. 腾讯云版权所有深圳市腾讯计算机系统有限公司 ICP备案/许可证号：粤B2-20090059 深公网安备号 44030502008569腾讯云计算（北京）有限责任公司京ICP证150476号 | 京ICP备11018762号 | 京公网安备号11010802020287问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档Copyright © 2013 - 2024 Tencent Cloud.All Rights Reserved. 腾讯云版权所有登录后参与评论00

区块链入门--准备搭建自己的区块链_自建区块链-CSDN博客

区块链入门--准备搭建自己的区块链

最新推荐文章于 2024-01-20 20:52:04 发布

CY_BRYANT

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最近在B站上看到一个Hyperleger Fabric搭建自己的区块链的视频，把里面的内容整理了出来。个人认为其中如何下载安装Docker，利用Hyperleger中的插件，实际搭建的过程讲述的并不清楚，但是对于需要准备的知识这一部分还是大有裨益。

文章目录

区块链技术简述技术名词区块链的类型三种区块链特点区块链平台应用场景

区块链技术组成部分P2P网络协议P2P网络实现密码学-Hash密码学-加解密算法账本结构共识算法（分布式一致性算法）

Hyperleger Fabric简介智能合约链码链码的编程接口环境

区块链需要的相关知识：深入了解区块链

区块链技术简述

技术名词

交易，一次状态转移操作，在这里是一次对键值对的增删改查

区块，交易的集合，区块链网络中节点将他某一段时间内所有的交易打包，形成区块

链，区块的顺序排列，后一区块包括前一区块的哈希值

区块链的类型三种

私有链公有链联盟链

区块链特点

去中心化，这一点存在争议，实际上取决于程度

去信任化，区块链形成后我们只需要信任相关的区块网络

数据共享

不可篡改，发起交易后不可以撤销

区块链平台

区块链1.0：数字货币时代比特币

区块链2.0：引入智能合约到区块链，但是不能用于商业以太坊

区块链3.0：我们的时代 eosio 企业级区块链操作系统

超级账本 Hyperleger

应用场景

去信任（去中介）

价值转移（而非拷贝）

数据共享，区块链之前数据共享有三种方式，中介机构保存，互相提供api互相调用，数据存储在第三方，区块链网络中每一个节点都是一致的，只需要访问自己维护的节点。

区块链技术组成部分

P2P网络协议

网络通信中所有的节点都是平等的，没有服务器没有客户端，或者都既是服务器又是客户端，迅雷采用的就是P2P技术。

回顾软件架构的发展：首先中心化，一个服务器多个客户端，系统的可靠性依赖于服务器的稳定性，后来是分布式，服务拆分，横向拓展，系统的可靠性依赖于分布式的容载恢复能力，服务的提供方依旧依赖于某一中心机构。去中心化所有人既是服务的又是客户端，生产者和消费者。

P2P网络实现

Hyperleger Fabric： gRPC对等服务

以太坊：Kad DHT技术

密码学-Hash

Hash：将不定长度的数据转化成固定长度的哈希值应用最多的是SHA2-256

正向快速、逆向困难输入敏感抗碰撞

密码学-加解密算法

对称加密：密钥相同、容易泄露 AES、DES等

非对称加密：公钥/私钥，效率低（RAS算法，椭圆曲线等）

账本结构

共识算法（分布式一致性算法）

强一致性：一般很难实现或实现后性能很差，因为需要大量的网络通信，不能用于商用

最终一致性算法：弱化后的分布式一致

CAP原理：一个分布式系统不可能同时满足一致性，可用性和分区容忍性，必须三者取其二

ACID原理：原子性，一致性，隔离性，持久性

目前共识算法认为有两个系列：Paxos，拜占庭容错，前者假设分布式系统中只有故障节点，没有恶意节点（故意制造错误信息）；后者既能容纳故障节点也能容纳恶意节点，一般分布式系统满足Paxos即可，但是区块链要满足拜占庭容错

Hyperleger Fabric

简介

IBM发起，Linux基金会托管，企业级联盟链基础设施，可拔插的共识机制（sols，kafka），多链多通道隔离，保障数据隐私，只存在相关参与主体中

智能合约

合约协议的数字化代码表达分布式优先状态机，在一个分布式状态系统中，如果启动状态都一致，而且每个状态的改变状态都一样，最终肯定会得到一个一致的结果执行环境安全隔离、不受第三方干扰（EVM，Docker），不会受到人的意志影响，目前还无法实现自动化

链码

Fabric应用层的基石，必须写一个链码部署在Fabric上，最后基于Fabric提供的SDK，写一个应用程序与部署在区块链上的链码进行交互

链码的编程接口

Init()Invoke() 两者都接收链码的SDK作为参数

环境

推荐使用centos，ubuntu，macOS，win10也行但不推荐，Docker环境支持 CSDN上使用centOS搭建Hyperleger fabric的文章较多，可以自行参考。 Fabric samples是GO语言项目，所以还要部署GO语言环境

区块链需要的相关知识：

GO C++ Java Python 系统架构以太坊 Linux hyperleger JavaScript Node.js 共识算法密码学分布式计算智能合约数据挖掘后端思维 GO语言编程区块链基础知识 Docker、git等

深入了解区块链

如果想更加深入了解区块链本身的相关基础，可以浏览笔者的另一篇文章

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最近在B站上看到一个Hyperleger Fabric搭建自己的区块链的视频，把里面的内容整理了出来。个人认为其中如何下载安装Docker，利用Hyperleger中的插件，实际搭建的过程讲述的并不清楚，但是对于需要准备的知识这一部分还是大有裨益。文章目录区块链技术简述技术名词区块链的类型三种区块链特点区块链平台应用场景区块链技术组成部分P2P网络协议P2P网络实现密码学-Hash密码学-加解...

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从零开始构建区块链(Blockchain）

H.A.N的博客

10-08

3024

区块链现在有多火看看比特币的价格也就知道了，不过作为一个有逼格的程序员，我们不应只关注到币的价值(为啥我没去买比特币，T-T)，而应该去关注技术的本质，这个号称“第四次工业革命”的区块链技术。不过很多人估计对这个技术不太了解，包括我自己。既然不懂不如自己动手撸一个，实践出真知。在翻阅文章的时候刚好找到了这篇文章，下面让我们自己动手搭建一个简单的区块链。

简单的说，区块链就是一个不可变、有序的链(c...

动手搭建一个简单的区块链

11-19

区块链就是一个不可变、有序的链(chain)结构，链中保存着称之为块(block)的记录，这些记录可以是交易，文件或是任意你想要的数据。其中重要的是它们通过哈希链接在一起。

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区块链的常识之，区块链节点，是什么？ - 知乎

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详解区块链节点：如何有效地运营自己的节点？ - 知乎

详解区块链节点：如何有效地运营自己的节点？ - 知乎切换模式写文章登录/注册详解区块链节点：如何有效地运营自己的节点？SupraOracles区块链节点通过它们的连接、交互组成网络，该网络通过共识机制将新区块添加到链上，本文将解释如何有效地运营自己的区块链节点。1. 什么是区块链节点？在深入讲解如何运行节点之前，我们有必要了解一下什么是区块链节点。通常在计算机网络中节点可以是计算机或任何涉及在计算机网络内接收和发送数据的设备，因此在区块链网络中每个账本参与者都是一个节点。基于P2P（点对点）网络的原理，公有链技术本质上是去中心化跟开源的，在大多数网络中，公有链没有专用服务器，不是一个授权机构，依赖于用户之间的共识。节点通常通过共享状态信息、对其协议的治理进行投票以及验证传入交易的新块来在网络内进行通信。来自不同地理位置的多样化和分散的节点有助于建立一个更强大的共识机制。如果有足够多的节点维护他们的区块链账本副本并继续区块生产，那么网络可以无限期地运行下去。也正因此，由于每一个用户对于整个网络的安全性和完整性都至关重要，成为某个加密项目社区的一员不仅是件令人兴奋的事，也是一种责任。2. 如何运营区块链节点？通常来说，节点分两种主要类型：一种是存储完整账本的全节点（full node），这种节点通过验证数据来保证区块链上数据的安全性和正确性；另一种是轻节点 (lightweight node)，即每个参与的用户。每一个轻节点都需要连接到一个全节点，以便同步网络的当前状态并能够参与运行。首先，要部署区块链节点，新节点运营商必须要达到硬件和软件要求门槛，例如兼容的操作系统、足够的可用磁盘空间、RAM 内存和网速。接着，运营商需根据他们所期望的参与程度下载所需的核心软件。针对所有区块链，你都可以在运行节点上配置所需的设备、内存要求和处理能力。市场上有门槛较低的链，但也有其他一些链因为网络设计导致节点运行困难而昂贵。当然，昂贵的节点运行要求运营商的大量财务投入，可以在成本上筛掉一些试图投机的恶意节点。例如，比特币的网络允许用户运行全节点或轻节点。对于比特币全节点来说，必须下载存储区块链历史记录并保存在本地文件中，在撰写本文时，其硬盘内存需超过 380 GB。【如图】区块链节点通过它们的连接、交互和在全节点的情况下共同组成网络再拿以太坊举个例子，根据复杂程度不一，可运行的节点为：全节点、轻节点和存档节点。全节点更具独立性，对自己的数字资产拥有更完整的主权，不像轻节点那样需要依赖其他节点访问区块链。全节点可以连接到区块链的主网络，也可以在测试网或其他安全环境上运行，以测试和开发新软件。轻节点对没有强大硬件或带宽能力的用户很友好，因为不需要下载以太坊的完整历史、钱包余额或智能合约代码。可以在手机或其他更小、功能更弱的设备上运行，但它们可以通过检验区块头的状态根，从而验证数据的有效性。【如图】全节点对网络负有更大的责任，需要更复杂的硬件和软件，但他们的努力在金钱方面得到了更直接的回报。就运营商资源而言，以太坊存档节点可能是运行难度最高的节点之一。它们需要更多的硬件设备来运行，也需要使用大容量的 RAM 和磁盘空间。即便使用先进的设备，新的以太坊存档节点同步也需要花费数周时间，如果使用速度较慢的 HDD 硬盘同步存档节点，则该节点将无法实现完全同步，因为新块生成的速度将超过这类计算机同步的速度。另外，如果客户端的节点版本出现任何错误，则该节点需要重新同步。无形的时间消耗，增加了整个运营成本。当然，为了防止节点脱机，运行节点时应该进行定期检测，可以向兼容节点发送请求或从区块链请求数据。不然的话，如果遇到节点崩溃的情况需要手动重启设备，这很可能会之前通过验证或挖掘新块产生的收入都将丢失。3. 节点运营的难点节点运营商通常会有带宽限制与硬件性能方面的问题。很多节点运营商会向互联网提供商获取无流量限制的服务，值得注意是要警惕网络被其他不明原因占用的情况。在早期的比特币网络中，病毒签名曾被上传到区块链，导致 Windows 用户的病毒软件检测到病毒后仍遇到了问题。虽然用户的设备并没有受到感染，但他们运营节点的整体性能受到了损害。为了解决技术以及操作门槛跟效率问题，许多区块链节点运营服务公司（BaaS）应运而生。节点运营商部署必要的资本和资源来连接其基础设施，并维护其与所需区块链相关的功能。【如图】区块链服务提供商托管运行企业和其他实体的节点，为节点运营者提供诸多好处，降低了节点运营者的时间成本或专业知识要求。根据每个客户的需求，区块链服务提供商可以达成对已集成公链的完全访问，只要运营者满足最低要求，包括在所需网络上的最低投资。服务提供商则会承担节点操作相关的繁琐内容，让客户可以专注于他们本身的专业领域而不用在操作上耗费精力。目前市场上比较流行的区块链服务提供商有Blockdaemon、Infura、GetBlock、Alchemy、QuickNode、Figment等等。4. 节点运营是否真的有利可图？启动和维护节点有助于区块链的去中心化。在某些网络上，运行一个节点可以为运营商提供回报，因为该节点会因验证新交易和参与产生新区块的投票过程而获得报酬。但同时，区块链节点运营也会消耗大量时间和资源，在投入和产出比上，对矿工或验证者来说是有利可图的。全节点的报酬丰厚，因为它们验证区块并存储整个区块链账本，因此验证节点可以产生可预期的收入。尽管运行轻节点不会产生加密回报，但它仍然有助于增强用户和其他节点之间的信任、安全和隐私。拥有自己的节点意味着您无需信任第三方网络的状态或提交给网络进行验证的交易的真实性。为了更好地说明这一点，假设您是一家仅接受实物黄金作为服务付款交易站的所有者，现在您想验证黄金是否是真实的并且确认具体的数量，您是会将其发送给检查员网络，还是安排在内部进行所有验证？换句话说，运行你自己的节点符合加密世界无处不在的精神：去信任；要验证。免责声明本文为知识科普交流之用，不作为任何投资建议。关于SupraOraclesSupraOracles 是万事达卡区块链计划成员，入选过伯克利区块链加速器。项目旨在提供更快、更安全、更高吞吐量的去中心化跨链预言机解决方案。【SupraOracles 】团队也将持续为读者提供更有价值、更有深度的区块链行业内容跟干货。发布于 2022-08-12 11:01区块链技术节点赞同 3添加评论分享喜欢收藏申请

区块链扫盲——什么是节点？ - 腾讯云开发者社区-腾讯云

盲——什么是节点？ - 腾讯云开发者社区-腾讯云腾讯云开发者社区文档建议反馈控制台首页学习活动专区工具TVP最新优惠活动文章/答案/技术大牛搜索搜索关闭发布登录/注册区块链扫盲——什么是节点？文章来源：企鹅号 - 一分钟区块链图 | Alexandra Badiu负责维护网络运行的终端就可以称之为——节点在互联网领域，企业所有的数据运行都集中在自己的服务器中，那么这个服务器就是一个节点。比如我们使用的微信，每天处理着这么多的聊天信息、转账等。这些数据的存储和运行都在腾讯的公司的服务器里面。那么这个处理数据的服务器，我们就可以称之为“节点”回到区块链的世界，大家都已经知道区块链是去中心化的分布式数据库，他不依托于哪一个中心化的服务器，而是由千千万万个“小服务器”组成。只要我们下载一个区块链客户端，我们就变成了那千千万万个“小服务器”中的一员。那么我们自己就是一个节点。节点分为“全节点”和“轻节点”，全节点就是拥有全网所有的交易数据的节点，那么轻节点就是只拥有和自己相关的交易数据节点。节点分布越多、越广泛，区块链网络就更加的去中心化，网络运行也就越安全稳定。以比特币为例，当前全节点数量大约9700个，有20%以上分布在美国。中国占据全节点数量约5%由于每一个全节点都保留着全网数据，这意味着，就算美国忽然断电断网，比特币网络还是能够安全运行；这就是去中心化的魅力所在。在比特币刚被中本聪创造出来的时候，中本聪一人运行比特币网络，第一次生成区块、第一次生产出50个比特币，中本聪就是比特币网络的第一个节点。随着时间推移，尽管比特币越来越难生产，但节点的增多却使比特币网络越来越安全稳定。节点的存在就是区块链分布式的表征，也是区块链的魅力所在。-END-原创不易、欢迎关注留言下文预告：什么是地址、公钥、私钥、助记词、keystore？（下）文章太短?一分钟区块链致力于1分钟让你看懂文章，对标人群区块链小白，所以如果你是币圈的老韭菜，赶紧离开取关，移步其他公众号。毕竟时间宝贵、不能耽误你炒币。一分钟区块链每篇科普文章都会采用【20%原理+70%举例+10%延伸】的文章结构，方便区块链小白模块化阅读、降低阅读门槛、提高效率。一分钟区块链每篇科普文章都相当的短，和大部分公众号动辄上千字至几万字不同、我们希望能用500字说清楚的事，绝不用501个字。喜欢阅读深度长文的朋友请移步至其他公众号。再次声明：一分钟区块链的对标人群是对区块链感兴趣的小白、和想从事区块链行业的新手、为了降低我们之间的相互筛选成本，对于老韭菜请移步其他公众号，毕竟时间宝贵，不能昧着良心耽误你。这里推荐下，想看资讯移步[白话区块链]、想看长文移步[币市小姐姐]、想看行情分析移步[币姥爷]、想看深度爆料移步[北纬31度]、想看心灵鸡汤移步[真寒江雪]。时间宝贵、精力有限让相同喜好的人尽快聚到一起。发表于: 2018-09-132018-09-13 07:30:51原文链接：https://kuaibao.qq.com/s/20180913G09S3C00?refer=cp_1026腾讯「腾讯云开发者社区」是腾讯内容开放平台帐号（企鹅号）传播渠道之一，根据《腾讯内容开放平台服务协议》转载发布内容。如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。iu服务器qq的轻应用怎么关qq轻应用怎么关什么事区块链什么是区块链公司2分享分享快讯到朋友圈分享快讯到 QQ分享快讯到微博复制快讯链接到剪贴板上一篇：《数据科学与工程导论》01绪论下一篇：看看Python大牛如何解析局部变量与全局变量-0913相关快讯币圈扫盲——什么是挖矿？2018-09-05区块链扫盲——什么是地址、公钥、私钥、助记词、keystore？（上）2018-09-12区块链扫盲——什么是地址、公钥、私钥、助记词、keystore？（下）2018-09-14币圈扫盲——什么是币币交易？2018-10-21么是区块链节点？2020-03-31一分钟秒懂比特币和区块链2018-02-08比特币？看这篇就够了！（上）：节点即细胞2018-02-08比特币和区块链的简单模型（二）2018-07-12区块链≠比特币！2018-01-27死亡或是更强大，辩证看待区块链项目的分裂！2018-12-16币當/币当：死亡或是更强大，辩证看待区块链项目的分裂2018-12-18明白比特币与区块链的关系2018-03-01区块链项目能具有反脆弱性吗？2018-12-09区块链，需要去妖魔化与神化2018-12-05全节点钱包、轻钱包区块链100问第40集2018-01-26全节点钱包、轻钱包2018-07-17你是否对区块链一无所知2018-05-10Pi今天即将推出PC测试节点，你知道Pi节点是什么吗？2020-04-01区块链知识普及之第一个比特币的诞生2018-08-11深入搞一下区块链2018-07-23扫码添加站长进交流群领取专属 10元无门槛券私享最新技术干货社区专栏文章阅读清单互动问答技术沙龙技术视频团队主页腾讯云TI平台活动自媒体分享计划邀请作者入驻自荐上首页技术竞赛资源技术周刊社区标签开发者手册开发者实验室关于社区规范免责声明联系我们友情链接腾讯云开发者扫码关注腾讯云开发者领取腾讯云代金券热门产品域名注册云服务器区块链服务消息队列网络加速云数据库域名解析云存储视频直播热门推荐人脸识别腾讯会议企业云CDN加速视频通话图像分析MySQL 数据库SSL 证书语音识别更多推荐数据安全负载均衡短信文字识别云点播商标注册小程序开发网站监控数据迁移Copyright © 2013 - 2024 Tencent Cloud. All Rights Reserved. 腾讯云版权所有深圳市腾讯计算机系统有限公司 ICP备案/许可证号：粤B2-20090059 深公网安备号 44030502008569腾讯云计算（北京）有限责任公司京ICP证150476号 | 京ICP备11018762号 | 京公网安备号1101080202028

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什么是区块链？

作者 Kirsty Moreland

2022年12月22日

| 更新于 2022年12月22日

阅读

6 分钟

初阶

要点总结— 区块链是加密货币的基础。它消除了中介，实现了点对点交易。— 我们依靠银行和金融机构来确保交易安全。但是，如果这些机构存在缺陷，整个系统自身崩溃，我们就需要付出代价。 — 加密货币是在 2008 年金融危机后诞生的。它为普通人提供了一种克服传统金融缺陷的方法。 — 加密货币依托区块链技术。这一组合打造了一个完全自主的货币系统，任何人都可以访问并完全控制自己的资产。

欢迎回来！

上一篇文章我们介绍了 Web 3.0 的概念以及目前正在发生的巨变。我们甚至还讨论了区块链如何通过实现数字和金融主权来推动这一转变。

本文我们将重点介绍区块链本身，帮助您了解这项技术及其解决的问题。

区块链的起源

2008 年，金融系统崩溃，世界惊恐万状。随后多年，银行、监管机构等负责金融系统运行的中央实体管理不善。那一时期，数百万人遭受重创，无法再相信这个系统。

在恐慌和愤怒之中，比特币悄然诞生，并逐渐掩盖了这一切。身份神秘的 Satoshi Nakamoto（中本聪）发布了名为《比特币：点对点电子现金系统》的白皮书。这是一份系统蓝图，承诺要做一件没人做过的创举——创建一个自治的公共金融系统。

在这个系统中，个人之间可以自主转移价值，无需通过银行和其他第三方提供商等中介。简而言之就是提议淘汰金融机构。

四个月后，即 2009 年 1 月 3 日，比特币区块链的“创世区块”诞生。其数据中埋入了一条秘密消息：“《泰晤士报》2009 年 1 月 3 日报道，财政大臣将向银行提供第二轮救助”。这是当天《泰晤士报》的一条新闻标题，原文讲述的是英国政府未能应对金融危机。

这条消息的意图很明确——这个系统无法运转，这是您的替代方案。最初的加密货币“比特币”及其底层技术“区块链”就是这样诞生的。

为什么区块链很重要？

您可能想知道为什么这一切如此重要——我们不是一直在进行数字交易吗？但是，以数字方式汇款不同于发送电子邮件，以数字方式发送数字货币也绝对不同于以数字方式发送法定货币。

货币要有价值，其供应量必须有限。成功的数字交易必须有一方接收价值，且发送人会减少完全相同的金额。否则就存在双花问题。您可能从未听说过“双花”这个词，但它是我们整个金融系统和我们信赖银行的关键基础。

我们无法为自己发送和接收的资金记分类账，因此，我们依靠金融机构，相信他们能解决双花等问题。正如我们在上一章所讨论的，我们的依赖赋予了金融机构巨大的权力。

为了摆脱这种中心化系统，我们需要探索新的方法，可以在没有中间人的情况下准确跟踪价值转移。区块链是能够实现这一点的唯一技术。

什么是区块链？

简而言之，区块链是一种分布式数字分类账。它以数字方式跟踪价值在系统内用户之间的转移情况。区块链技术使用相互连接的区块存储交易信息或数据。

假设 Alice 和 Bob 都在区块链网络上进行交易。Alice 想向 Bob 发送 10 个加密货币。 Alice 一在她那端采取资金转移行动，区块链就会自动从她的余额中减少 10 个加密货币，并将它们添加到 Bob 的账户中。

通常情况下，这是银行的工作。但是使用区块链，Alice 可以不通过任何金融机构直接转账。 Alice 和 Bob 不必分享自己的私人信息，并可确保转账安全。

区块链如何运作？

区块链网络由节点和矿工这两个关键实体组成，并由它们管理。为了解区块链网络的运作方式，我们来了解一下这两个实体及其对网络的作用。

节点

节点是一台计算机，它拥有区块链网络上发生的所有交易的副本。区块链网络中有数千个节点（拥有一台计算机和互联网连接的任何人均可运营一个节点），它们的工作是共同确保新交易的真实性。节点通过检查它们已经拥有的信息来验证交易。

在区块链中添加新交易，必须有大多数节点就信息正确性达成共识。

为什么运营节点？

节点通过参与交易验证过程为网络安全做贡献。任何人均可运营节点。运营节点的人通常是发自内心地关注区块链的价值和精神，并希望成为其中的一部分。运营节点没有经济回报，不过成本也很低。

矿工

矿工（或验证者，取决于区块链类型）生成新区块，并将它们添加到现有区块链上。节点的工作是验证信息，矿工的工作是将所有新交易组织到区块中，然后将区块添加到区块链上。

为什么担任矿工？

运营节点的回报仅仅是为自己所信赖的系统贡献的知识，而矿工的动机则不同。矿工挖掘新区块，并将区块添加到网络上时，将获得加密货币形式的激励。也就是说，我们可以通过担任矿工获得加密货币奖励。听起来不错，对吧？

共识机制

但也没那么简单。每次向区块链添加一个新区块时，网络自身会选择一个矿工来执行该任务（并获得奖励）。网络有自己的矿工选择机制来生成下一个区块。这就是所谓的“共识机制”，我们稍后再讨论。

总而言之，区块链是一个安全的数字网络，能够在节点和矿工的帮助下自主运行。节点负责记录活动，矿工（或验证者）因激励作用而在新交易进入时不断更新区块链。

区块链安全吗？

您可能想知道“节点为什么不会为自身利益而谎报网络状态”？而这正是区块链最聪明的地方——全世界分布着数百万个节点，每笔新交易都必须有大多数节点达成共识，才能确认添加到区块链上。

去中心化意味着安全

区块链分类账的管理人员分布如此广泛，任何一个实体都无法控制网络或验证虚假信息。否则，他们需要协调整个网络中 51% 的矿工（分布在全球各地的数百万个不同实体），这不仅不切实际，而且成本高昂，令人望而却步。

因此，正是区块链分类账的分布式特性使得区块链非常安全，可确保所有交易都准确执行。

欢迎学习区块链！

如果您已经学到这里了，恭喜！您已从绝对的初学者进阶为区块链中级学习者。

一开始，所有这些东西都可能让人觉得新奇而又复杂。但认识和了解新技术非常重要。在 Web 3.0 的世界更是如此。

因此，我们会继续坚持我们的使命——下一节我们将讨论加密货币及其用例和不同品种。不见不散！

Kirsty Moreland

Ledger 学院编辑。区块链技术及其相关用例的作家和研究员。爱好老式音乐、自行车骑行以及探索问题寻求答案。

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区块链及 Web3 支持技术简介

上次更新时间 7月 13, 2022

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表格内容

什么是区块链技术？

什么是加密货币？它在 Web3 中如何使用？

加密钱包：存储资产并连接到 Web3

Web3 的基础

如今，大多数网站、应用及其他在线服务（如 Netflix 等流媒体平台）都托管在大型企业拥有或租用的服务器上。将服务器视为应用或网站“栖身”的物理位置。如果一家提供 Web 服务的公司自行管理自己的服务器，我们将这种模式称为“集中化”。

例如，这意味着 Netflix 在仓库的某个位置设有正在运转的服务器，因此您可以流式传输您最喜爱的节目。当您登录 Netflix 以流式传输节目时，您的设备（即您的手机、平板电脑或计算机）会与这些服务器通信，继而来回发送数据。最终，Netflix 会完全控制这些服务器。Netflix 会自行选择添加到平台的内容、支持的流式传输速度、其服务器的访问者及访问方式。

这里没有什么特别之处，因为目前互联网上的几乎所有内容都以相同的方式运作。这种具有集中所有权的互联网模式被称为“Web 2.0”。然而，Web3 则有所不同。它属于去中心化 Web，旨在以稍有不同的方式执行操作—尤其是在涉及服务器以及如何在线访问内容时。

例如，您通常会使用用户名和密码或“使用 Google 登录”等身份验证服务登录到 Web 2.0 上的在线服务（如 Netflix）。在 Web3 上，您实际上只需要一个用户名和密码即可访问所有内容。听起来不错，对吧？

得益于取代了集中化服务器和登录等旧 Web 2.0 技术的一些新技术，去中心化 Web 才得以实现。这些新技术包括：

区块链

节点

加密货币

加密钱包

如果以上任何一项（或所有）技术听起来很新奇，请不要担心。在本文中，我们将定义其中一些核心术语，并揭秘去中心化技术、它们可以做什么以及它们在 Web3 上的运作机制。

什么是区块链技术？

区块链网络是一种能够实现去中心化的革命性新型网络。借助区块链，网站或应用可以栖身于许多不同的服务器之上—每个服务器都是独立拥有和运营的，因此任何个人或公司均无法保持对整个网络的完全控制。得益于区块链，新的 Web3 模式才得以实现。

区块链的核心由许多单独的计算机或服务器组成，虽然这些计算机或服务器远程分布于世界各地，但它们共同维护一个数据共享记录。这种共享记录通常被称为“分类帐”，其功能与会计中使用的传统分类帐非常相似。这些共享分类帐上的数据可以是任何内容，但最常见的是加密货币交易记录（稍后会详细介绍）。

数据被组合成“区块”，并像链条一样按顺序串在一起（环环相扣）。新的数据块经处理后会被附加到区块链的末端。每个数据块对于保证整条区块链的完整性都至关重要—如果有一个数据块“断裂”，便会破坏整条区块链。

将一组交易组合成一个区块后，所有这些数据的总和经由一种称为“哈希”的加密方法处理，其中每项输入（交易）均对应一项唯一输出（交易 ID 哈希）。此交易 ID 哈希是一个十六进制值（仅表示 0-9 或 a-f），人们可以使用它来验证任何给定区块是否有效。如果有人试图操纵一个区块的最小交易数据，或者添加一笔虚假交易，则该区块的交易 ID 哈希也会改变，其他网络参与者会发现这一点，继而整个区块都会被拒绝。

详细了解区块链技术的基础知识。

区块链中的新区块来自哪里？

新区块来自与区块链网络交互的人。大多数情况下，这意味着交易加密货币、购买 NFT 或畅玩 Web3 游戏，但实际上可以是任何内容。重要的并不是活动本身，而是其背后发生的基本情况：用户试图在区块链上完成交易，继而导致需要将新区块添加到分类帐中。

至关重要的是，任何公司、IT 人员或 CEO 均无法对区块链进行控制。而是各个网络参与者（每个存储一份共享数据分类帐副本的用户）必须作为对等点聚集在一起，以就网络状态达成共识。网络状态包括谁拥有哪些资产、谁将加密货币发送给谁等信息。

在区块链领域，我们将这些网络参与者称为“节点”—它们本质上是连接到区块链网络的单台计算机。它们必须就新的交易或数据块相互通信，并验证其真实性。然后，它们必须共同向区块链添加新区块。

节点如何向区块链添加新区块？

组成区块链网络的节点有数千个，其中每一个节点均由一个人单独运营，因此达成一致绝非易事。您可以想象他们中的某个人可能会变得贪婪，并试图在交易区块中偷偷地向自己夹带额外付款。然后会发生什么？

为了推动添加新区块并保持节点诚实这一过程，区块链需要依赖于“共识机制”。作为精心设计的框架和规则集，共识机制旨在解决争议并确保只有有效的交易才能获得批准。最初的区块链共识机制由比特币网络开创，且被称为工作证明 (PoW)。

根据 PoW，一个节点将被选中，用于将最近的所有交易编译到一个区块内并将该区块添加到区块链中。各节点通过参与数字拼图竞相争夺此特权；第一个完成拼图的节点得以“挖掘”区块、编译区块的交易，并确保所有数据都是真实的。然后，该节点将相应区块广播到其他网络节点，要求它们对所述区块进行验证。在比特币等传统 PoW 区块链中，51% 的网络节点需要同意区块在添加到区块链中之前是有效的。

（注：虽然 PoW 最先出现，但如今还有许多其他采用不同设计且能实现更快地产生区块、降低交易费等目的的共识机制。）

如何确保区块是真实的

如果某节点向一个区块广播被操纵的交易，那么对其他节点而言，谁将拒绝该区块显而易见。大量节点会参与对网络进行去中心化，因此对这些节点进行经济激励即可维护区块链的完整性。虽然少数节点可能会设法确认被操纵的交易，但 51% 的节点都这样做的可能性微乎其微。（在比特币或以太坊等广泛使用且信誉良好的区块链上尤其如此；使用区块链时，网络参与者越多，网络的去中心化程度越高，操纵区块链的难度就越大。）

相比而言，在传统金融领域只需操纵一个由银行运营的节点（银行的中心服务器），而不必操纵数千个独立的节点（正如您在区块链中发现的那样）。您可以看出共享分类帐比中心数据库安全得多。

只要大多数节点都是良好行为者，那么区块链就不会受到这种类型的操纵。事实上，区块链网络往往比集中化管理且闭门运行的传统数据库更不易受操纵。

此外，还有一项财务因素可以激励节点的诚实行为。区块链向成功添加新区块的节点发放不同类型的“区块奖励”，即以区块链相关加密货币形式提供的货币补偿。行为诚实的节点都可以获得区块奖励。如果节点所在的区块因为节点不诚实或包含虚假数据而被拒绝，那么节点就会错失资金并可能被标记为潜在不良行为者。诚实的节点可能会开始拒绝或忽略由被证明是恶意行为者的节点广播的数据。

凭借安全的网络结构、适当的共识机制和较高的网络参与度，区块链能够实现以前在线上无法实现的功能：创建透明的去中心化网络。任何拥有计算机和互联网访问权限的用户都可以审核整个网络交易历史记录。区块链支持免信任的去中心化网络，而非信任不透明的中央主管机构。

区块链与 Web3 有什么关系？

正如您所见，区块链是一种无需管辖机构参与即可在网络参与者之间达成共识的新颖系统。此外，Web3 也属于去中心化 Web，其中的应用、在线服务乃至金融不再需要中央主管机构。它们如何协同运作？从根本上说，区块链技术推动了 Web3 所需的去中心化。

将 Web3 与 Web 2.0 对比。

在 Web 2.0 中，每个人的计算机必须连接到公司的中心服务器（如 Wells Fargo 或 Facebook）才能进行登录并执行操作。在 Web3 中，区块链网络取代了集中化管理的传统数据库和应用，这些数据库和应用可以控制用户对内容的访问，并存储和管理用户的数据。

使用区块链时，用户不再需要在中央主管机构可以锁定、关闭或限制访问的集中化服务器上创建用户名和密码。取而代之的是，用户连接到其部分或全部组件托管在区块链网络上的网站和应用，从而使这些网站和应用实现部分或完全去中心化。Web3 上的这些去中心化应用和网站通常被称为“DApp”。

用户依赖加密钱包（我们稍后会介绍）来执行验证其对 DApp 的访问权限、完成加密货币交易、在一些新的 Web3 社交媒体平台上发布内容等操作，或者在 Web3 上实现几乎任何其他目的。而这一切都需要运行区块链技术。

什么是加密货币？它在 Web3 中如何使用？

之前我们提到过需要对独立区块链网络参与者或节点提供激励，以便其能够就网络达成共识。这正是加密货币的用武之地。

加密货币是指链接到特定区块链网络的数字资产。每个区块链通常都采用一种加密货币，该加密货币与网络及其共识机制原生集成。比特币网络采用比特币 (BTC)，以太坊网络采用以太币 (ETH)，诸如此类。

这些加密货币构成分配给节点以在区块链上添加或验证新区块的“区块奖励”—基本上是对节点做好本职工作的经济激励。如果没有加密，那么除了自己的善意之外，节点运营商就没有理由支持区块链网络。

凭借这些代表数字价值的原生加密货币，区块链网络能够使用共识机制来推动转移资产或添加和验证新区块等网络操作。例如，将比特币从一个人发送给另一个人时会因使用电力和计算能力等网络资源而产生交易费（有时称为“汽油费”）。

这些交易在成批划分到区块中之后由网络节点添加到共享分类帐中。反过来，节点会因参与网络而获得加密货币补偿。

加密钱包：存储资产并连接到 Web3

随着交换所有这些加密货币以推动去中心化网络的运行，人们需要一种方式来存储其资产。加密钱包就是为此而设计的。加密钱包是 Web3 用户执行存储加密货币、将加密货币转移给他人、支付交易费等操作的一种方式。

基本上，如果您正在与 Web3 交互，则需要一个加密钱包来执行此操作。为什么？因为 Web3 依赖于区块链网络，区块链依赖于加密货币来促进操作，而加密货币需要使用加密钱包才能进行存储、发送和交易。加密钱包就像您访问 Web3 的通行证。唯一的区别是，与旅行护照不同，加密钱包没有政府等任何中央主管机构对其进行管理。

加密钱包如何让您登录到 Web3 上的应用或网站？

加密钱包使用私钥访问可以取代传统登录凭据的公共“地址”。

例如，典型的区块链公共地址可能如下所示：

0x634790328Ab021cA1E9Cf80457E8f8eFc5E8bA79

该地址是一个唯一钱包标识符。将它视为一个用户名。现在，当您访问 Web3 上的应用或网站时，系统会要求您连接您的钱包。为此，您需要使用钱包地址和私钥（有点像密码）来授权连接。

这里的不同之处在于，在 Web 2.0 中，用户名和密码仅授予您访问一个应用的权限，而钱包地址和私钥则共同授予您访问 Web3 上任何应用或网站的权限。它们都与区块链、加密货币和加密钱包集成在一起，因此您的钱包地址可以用来代替电子邮箱和密码，这可能有助于让您对那些支持服务保持匿名。

这就是去中心化的美妙之处：它构建在人们如何与 Web3 交互的核心之内。

Web3 的基础

区块链和加密货币并不是 Web3 运动中一些奇怪的不相关部分。它们是使 Web3 成为可能的去中心化的组成部分。它们是整个系统的核心成分。

如果没有加密货币，区块链就缺乏对网络参与的激励机制。如果没有加密钱包，用户将无处存储该加密货币（或任何类型访问 Web3 的通行证）。而没有区块链网络，Web3 就不可能存在。

所有这些技术结合在一起，实现了互联网的去中心化版本，这个新事物称为 Web3。Brave 浏览器凭借其内置加密钱包和与注意力币 (BAT) 的原生绑定，提供一个安全、快速的网关，供用户连接到 Web3 并开始探索。

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叶胜超：一分钟搞懂节点以及全节点！（23） - 知乎

叶胜超：一分钟搞懂节点以及全节点！（23） - 知乎首发于叶胜超区块链切换模式写文章登录/注册叶胜超：一分钟搞懂节点以及全节点！（23）叶胜超区块链爱好者，《微信营销独孤九剑》作者什么是节点？节点，英文：Ｎode，是网络节点的简称，在比特币系统中，负责记帐的是计算器，因此我们可以把参与记帐的每一台计算机称为一个节点。节点分为“全节点”和“轻节点”，全节点就是拥有全网所有交易数据的节点，轻节点就是只拥有和自己相关的交易数据节点。在比特币网络中的每一个全节点，就相当于存储所有区块链数据的每一台计算器或服务器，所有新区块的生产，以及交易的验证与记帐，并将其广播给全网同步，都由全节点来完成。由于每一个全节点都保留着全网数据，这意味着，其中一个节点出现问题，整个区块链网络世界也依旧能够安全运行，这也是去中心化的魅力所在。全节点有什么特点？1.每个节点都有一个完整的账本副本，因此所有交易数据公开透明，系统中的人都可以看到。2.每个节点的权利是一样的，任意节点被摧毁，都不会影响到整个系统的安全，也不会造成数据丢失。3.每个节点的账本数据是完全一样的，也就意味着，单个节点的数据篡改是没有任何意义的。全节点与轻节点有什么区别？全节点的数目越多越好，有条件都可以下载一个官方的全节点钱包，这对区块链网络的安全至关重要，他们负责交易的广播和验证，从而维护整个系统的稳定运行。而轻节点不会对网络的安全性做出任何贡献，因为它们不会下载任何区块链的副本，也不会参与任何验证过程与区块链交易认证过程，轻节点只是方便使用钱包，也需要依赖于其他全节点来提供需要的信息。此文属于叶胜超区块链基础普及系列，作者：叶胜超，转载请注明出处，谢谢！关注叶胜超，每天了解一个知识点，日积月累变老鸟！投资箴言：行情总在绝望中诞生，在半信半疑中成长，在憧憬中成熟，在希望中毁灭。作者简介：我是叶胜超，一个把自己姓名当成品牌经营的终身学习者，一个坚持每天5点起床跑步的终身践行者.希望和你成为朋友，我的微信：shengchao8 （公众号/微博：叶胜超区块链）熊市学习，牛市赚钱，学习区块链，百度“叶胜超区块链”，希望和你在熊市一起学习，一起成长。如果你想倾家荡产，有四大捷径：追涨杀跌；期货杠杆；融资融币；短线神操作。当然，人生颠峰也有四条大道：踏实工作；闲钱投资；熊市定投 ,牛市定抛；按时吃饭睡觉。此乃币圈生存法则，非绝世高手不得无视，币圈一天，人间十年，其凶残程度古今罕有，谨记生存法则可保不死！发布于 2019-09-25 09:00节点赞同 21 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录叶胜超区块链叶胜超区块链，为学习区块链而生的

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区块链的定义

区块链技术如何运作？

三种区块链类型

区块链的优势 — 业务价值

区块链 IoT 合作伙伴关系

什么是 Hyperledger？

什么是区块链？

区块链的定义

区块链是一种安全共享的去中心化的数据账本。区块链技术支持一组特定的参与方共享数据。借助过区块链云技术服务，可以轻松收集、集成和共享多个来源的交易数据。数据被细分为多个共享区块，并以加密哈希形式的唯一标识符链接在一起。

区块链通过单一信息源确保数据完整性，消除数据重复，提高数据安全性。

在区块链系统中，未经法定人数许可，数据将无法更改，这一特点有助于防范欺诈和数据篡改。换言之，区块链账本可以共享，但不能更改。如果有一方尝试更改数据，区块链所有参与方都将收到警报，知晓哪一方试图更改数据。

行业领先的区块链解决方案

区块链技术如何运作？

您可以将区块链视为交易的历史记录。每个区块都按顺序“连接”到前一个区块，并且在对等网络中不可更改记录。加密信任和保证技术将唯一标识符或数字指纹应用于每笔交易。

区块链具备信任、责任、透明和安全性。这使许多类型的组织和贸易伙伴能够访问和共享数据，这种现象称为第三方、基于共识的信任。

所有参与者都在一个不可否认的分散、高度可扩展和有弹性的记录机制中维护每笔交易的加密记录。区块链不需要任何额外的开销或中介。拥有去中心化的单一信息源，意味着在可能彼此不完全信任的各方之间执行可信业务互动的情况下降低成本。在大多数企业使用的许可型区块链中，参与者有权参与网络，并且每个参与者都维护每个交易的加密记录。

任何需要安全、实时、可共享的交易记录的公司或集团都可以从这种独特的技术中受益。没有单一位置可以存储所有内容，从而提高安全性和可用性，不会出现中央漏洞。

以下定义有助于您进一步理解区块链和区块链的底层技术以及使用场景。

去中心化信任：

很多企业之所以采用区块链技术而不是其他数据存储技术，主要原因就是区块链不依赖中央权威就能保证数据完整性，即基于可靠数据实现去中心化信任。

区块：

区块链顾名思义就是将数据存储在区块中，然后每一个区块都与前一个区块连接，组成链状结构。区块链技术仅支持添加（附加）新的区块，一旦添加到区块链后，您就无法修改或删除任何区块。

共识算法：

共识算法负责区块链系统内的规则执行。当各参与方为区块链设置规则后，共识算法将确保各方遵守这些规则。

区块链节点：

区块链节点负责存储数据区块，是区块链中的存储单元，可保持数据同步和始终处于最新状态。任意节点都可以快速确定是否有区块发生了变更。当一个新的全节点加入区块链网络时，它会下载当前链上所有区块的副本。而当新节点与其他节点同步并更新至最新的区块链版本后，它可以像其他节点一样接收任意的新区块。

区块链节点可分为两大类：

全节点存储区块链的完整副本。

轻节点仅存储最新区块且可在用户需要时请求较旧的区块。

区块链傻瓜宝典 (PDF)

三种区块链类型

公共区块链：

任何人都可以不受限制地加入公共或无许可区块链网络。绝大多数类型的加密货币都在由规则或共识算法控制的公共区块链上运行。

许可或专有区块链：

专有或许可区块链允许企业控制哪些人可以访问区块链数据，即只有获得授权的用户才能访问特定数据集。Oracle Blockchain Platform 就属于许可区块链。

联合或联盟区块链。

区块链网络的共识流程（挖掘流程）由一组预选的节点或预选数量的利益相关方密切控制。

区块链的优势 — 业务价值

未来几年，区块链技术应用有望大幅增长。它被普遍认为是一项极具革命性、颠覆性的创新技术，可通过卓越的效率、可靠性和安全性革新现有业务流程。

区块链技术可凭借强大的业务优势，从以下方面为企业赋能：

提供可靠的共享数据，在各方之间建立信任

消除数据孤岛，即通过去中心化的，在一个网络中共享并支持获许可方访问的账本将数据集成到一个系统中

为数据赋予高度安全性

降低对第三方中介的需求

创建可在所有参与方之间共享的实时、防篡改记录

参与方可确保商业流中产品的真实性和完整性

无缝跟踪和追踪整个供应链中的商品和服务

通过 Oracle Blockchain Platform 确保食品安全

区块链 IoT 合作伙伴关系

区块链已不再是一项新兴技术。事实上，区块链与人工智能 (AI)、物联网 (IoT) 以及机器学习等技术结合，继续推进解决方案并满足业务需求。这些关键技术合作关系可帮助用户从数据中获得重要洞察。

传统的 IT 系统无法处理来自 IoT 的海量数据。这种海量、高速、多样化的数据会导致企业系统不堪重负，导致无法基于可信数据及时做出合理决策。对此，区块链的分布式账本技术可通过更高的安全性和透明度来应对这些可扩展性挑战。

什么是 Hyperledger？

Hyperledger 是由 Linux 基金会启动的开源项目，旨在促进区块链技术全球协作，其主要目的是开发可解决企业可扩展性、性能和安全性问题的开源区块链实施。Hyperledger 拥有一个中立的开放成员社区，其中社区成员为 Hyperledger Fabric 积极贡献开发代码，而 Hyperledger Fabric 成为了许多企业区块链项目的基础。

Oracle 是 Hyperledger 成员，Oracle Blockchain 解决方案也基于 Hyperledger Fabric 构建，因此可充分利用开源力量，确保与核心协议互操作。

Hyperledger 生态系统实现增长

Oracle Blockchain Platform 入门

注：为免疑义，本网页所用以下术语专指以下含义：

Oracle专指Oracle境外公司而非甲骨文中国。

相关Cloud或云术语均指代Oracle境外公司提供的云技术或其解决方案。

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什么是云计算？

什么是云存储？

什么是 HPC？

什么是 IaaS？

什么是 PaaS？

什么是区块链技术？ - IBM Blockchain

什么是区块链技术？

区块链是一种不可篡改的共享账本，用于记录交易、跟踪资产和建立信任

区块链的优点

区块链成功从这里开始

IBM《区块链傻瓜书》现已发行第 3 版，已向超过 6.8 万名读者介绍了区块链。

内容：

区块链基础

区块链如何运作

区块链的实践应用：用例

由 Linux 基金会主导的 Hyperledger 项目

第一次区块链应用的十个步骤

区块链技术概述

区块链定义：区块链是一个共享的、不可篡改的账本，旨在促进业务网络中的交易记录和资产跟踪流程。资产可以是有形的（如房屋、汽车、现金、土地），也可以是无形的（如知识产权、专利、版权、品牌）。几乎任何有价值的东西都可以在区块链网络上跟踪和交易，从而降低各方面的风险和成本。

为什么区块链很重要：业务运营依靠信息。信息接收速度越快，内容越准确，越有利于业务运营。区块链是用于传递这些信息的理想之选，因为它可提供即时、共享和完全透明的信息，这些信息存储在不可篡改的账本上，只能由获得许可的网络成员访问。区块链网络可跟踪订单、付款、帐户、生产等信息。由于成员之间共享单一可信视图，因此，您可采取端到端方式查看交易的所有细节，从而增强信心，提高效率并获得更多的新机会。

区块链的关键元素

分布式账本技术

所有网络参与者都有权访问分布式账本及其不可篡改的交易记录。借助这个共享账本，交易只需记录一次，从而消除了传统业务网络中典型的重复工作。

不可篡改的记录

当交易被记录到共享账本之后，任何参与者都不能更改或篡改相关信息。如果交易记录中有错误，则必须添加新交易才能撤消错误，这两个交易随后都是可视的。

智能合约

为了加快交易速度，区块链上存储了一系列自动执行的规则，称为 "智能合约" 。智能合约可以定义企业债券转让的条件，包括有关要支付的旅行保险的条款等等。

区块链如何运作

每个交易发生时，都会被记录为一个数据“区块”

这些交易表明资产的流动情况，资产可以是有形的（如产品），也可以是无形的（如知识产权）。数据区块可以记录您选择的信息：人、事、时、地、数甚至条件（例如食品运输温度）。

每个区块都与其前后的区块连接

随着资产从一地移至另一地或所有权的变更，这些数据区块形成了数据链。数据区块可以确认交易的确切时间和顺序，通过将数据区块安全地链接在一起，可以防止任何数据区块被篡改或在两个现有数据区块之间插入其他数据区块。

交易以区块形式组合成不可逆的链：区块链

每添加一个数据区块都会增强对前一个区块的验证，从而也增强对整条区块链的验证。因此，篡改区块链很容易就会被发现，这也是不可篡改性的关键优势所在。这不但消除了恶意人员进行篡改的可能性，还建立了您和其他网络成员可以信任的交易账本。

区块链技术的优点

需要改变的方面：运营人员常常在保留重复记录和执行第三方验证等方面浪费精力。记录保存系统容易受到欺诈和网络攻击的威胁。有限的透明度会延缓数据验证速度。随着物联网的到来，交易量呈爆炸式激增。所有这些因素都会影响开展业务的速度并侵蚀利润，因此我们需要更好的方法。于是区块链闪亮登场。

更高的信任度

通过使用区块链技术，作为会员制网络中的一员，您可以确信自己收到准确、及时的数据，并且您的机密区块链记录只能与您特别授予访问权限的网络成员共享。

更高的安全性

所有的网络成员都需要就数据准确性达成共识，并且所有经过验证的交易都将永久记录在案，不可篡改。没有人可以删除交易，即便是系统管理员也不例外。

更高的效率

通过在网络成员之间共享分布式账本，可避免在记录对账方面浪费时间。为了加快交易速度，区块链上存储了一系列自动执行的规则，称为“智能合约”。

区块链基础知识五分钟简介

深入了解区块链技术的基础知识：数据块中如何包含代表任何有价值事物的数据，它们如何在不可篡改的数据链中按时间顺序连接在一起，以及区块链与比特币等加密货币之间有何差异。

了解区块链的分散性质如何使其有别于传统的记录保存，探索许可区块链在商业交易中的价值，以及区块链如何使信任和透明度达到新的水平。

食品行业只是通过区块链技术实现转型的行业之一。了解如何在保护网络参与者数据的前提下，追溯食品的种植、收获、运输和加工的时间、地点和方式。

区块链之所以能建立信任，是因为它代表了真实的共享记录。每个人都能相信的数据将有助于推动其他新技术的发展，从而能大幅提高效率、透明度和置信度。

区块链网络的类型

可采用多种方式建立区块链网络。它们可以是公有、私有、许可式区块链网络，或由联盟建立。

公有区块链网络

公有区块链是任何人都可以加入和参与的区块链，如比特币。缺点可能包括需要大量计算能力，交易的私密性极低或根本没有私密性可言，以及安全性较弱。而这些都是区块链的企业用例的重要考虑因素。

私有区块链网络

私有区块链网络与公有区块链网络相似，也是分散的点对点网络。但是，在私有区块链网络中，由一个组织负责管理网络，控制谁获准参与网络，并执行共识协议，维护共享账本。这有助于显著提高参与者之间的信任和信心，具体取决于用例。私有区块链可在企业防火墙后运行，甚至可在企业内部托管。

许可式区块链网络

建立私有区块链的企业通常也会建立许可式区块链网络。需要注意的是，公有区块链网络也可以成为许可式网络。这种模式对获准参与网络和执行特定交易的人员施加限制。参与者需要获得邀请或许可才能加入。

联盟区块链

多个组织可以分担维护区块链的责任。这些预先挑选的组织决定谁可以提交交易或访问数据。如果所有参与者都必须获得许可才能参与，并且对区块链共担责任，那么对于企业而言，联盟区块链是理想之选。

区块链安全性

区块链网络的风险管理系统

在构建企业区块链应用时，必须制定全面的安全战略，通过使用网络安全框架、保证服务以及最佳实践，缓解攻击和欺诈带来的风险。

了解有关区块链安全性的更多信息

区块链用例和应用

IBM Food Trust 通过从海洋一直到超市和餐馆全程跟踪捕捞的每一批海鲜，帮助 Raw Seafoods 增强整个食品供应链的信任度。

INBLOCK 发行了基于 Hyperledger Fabric 的 Metacoin 加密货币，旨在更迅速、更方便、更安全地开展数字资产交易。

利用区块链技术，实现变革性的医疗成果

IBM Blockchain Platform 帮助生态系统改变确保信任、数据来源和效率的方式，从而改善患者治疗和组织盈利能力。

阅读：实现变革性的医疗成果 (PDF, 188 KB)

了解 Golden State Foods 如何利用区块链的不可篡改性，跟踪供应链中的货物，帮助保障食品质量。

Vertrax 和 Chateau Software 推出了第一个基于 IBM Blockchain Platform 的多云区块链解决方案，旨在帮助防止大宗石油和天然气分销的供应链中断。

Home Depot 采用 IBM Blockchain 技术，获取有关发货和收货的共享可信信息，从而减少供应商争议并加速解决争议。

行业区块链

行业领军企业使用 IBM Blockchain 消除摩擦，建立信任，实现新的价值。选择细分行业以了解详细信息。

供应链

医疗保健

政府

零售

媒体和广告

石油和天然气

电信

制造

保险

金融服务

旅游和交通运输 (PDF, 340 KB)

区块链常见问题解答

区块链和比特币有何区别？

比特币是一种不受监管的数字货币。比特币使用区块链技术作为其交易账本。

这段视频说明了两者之间的差异。

IBM Blockchain Platform 与 Hyperledger 有何关系？

IBM Blockchain Platform 由 Hyperledger 技术提供支持。

这种区块链解决方案可以帮助任何开发人员顺利转变为区块链开发人员。

请访问 Hyperledger 网站以了解详细信息。

了解有关 Hyperledger 的更多信息

我可以在自己期望的任何云上进行部署吗？

IBM Blockchain Platform 软件经过优化处理，可以部署在 Red Hat 最先进的企业级 Kubernetes 平台 Red Hat® OpenShift® 之上。

这意味着您可以更灵活地选择在何处部署区块链网络组件，无论是本地、公有云还是混合云架构。

信息图：在自己选择的云环境中进行部署

我需要更多详细信息。可从哪里获得？

如需更详细地了解区块链网络的运作方式以及使用方法，请阅读《分布式账本简介》(Introduction to Distributed Ledgers)。

学习 IBM Developer 上的区块链教程，了解更多信息

探索 IBM Blockchain Platform 的功能，这是唯一完全集成的企业级区块链平台，旨在帮助您加速多机构业务网络的开发、治理和运营。

立即注册，下载 IBM Blockchain Platform 白皮书 (PDF, 616 KB)

获取有关 Hyperledger Fabric 的详细信息，了解其独到之处、为何对业务网络至关重要以及如何开始使用。

访问 IBM Developer 上的 Hyperledger 页面

这份开发人员快速入门指南解释了如何使用 IBM Blockchain Platform Starter Plan 构建入门级区块链网络并开始编写代码。

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区块链解决方案

IBM Blockchain 解决方案

IBM Blockchain Platform 属于领先的 Hyperledger Fabric 平台。区块链创新者可充分利用这一平台，通过 Red Hat® OpenShift® 在任何计算环境中构建、运营、管理和发展区块链解决方案。

了解有关 IBM Blockchain Platform 的信息

区块链咨询

作为顶级区块链服务提供商，IBM Blockchain Services 拥有丰富的专业知识，可帮助您基于最佳技术构建强大的解决方案。超过 1,600 名区块链专家使用来自 100 多个实时网络的洞察，帮助您构建和发展。

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所有 IBM Blockchain 解决方案

采用 IBM Blockchain 解决方案是区块链取得成功的最佳捷径。 IBM 融合了各种网络，使您能够轻松让其他成员加入，共同推动食品供应、供应链、贸易融资、金融服务、保险以及媒体和广告等领域的转型。

查看我们快速发展的区块链解决方案

区块链技术资源

通过艺术诠释区块链技术

我们请来五位对区块链技术知之甚少的艺术家，创作有关区块链主要优点的艺术作品。查看他们的作品，然后在我们最新网络研讨会系列 Blockparty 中，从 IBM 客户和业务合作伙伴那里了解更多信息。

区块链技术博客

网络上有关区块链技术的内容并不缺乏。但对于 100 多万的读者来说，IBM Blockchain Pulse 博客是区块链思想领导力和洞察分析最值得信赖的来源之一。

区块链技术播客

戴上耳机，通过聆听区块链创新者的知识来充实自我。了解区块链技术如何帮助个人重新获得对身份的控制权限、消除全球贫困和减少污染等难题。

区块链技术用例

通过了解创新者如何使用区块链技术 IBM Blockchain Platform 变革业务来获得启发。您可以加入现有的区块链网络，也可以与我们合作创建您自己的区块链网络。

客户成功案例

了解我们的客户如何运用 IBM Blockchain 区块链技术，对组织进行革新，从而获得切实可行的业务成果。

区块链技术后续步骤

浏览我们的参考指南，更深入地了解区块链的各个方面，包括运作方式、使用方法以及实施注意事项。

区块链技术主题

区块链技术的优点

智能合约

面向企业的区块链

区块链安全性

社会公益区块链

区块链和物联网

Hyperledger

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