区块链重点总结

标签：高度   货币   关节   有用   资源   数据   统一   非对称加密   验证   

区块链是一种共享的分布式数据库技术，结构特征如下：

1.一个分布式的链接账本，每个账本就是一个“区块”；
2.基于分布式的共识算法来决定记账者；
3.账本内交易由密码学签名和哈希算法保证不可篡改；
4.账本按产生的时间顺序链接，当前账本含有上一个账本的哈希值，账本间的链接保证不可篡改；
5.所有交易在账本中可追溯。

区块链分类：

1.公有链：任何人均可自由参加和退出

• 比特币和以太坊等就是典型的公有链
  2.联盟链：加入和退出需要经过联盟授权
• 盟链适合于机构间的交易、结算或清算等B2B场景。例如在银行间进行支付、结算、清算的系统就可以采用联盟链的形式，将各家银行的网关节点作为记账节点，当网络上有超过2/3的节点确认一个区块，该区块记录的交易将得到全网确认。
  3.私有链：权力完全控制在一个组织中
• 私有链的应用场景一般是企业内部的应用，如数据库管理、审计等

核心技术

共识层：POW
网络层：P2P网络、传播机制、验证机制
数据层：区块数据、链式结构、数字签名、哈希函数、非对称加密、Merkle树

区块+链

• 从技术上来讲，区块是一种记录交易的数据结构，反映了一笔交易的资金流向。系统中已经达成的交易的区块连接在一起形成了一条主链，所有参与计算的节点都记录了主链或主链的一部分。
• 每个区块由区块头和区块体组成，区块体只负责记录前一段时间内的所有交易信息，主要包括交易数量和交易详情；区块头则封装了当前的版本号、前一区块地址、时间戳（记录该区块产生的时间，精确到秒）、随机数（记录解密该区块相关数学题的答案的值）、当前区块的目标哈希值、Merkle数的根值等信息。从结构来看，区块链的大部分功能都由区块头实现。
• 概括来看，一个区块包含以下三部分：交易信息、前一个区块形成的哈希散列、随机数。
• 交易信息是区块所承载的任务数据，具体包括交易双方的私钥、交易的数量、电子货币的数字签名等；前一个区块形成的哈希散列用来将区块连接起来，实现过往交易的顺序排列；随机数是交易达成的核心，所有矿工节点竞争计算随机数的答案，最快得到答案的节点生成一个新的区块，并广播到所有节点进行更新，如此完成一笔交易。

哈希函数

• 哈希函数可将任意长度的资料经由Hash算法转换为一组固定长度的代码，原理是基于一种密码学上的单向哈希函数，这种函数很容易被验证，但是却很难破解。通常业界使用y =hash(x)的方式进行表示，该哈希函数实现对x进行运算计算出一个哈希值y。
• 常使用的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384及SHA-512等。

Merkle树

• Merkle树是一种哈希二叉树，使用它可以快速校验大规模数据的完整性。在区块链网络中，Merkle 树被用来归纳一个区块中的所有交易信息，最终生成这个区块所有交易信息的一个统一的哈希值，区块中任何一笔交易信息的改变都会使得Merkle 树改变。

非对称加密

• 非对称加密算法是一种密钥的保密方法，需要两个密钥：公钥和私钥。
• 公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密，从而获取对应的数据价值；如果用私钥对数据进行签名，那么只有用对应的公钥才能验证签名，验证信息的发出者是私钥持有者。
• 因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫做非对称加密算法，而对称加密在加密与解密的过程中使用的是同一把密钥。

P2P网络

• P2P网络（对等网络），又称点对点技术，是没有中心服务器、依靠用户群交换信息的互联网体系。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能。
• P2P网络其具有去中心化与健壮性等特点。

共识机制

• 共识机制，就是所有记账节点之间如何达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。目前主要有四大类共识机制：PoW、PoS、DPoS和分布式一致性算法。
• 重点看一下POW
• PoW机制，也就是像比特币的挖矿机制，矿工通过把网络尚未记录的现有交易打包到一个区块，然后不断遍历尝试来寻找一个随机数，使得新区块加上随机数的哈希值满足一定的难度条件。找到满足条件的随机数，就相当于确定了区块链最新的一个区块，也相当于获得了区块链的本轮记账权。矿工把满足挖矿难度条件的区块在网络中广播出去，全网其他节点在验证该区块满足挖矿难度条件，同时区块里的交易数据符合协议规范后，将各自把该区块链接到自己版本的区块链上，从而在全网形成对当前网络状态的共识。
• 优点：完全去中心化，节点自由进出，避免了建立和维护中心化信用机构的成本。只要网络破坏者的算力不超过网络总算力的50%，网络的交易状态就能达成一致。
• 缺点：目前比特币挖矿造成大量的资源浪费；另外挖矿的激励机制也造成矿池算力的高度集中，背离了当初去中心化设计的初衷。更大的问题是PoW机制的共识达成的周期较长，每秒只能最多做7笔交易，不适合商业应用。

区块链重点总结

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