区块链概念总论.docx
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1、区块链概念总论区块链总体介绍1.1 区块链概览1.1.1 历史背景人们总说“历史总是惊人的相似”,在聊区块链之前我们先回顾一下历史,其实区块链解决的问题在历史上已经演绎过了:历史上的拜占庭帝国,位于如今土耳其的伊斯坦布尔,是东罗马帝国的首都。战争时期,拜占庭的军队分散开来围攻敌军的城市(如下图),各队伍的将军们必须达成一致的共识,决定什么时间攻城,只有一半以上的军队同时发起进攻,才能获得胜利。问题是:(1)这些将军在地理上是分隔开来的,将军与将军之间只能靠信差传消息;(2)军中存在间谍,间谍可以欺骗某些将军采取跟共识不一致的行动。如果叛徒达到了这一目的,则任何攻击行动都是注定要失败的,所以,拜
2、占庭将军问题本质是共识互信问题。“拜占庭将军问题”延伸到生活中来,其内涵可概括为:在互联网大背景下,当需要与不熟悉的对方进行价值交换活动时,人们如何防止被欺骗。进一步延伸到技术领域中来,其内涵可概括为:在缺少可信任的中央节点和可信任的通道的情况下,分布在中的各个节点应如何达成共识。1.1.2概念区块链,是指通过去中心化(或多中心)和去信任的方式集体维护一个分布式可信数据库的技术方案。参与该系统中的任意多个节点,把一段时间系统内信息交流的数据,通过密码学算法处理录到一个数据块,并且生成该数据块的指纹用于链接下个数据块和校验,系统所有参与节点来共同认定记录的真伪。区块链是一种类似于非关系型数据库的
3、技术解决方案统称,并不是某种特定技术,开发者可以通过多种程序语言和架构来实现区块链技术。1. 1.3区块链为什么会成为中国的国家战略“中共中央政治局2019年10月24日下午就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习。中共中央总书记在主持学习时强调,区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。我们要把区块链作为核心技术的重要突破口,明确主攻方向,加大投入力度,着力攻克一批关键核心技术,加快推动区块链技术和产业创新发展J-摘自“新华社北京10月25日电”1. 1.4我国发展区块链的优势在众多前沿科技中,我国在和区块链领域同其他国家处在同一起跑线上,共同制定行业标准和技术指标,
4、壁垒较少;区块链技术是基于互联网的,中国的互联网普及率和基础设施比较领先,为区块链发展提供了良好的基础;区块链技术未来会广泛应用在几乎所有业务系统中,通过大力发展区块链,真正靠创新来建设中国主导的世界级的基础设施、技术标准和应用。1.2 区块链的分类、特征1.3 .1区块链分类区块链分为公有链和许可链,二者底层技术逻辑相似,但是工作原理相差巨大。目前全世界公有链的应用全部都是虚拟币(如:比特币),无一例外,可默认公有链≈虚拟币。在中国,虚拟币不符合金融监管要求(即使是无币公有链也不符合),公有链中国主要发展追踪技术,协助发现犯罪记录。1.2.2特征公有链:对所有人开放,所有交易透明
5、可追溯,任何人都能加入并匿名发布信息,匿名、去中心化等都是公有链的特点完全分布式,维持成本高,依赖于内建激励安全由共识机制和加密算法保证保存的数据越有价值,越要审视其安全性、交易成本和系统扩展性应用:比特币、以太坊等虚拟数字货币;每秒3-30次数据写入,效率偏低,除少数金融业务外,公有链很难在企业级需求上进行应用,因为:公有链用户众多,效率低下;(举例:搜索一个比特币,返回结果需要至少20分钟,无法满足企业业务响应需求)一旦应用到企业上,内部运转逻辑就很难调整,不符合企业灵活多变的商业环境。私有链:使用范围限于一个公司范围类数据,访问受限,提供更好的隐私保护交易速度快,成本低利用区块链的不可篡
6、改性,防止篡改数据改善可审计性,不完全解决信任问题每秒1000次以上数据写入应用:公证、特定机构的内部数据管理与审计。联盟链:授权公司和组织才能加入网络,做到很好的节点间的连接参与共识,写入和查询数据通过授权控制,满足监管需求低成本维持运行、交易处理速度快、成本低、有很好的扩展性开发者在共识下可更改协议和修改数据每秒1000次以上数据写入应用:R3、超级账本、Ripple等金融领域交易。1.4 区块链关键技术共享账本:可以在多个站点、不同地理位置或者多个机构组成的网络里进行分享的数据库,区块链网络中每个节点都有相同的账本;隐私安全:加密算法、哈希算法、非对称加密算法、通信网络、高冗余存储等;智
7、能合约:自动执行合约条款的程序;基于公钥体系加解密、签名和验证机制,数字证书;共识机制——主要有四种:比特币使用POW,以太坊使用POS,比特股使用DPOS,验证池(后续介绍公有链的板块中,会有详细的共识机制介绍)。2公有链(虚拟币)2. 1P2P交易机制新产生的交易需求,广播到所有节点;每个节点把该笔交易收集到一个区块中,将账户地址、交易信息等进行hash打包,同时遍历hash值(详见PoW/PoS机制);当某节点得出的hash与系统要求匹配时,该节点将获得这一轮的记账权,并将它生成的区块广播到所有节点;全网节点对该hash和区块内容进行验证,当该区块包含的交易验证有
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