Bitcoin比特幣與BlockChain區(qū)塊鏈技術(shù)

一、比特幣的歷史

比特幣現(xiàn)在大火，一枚7000多人民幣，遙想當(dāng)年1萬(wàn)枚才買一張價(jià)值25美元的披薩優(yōu)惠券，如果上天能給我回到當(dāng)年的機(jī)會(huì)的話，我一定買買買！??！

比特幣有很高的開采及投資價(jià)值，被我們中國(guó)人搞清楚這個(gè)事情后，于是資本涌入，它不火都不行，搞到現(xiàn)在全世界挖礦主力礦機(jī)算力及比特幣交易基本都集中到中國(guó)來(lái)了，這不得不為我中華上國(guó)洋洋得意啊！

如果你是小白，自然搞不清楚比特幣與挖礦有什么關(guān)系，和區(qū)塊鏈有什么關(guān)系。

這個(gè)需要從比特幣的開天辟地說(shuō)起：

2008 年 10 月 31 日，一個(gè)網(wǎng)名叫中本聰（英文翻譯過(guò)來(lái)滴）的家伙發(fā)布比特幣唯一的白皮書：《Bitcoin：A Peer-to-PeerElectronic Cash System/比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》，拉開了比特幣的序幕。

2009 年 1 月 3 日，中本聰在位于芬蘭赫爾辛基的一個(gè)小型服務(wù)器上挖出了第一批 50 個(gè)比特幣，并記錄下當(dāng)天泰晤士報(bào)的頭版標(biāo)題：“ The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink ofsecond bailout for banks ”。

2010 年 5 月 21 日，第一次比特幣交易：佛羅里達(dá)程序員 Laszlo Hanyecz 用 1 萬(wàn) BTC 購(gòu)買了價(jià)值 25 美元的披薩優(yōu)惠券。這是比特幣的首個(gè)兌換匯率：1: 0.0025 美金。

2010 年 7 月 17 日，第一個(gè)比特幣平臺(tái)成立。

2011 年，開始出現(xiàn)基于顯卡的挖礦設(shè)備。2011 年底，匯率約為 2 美元。

2012 年 9 月 27 日，比特幣基金創(chuàng)立，此時(shí)比特幣價(jià)格為 12.46 美元。

2012 年 11 月 28 日，比特幣產(chǎn)量第一次減半，即每個(gè)新區(qū)塊新幣獎(jiǎng)勵(lì)為25個(gè)。

2013 年 3 月，1/3 的專業(yè)礦工已經(jīng)采用專用 ASIC 礦機(jī)進(jìn)行挖礦。

2013年 4 月 10 日，BTC （比特幣）創(chuàng)下歷史最高價(jià)，266 美元。

2013 年 6 月 27日，德國(guó)會(huì)議作出決定：持有比特幣一年以上將予以免稅，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為此舉變相認(rèn)可了比特幣的法律地位，此時(shí)比特幣價(jià)格為 102.24 美元。

2013 年 10 月，世界第一臺(tái)可以兌換比特幣的 ATM 在加拿大上線。

2013 年 11 月 29 日，比特幣的交易價(jià)格創(chuàng)下 1242 美元的歷史新高，而同時(shí)黃金價(jià)格為一盎司 1241.98 美元，比特幣價(jià)格首度超過(guò)黃金。

2014 年 2 月，全球最大比特幣交易平臺(tái) Mt.Gox 宣告因 85 萬(wàn)個(gè)比特幣被盜而破產(chǎn)并關(guān)閉，造成大量投資者的損失，比特幣價(jià)格一度暴跌。

2014 年 3 月，中國(guó)第一臺(tái)可以兌換比特幣的 ATM 在香港上線。

2014 年 6 月，美國(guó)加州通過(guò) AB-129 法案，允許比特幣等數(shù)字貨幣在加州進(jìn)行流通。

2015 年 6 月，紐約成為美國(guó)第一個(gè)正式進(jìn)行數(shù)字貨幣監(jiān)管的州。

2015 年 10 月，歐盟法院裁定比特幣交易免征增值稅。

2016 年 1 月，×××在京召開了數(shù)字貨幣研討會(huì)，會(huì)后發(fā)布公告宣稱或推出數(shù)字貨幣。

2016 年 7 月 9 日，比特幣產(chǎn)量第二次減半，即每個(gè)新區(qū)塊新幣獎(jiǎng)勵(lì)為12.5個(gè)。

2017年2月4日，比特幣價(jià)格為1008美元/枚。

通過(guò)https://blockchain.info/zh-cn/charts/market-price?timespan=all可以查到比特幣實(shí)時(shí)價(jià)格。

二、區(qū)塊鏈及比特幣的關(guān)系

簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)叫中本聰?shù)募一锔懔艘粋€(gè)開源的很牛的區(qū)塊鏈技術(shù)的系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則，他通過(guò)解數(shù)學(xué)難題的方式創(chuàng)建了第一個(gè)區(qū)塊，并擁有這個(gè)區(qū)塊的記賬權(quán)，這個(gè)區(qū)塊叫創(chuàng)世區(qū)塊，做為創(chuàng)建報(bào)酬，他獲得50個(gè)比特幣及區(qū)塊中所含交易的交易費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)，任何人都可以接入這個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)，大家都通過(guò)解數(shù)學(xué)難題的方式創(chuàng)建新的區(qū)塊并擁有記賬權(quán)，鏈接在第一個(gè)創(chuàng)世區(qū)塊上，然后一個(gè)接一個(gè)向后排，形成一個(gè)區(qū)塊鏈，一但有人率先解出難題，就向所有接入者廣播，當(dāng)成功得到共識(shí)驗(yàn)證后，將創(chuàng)建這個(gè)新的區(qū)塊并擁有這個(gè)區(qū)塊的記賬權(quán)，同樣能得到獎(jiǎng)勵(lì)——50個(gè)比特幣及區(qū)塊中所含交易的交易費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)，不過(guò)比特幣獎(jiǎng)勵(lì)會(huì)約每隔4年減半，到現(xiàn)在只有12.5個(gè)的獎(jiǎng)勵(lì)了。比特幣可以在參與者之間進(jìn)行儲(chǔ)存和流通，它的總數(shù)量固定為2100萬(wàn)枚，約在2140年被挖光，如此這樣形成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)叫比特幣網(wǎng)絡(luò)。

比特幣這么值錢，有臺(tái)電腦按規(guī)則解難題成功就能得到比特幣，錢途一片光明啊！咱不用在這看扯犢子了，扛臺(tái)筆記本開挖?。〔贿^(guò)?。?！如果你只有幾臺(tái)破筆記本還是洗洗睡吧，估計(jì)你解到有流星砸中你的時(shí)候，未必能解開一個(gè)！這活得專業(yè)設(shè)備才行，還得成片?。∫?yàn)榻庖粋€(gè)新的難題需要巨大算力，需要工作量證明（POW），就像挖礦一樣，所以這些專業(yè)設(shè)備叫礦機(jī)（如下圖）。

專業(yè)地說(shuō)：比特幣是基于密碼學(xué)和經(jīng)濟(jì)博弈的一種數(shù)字貨幣，是一個(gè)基于數(shù)字貨幣生態(tài)系統(tǒng)而形成的概念與技術(shù)的集合，也是歷史上首個(gè)經(jīng)過(guò)大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作檢驗(yàn)的數(shù)字貨幣系統(tǒng)。它是區(qū)塊鏈技術(shù)的衍生品，區(qū)塊鏈狹義來(lái)講, 區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義來(lái)講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)：

去中心化：區(qū)塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所有加入這個(gè)系統(tǒng)的電腦中，每一個(gè)都可以是服務(wù)器。

高可靠：因?yàn)槿ブ行幕?，且基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中只要還有一臺(tái)電腦正常工作，服務(wù)就不會(huì)中斷，所以高可靠。

安全性：主要體現(xiàn)在分布式、51%***，即使49%節(jié)點(diǎn)被***或宕機(jī)也不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。

去信任：系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)之間無(wú)需信任也可以進(jìn)行交易，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)和整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作是公開透明的，在系統(tǒng)的規(guī)則和時(shí)間范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)之間無(wú)法欺騙彼此，區(qū)塊鏈實(shí)際上是數(shù)學(xué)方法解決信任問(wèn)題的產(chǎn)物。

集體維護(hù)：系統(tǒng)是由其中所有具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的，系統(tǒng)中所有人共同參與維護(hù)工作。

不可篡改：一致提交后的數(shù)據(jù)會(huì)一直存在，幾乎不可被銷毀或修改。

可追溯：可以追溯區(qū)塊鏈中任何時(shí)期的記錄。

可靠數(shù)據(jù)庫(kù)：系統(tǒng)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有最新的完整數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝，修改單個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)是無(wú)效的，因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)自動(dòng)比較，認(rèn)為最多次出現(xiàn)的相同數(shù)據(jù)記錄為真。

數(shù)據(jù)透明：全網(wǎng)共享賬本，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠存儲(chǔ)全網(wǎng)發(fā)生的歷史交易記錄的完整、一致賬本。

密碼學(xué)技術(shù)：區(qū)塊鏈中使用Hash算法、非對(duì)稱加密、數(shù)字簽名、數(shù)字證書等密碼學(xué)技術(shù)。

源代碼開源：區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定的共識(shí)機(jī)制、規(guī)則等都可以通過(guò)一致的、開源的源代碼進(jìn)行驗(yàn)證。

通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)衍生的新特點(diǎn)：

作品確權(quán)、數(shù)字化證明： 通過(guò)時(shí)間戳、哈希算法對(duì)作品進(jìn)行確權(quán)，證明一段文字、視頻、音頻等存在性、真實(shí)性和唯一性。

四、區(qū)塊鏈的分類：

公有鏈：任何人均可自由參加和退出，比如中本聰發(fā)起的比特幣網(wǎng)絡(luò)。

聯(lián)盟鏈：加入和退出需要經(jīng)過(guò)聯(lián)盟授權(quán)，比如全球多家公司發(fā)起的聯(lián)盟鏈。

私有鏈：權(quán)力完全控制在一個(gè)組織中，比如公司內(nèi)部使用的私有鏈。

五、區(qū)塊和區(qū)塊鏈原理及結(jié)構(gòu)：

區(qū)塊（Block）：由記錄著區(qū)塊大小信息、區(qū)塊頭信息、交易計(jì)數(shù)器、交易具體內(nèi)容等的區(qū)塊文件作為基本存儲(chǔ)單位，記錄著一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的交易和狀態(tài)結(jié)果，是對(duì)當(dāng)前賬本狀態(tài)的一次共識(shí)；

鏈（Chain）：由每個(gè)區(qū)塊頭信息中記錄的上一個(gè)合法區(qū)塊值進(jìn)行鏈接，構(gòu)成一個(gè)以時(shí)間為序的區(qū)塊鏈?zhǔn)钦麄€(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變化的日志記錄。

區(qū)塊鏈（BlockChain):由記錄著區(qū)塊大小信息、區(qū)塊頭信息、交易計(jì)數(shù)器、交易具體內(nèi)容等的區(qū)塊文件作為基本存儲(chǔ)單位，并通過(guò)每個(gè)區(qū)塊頭信息中記錄的上一個(gè)合法區(qū)塊值進(jìn)行鏈接，構(gòu)成一個(gè)以時(shí)間為序的區(qū)塊鏈。

交易（Transaction）:一次操作，導(dǎo)致賬本（區(qū)塊）狀態(tài)的一次改變，如添加一條記錄；

區(qū)塊結(jié)構(gòu)：

區(qū)塊中區(qū)塊頭結(jié)構(gòu)：

區(qū)塊鏈，即區(qū)塊的鏈?zhǔn)芥溄樱?/strong>

六、比特幣網(wǎng)絡(luò)中新區(qū)塊的產(chǎn)生：

創(chuàng)建一個(gè)新區(qū)塊，對(duì)區(qū)塊頭和nonce（挖礦隨機(jī)數(shù)）進(jìn)行哈希運(yùn)算（SHA256(SHA256(Version+HashPreBlock + Merkle_root + Timestamp + Bits + Nonce )) ≤ 難度數(shù)）將所得哈希值與目標(biāo)哈希值（難度數(shù))進(jìn)行比較，這只能通過(guò)一個(gè)接著一個(gè)的嘗試完所有的隨機(jī)數(shù)，直到一個(gè)產(chǎn)生了想要的哈希值的隨機(jī)數(shù)被找到，這個(gè)目標(biāo)值越低就越難找到合適的隨機(jī)數(shù)。如果當(dāng)前nonce值計(jì)算的哈希值小于目標(biāo)哈希值，則挖礦成功。成功后將新區(qū)塊發(fā)送給其它結(jié)點(diǎn)進(jìn)行共識(shí)驗(yàn)證，并繼續(xù)傳播此塊，然后基于這個(gè)區(qū)塊開始尋找下一個(gè)區(qū)塊。

成功創(chuàng)建新區(qū)域?qū)⒌玫絻煞N類型的獎(jiǎng)勵(lì)：1）創(chuàng)建新區(qū)塊的比特幣獎(jiǎng)勵(lì)（總量達(dá)到之前）。2）區(qū)塊中所含交易的交易費(fèi)。

新區(qū)塊每10分鐘出來(lái)一個(gè)塊，每個(gè)區(qū)塊大小是1MB，全網(wǎng)每秒7筆的交易速度（這個(gè)是相當(dāng)?shù)穆?，為了交易安全，每次交易需要等?6個(gè)塊的可信確認(rèn)，導(dǎo)致約1個(gè)小時(shí)的最終確認(rèn)時(shí)間（雙花問(wèn)題引起）。

挖礦就是挨個(gè)測(cè)試nonce值，使得本區(qū)塊的哈希值（markle根）不斷變化，只到找到一個(gè)滿足目標(biāo)的值，這個(gè)區(qū)塊就可以創(chuàng)建，具體步驟如下：

七、區(qū)塊鏈發(fā)展及演進(jìn)

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于化名為“中本聰”（Satoshi Nakamoto）的家伙在2008年發(fā)表的奠基性論文《比特幣: 一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)被很多大型機(jī)構(gòu)稱為是徹底改變業(yè)務(wù)乃至機(jī)構(gòu)運(yùn)作方式的重大突破性技術(shù)。同時(shí)，就像云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)一樣，區(qū)塊鏈技術(shù)并不是單一信息技術(shù)，而是依托于現(xiàn)有技術(shù)，加以獨(dú)創(chuàng)性的組合及創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)以前未實(shí)現(xiàn)的功能。至今為止，區(qū)塊鏈技術(shù)大致經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段，如下圖：

1）技術(shù)起源

• P2P網(wǎng)絡(luò)：是區(qū)塊鏈系統(tǒng)連接各對(duì)等節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)技術(shù)，即“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”或“端對(duì)端”網(wǎng)絡(luò)，是構(gòu)建在互聯(lián)網(wǎng)上的一種連接網(wǎng)絡(luò)。比如P2P下載技術(shù)等，下圖左為P2P網(wǎng)絡(luò)，右為中心化網(wǎng)絡(luò)。

加密：區(qū)塊鏈?zhǔn)褂梅菍?duì)稱加密的公、私鑰對(duì)來(lái)構(gòu)建節(jié)點(diǎn)間信任的。非對(duì)稱加密是指使用公私鑰對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸進(jìn)行加密和解密。公鑰可公開發(fā)布，用于發(fā)送方加密要發(fā)送的信息，私鑰用于接收方解密接收到的加密內(nèi)容。公私鑰對(duì)計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，主要用于加密較少的數(shù)據(jù)。常用的非對(duì)稱加密算法有RSA和ECC。

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：在區(qū)塊鏈系統(tǒng)建設(shè)方面，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式鍵值數(shù)據(jù)均適用。

電子現(xiàn)金（Ecash）：又被稱為數(shù)字貨幣（Digital money）或電子貨幣（Emoney），視為對(duì)現(xiàn)實(shí)貨幣的模擬，涉及用戶、商家和處于中心化地位的銀行或第三方支付機(jī)構(gòu)，比如支付寶。

2）區(qū)塊鏈1.0-數(shù)字貨幣，是轉(zhuǎn)賬、匯款和數(shù)字化支付相關(guān)的密碼學(xué)貨幣應(yīng)用。

2009年1月3日，比特幣網(wǎng)絡(luò)正式上線運(yùn)行。作為一種虛擬貨幣系統(tǒng)，比特幣的總量是由網(wǎng)絡(luò)共識(shí)協(xié)議限定的，沒(méi)有任何個(gè)人及機(jī)構(gòu)能夠隨意修改其中的供應(yīng)量及交易記錄。在比特幣網(wǎng)絡(luò)成功運(yùn)行多年后，部分金融機(jī)構(gòu)開始意識(shí)到，支撐比特幣運(yùn)行的底層技術(shù)——區(qū)塊鏈實(shí)際上是一種極其巧妙的分布式共享賬本及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)價(jià)值傳輸技術(shù)，對(duì)金融乃至各行各業(yè)帶來(lái)的潛在影響甚至可能不亞于復(fù)式記賬法的發(fā)明。

若從其實(shí)質(zhì)分析，區(qū)塊鏈就是一種無(wú)須中介參與，亦能在互不信任或弱信任的參與者之間維系一套不可篡改的賬本記錄的技術(shù)。區(qū)塊鏈1.0的技術(shù)架構(gòu)如下圖：

應(yīng)用層：主要由客戶端完成記賬和轉(zhuǎn)賬功能。

激勵(lì)層：

1. 發(fā)行機(jī)制，以比特幣網(wǎng)絡(luò)為例，目前每10分鐘產(chǎn)生一個(gè)新區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)12.5個(gè)比特幣給礦工，這是貨幣發(fā)行的方式。

2. 分配機(jī)制，來(lái)源于交易費(fèi)用，生成新區(qū)塊的參與者擁有此區(qū)塊的記賬權(quán)，所有交易都需要支付手續(xù)費(fèi)給記錄區(qū)塊的參與者，如果某筆交易的交易費(fèi)用不足，那么將拒絕執(zhí)行。

共識(shí)層：POW（Proof of Work）工作量證明機(jī)制，所有節(jié)點(diǎn)都平等的計(jì)算一個(gè)數(shù)學(xué)難題，最先獲得答案的節(jié)點(diǎn)將獲得這個(gè)區(qū)塊的記錄權(quán)。全網(wǎng)算力同時(shí)形成區(qū)塊鏈的一道防火墻，降低******風(fēng)險(xiǎn)。比特幣在Block的生成過(guò)程中使用了POW機(jī)制，一個(gè)符合要求的Block Hash由N個(gè)前導(dǎo)零構(gòu)成，零的個(gè)數(shù)取決于網(wǎng)絡(luò)的難度值。要得到合理的Block Hash需要經(jīng)過(guò)大量嘗試計(jì)算，計(jì)算時(shí)間取決于機(jī)器的哈希運(yùn)算速度。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)提供出一個(gè)合理的Block Hash值，說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)確實(shí)經(jīng)過(guò)了大量的嘗試計(jì)算，當(dāng)然，并不能得出計(jì)算次數(shù)的絕對(duì)值，因?yàn)閷ふ液侠韍ash是一個(gè)概率事件。當(dāng)節(jié)點(diǎn)擁有占全網(wǎng)n%的算力時(shí)，該節(jié)點(diǎn)即有n/100的概率找到Block Hash。

網(wǎng)絡(luò)層：P2P網(wǎng)絡(luò)又稱點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，是沒(méi)有中心服務(wù)器、依靠用戶×××換信息的分布式互聯(lián)網(wǎng)體系。分布式系統(tǒng)，碰到的第一個(gè)問(wèn)題就是一致性的保障。很顯然，如果一個(gè)分布式集群無(wú)法保證處理結(jié)果一致的話，那任何建立于其上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都無(wú)法正常工作。傳播機(jī)制及驗(yàn)證機(jī)制就是保障分布式系統(tǒng)正常一致工作的。

數(shù)據(jù)層：

1. 數(shù)字簽名：橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）是使用橢圓曲線對(duì)數(shù)字簽名算法（DSA）的模擬，該算法是構(gòu)成區(qū)塊鏈系統(tǒng)的基石。

2. Hash （哈?；蛏⒘校┧惴?/strong>：是信息技術(shù)領(lǐng)域非常基礎(chǔ)也非常重要的技術(shù)。它能任意長(zhǎng)度的二進(jìn)制值（明文）映射為較短的固定長(zhǎng)度的二進(jìn)制值（Hash 值），并且不同的明文很難映射為相同的 Hash 值。MD5 是一個(gè)經(jīng)典的 hash 算法，其和 SHA-1 算法都已被證明 安全性不足應(yīng)用于商業(yè)場(chǎng)景。

3. Merkle樹（又叫哈希樹）是一種二叉樹，由一個(gè)根節(jié)點(diǎn)、一組中間節(jié)點(diǎn)和一組葉節(jié)點(diǎn)組成。最下面的葉節(jié)點(diǎn)包含存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或其哈希值，每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)是它的兩個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)內(nèi)容的哈希值，根節(jié)點(diǎn)也是由它的兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)內(nèi)容的哈希值組成。

4. 非對(duì)稱加密：非對(duì)稱加密是現(xiàn)代密碼學(xué)歷史上最為偉大的發(fā)明，可以很好的解決對(duì)稱加密需要的提前分發(fā)密鑰問(wèn)題。顧名思義，加密密鑰和解密密鑰是不同的，分別稱為公鑰和私鑰。公鑰一般是公開的，人人可獲取的，私鑰一般是個(gè)人自己持有，不能被他人獲取。優(yōu)點(diǎn)是公私鑰分開，不安全通道也可使用。區(qū)塊鏈系統(tǒng)中私鑰可以推算出公鑰，反之則不行。

    

區(qū)塊鏈1.0的典型特征有：

以區(qū)塊為單位的鏈狀數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)：區(qū)塊鏈系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)通過(guò)一定的共識(shí)機(jī)制選取具有記賬權(quán)限的區(qū)塊節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)需要將新區(qū)塊的前一個(gè)區(qū)塊的哈希值、當(dāng)前時(shí)間戳、一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的有效交易及其梅克爾樹根值等內(nèi)容打包成到一個(gè)新區(qū)塊，向全網(wǎng)廣播。由于每一個(gè)區(qū)塊都是與前續(xù)區(qū)塊通過(guò)密碼學(xué)證明的方式鏈接在一起的，當(dāng)區(qū)塊鏈達(dá)到一定的長(zhǎng)度后，要修改某個(gè)歷史區(qū)塊中的交易內(nèi)容就必須將該區(qū)塊之前的所有區(qū)塊的交易記錄及密碼學(xué)證明進(jìn)行重構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)了防篡改。

全網(wǎng)共享賬本：在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)全功能節(jié)點(diǎn)都能夠存儲(chǔ)全網(wǎng)發(fā)生的歷史交易記錄的完整、一致賬本，即對(duì)個(gè)別節(jié)點(diǎn)的賬本數(shù)據(jù)的篡改、***不會(huì)影響全網(wǎng)總賬的安全性。

非對(duì)稱加密：加密密鑰和解密密鑰是不同的，分別稱為公鑰和私鑰典型的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，賬戶體系由非對(duì)稱加密算法下的公鑰和私鑰組成，若沒(méi)有私鑰則無(wú)法使用對(duì)應(yīng)公鑰中的資產(chǎn)。

源代碼開源：區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定的共識(shí)機(jī)制、規(guī)則等都可以通過(guò)一致的、開源的源代碼進(jìn)行驗(yàn)證。

3）區(qū)塊鏈2.0-智能合約，是經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)和金融應(yīng)用的基石

區(qū)塊鏈最早相關(guān)概念是比特幣的發(fā)明者-中本聰在論文中提出，自那以后，區(qū)塊鏈脫離比特幣網(wǎng)絡(luò)，成為一種支持分布式記賬能力的底層技術(shù)，具有去中心化和加密安全等特點(diǎn)。隨著業(yè)界開始認(rèn)識(shí)到區(qū)塊鏈技術(shù)的重要價(jià)值，并將其用于數(shù)字貨幣外的領(lǐng)域，如分布式身份認(rèn)證、分布式域名系統(tǒng)、分布式自治組織等。這些應(yīng)用稱為分布式應(yīng)用（DAPP）。用區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)從零開始構(gòu)建DAPP非常困難，但不同的DAPP共享了很多相同的組件。區(qū)塊鏈2.0試圖創(chuàng)建可共用的技術(shù)平臺(tái)并向開發(fā)者提供BaaS服務(wù)，極大提高了交易速度，大大降低資源消耗，并支持PoW、PoS和DPoS等多種共識(shí)算法，使DAPP的開發(fā)變得更容易。

區(qū)塊鏈2.0的技術(shù)架構(gòu)如下圖：

智能合約：是由事件驅(qū)勱的、具有狀態(tài)的、獲得多方承認(rèn)的、運(yùn)行在一個(gè)可信、共享的區(qū)塊鏈賬本上的，且能夠根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動(dòng)處理賬本上資產(chǎn)的程序。智能合約的優(yōu)勢(shì)是利用程序算法替代人仲裁和執(zhí)行合同，其模型如下圖。

EVM：以太坊虛擬機(jī)，以太坊中智能合約的運(yùn)行環(huán)境。如果做比喻的話智能合約運(yùn)行更像是JAVA程序，JAVA程序通過(guò)JAVA虛擬機(jī)（JVM）將代碼解釋字節(jié)進(jìn)行執(zhí)行，以太坊的智能合約通過(guò)以太坊虛擬機(jī)（EVM）解釋成字節(jié)碼進(jìn)行執(zhí)行。

DAPP：去中心化應(yīng)用，這類應(yīng)用天生具有去中心化、去信任中心的特點(diǎn)，這些應(yīng)用在運(yùn)行時(shí)由用戶行為觸發(fā)而改變其內(nèi)部數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)和應(yīng)用代碼都被記錄在區(qū)塊鏈上，天生具備防人為簒改的特性。

POS：（Proof of Stake）股權(quán)證明，典型的過(guò)程是通過(guò)保證金（代幣、資產(chǎn)、名聲等具備價(jià)值屬性的物品即可）來(lái)對(duì)賭一個(gè)合法的塊成為新的區(qū)塊，收益為抵押資本的利息和交易服務(wù)費(fèi)。提供證明的保證金（例如通過(guò)轉(zhuǎn)賬貨幣記錄）越多，則獲得記賬權(quán)的概率就越大。合法記賬者可以獲得收益。PoS 是試圖解決在 PoW 中大量資源被浪費(fèi)的缺點(diǎn)。惡意參與者將存在保證金被罰沒(méi)的風(fēng)險(xiǎn)，即損失經(jīng)濟(jì)利益。

DPOS：（Delegated Proof-of-Stake）授權(quán)股權(quán)證明機(jī)制，一種股權(quán)證明機(jī)制的新實(shí)現(xiàn)方式，該方式可以對(duì)交易進(jìn)行秒級(jí)驗(yàn)證，并且能夠在更短的時(shí)間內(nèi)提供比現(xiàn)有任何股權(quán)證明系統(tǒng)都更好的安全性。在比特幣網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊的時(shí)間過(guò)后，一個(gè)授權(quán)股權(quán)證明系統(tǒng)(DPOS)能使你的交易得到20%股東的核實(shí)，而在比特幣網(wǎng)絡(luò)聲明交易已幾乎不可逆(6個(gè)區(qū)塊，約1小時(shí))的時(shí)間過(guò)后，在DPOS機(jī)制下，通過(guò)其代表，你的交易已經(jīng)得到100%股東的核實(shí)。

PBFT：（Practical Byzantine Fault Tolerance）拜占庭容錯(cuò)算法。這個(gè)算法在保證活性和安全性（liveness & safety）的前提下提供了(n-1)/3的容錯(cuò)性。

區(qū)塊鏈2.0的典型特征如下：

智能合約：區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的應(yīng)用，是已編碼的、可自動(dòng)運(yùn)行的業(yè)務(wù)邏輯，通常有自己的代幣和專用開發(fā)語(yǔ)言。

DAPP：包含用戶界面的應(yīng)用，包括但不限于各種加密貨幣，如以太坊錢包。

虛擬機(jī)：用于執(zhí)行智能合約編譯后的代碼。虛擬機(jī)是圖靈完備的。

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用的不斷深入，以智能合約、DAPP為代表的區(qū)塊鏈2.0，將不僅僅只是支撐各種典型行業(yè)應(yīng)用的架構(gòu)體系。在組織、公司、社會(huì)等多種形態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)背后，可能都能看到區(qū)塊鏈的這種分布式協(xié)作模式的影子?？梢哉f(shuō)，區(qū)塊鏈必將廣泛而深刻地改變?nèi)藗兊纳罘绞?。區(qū)塊鏈技術(shù)可能應(yīng)用于人類活動(dòng)的規(guī)模協(xié)調(diào)，甚至有人大膽預(yù)測(cè)人類社會(huì)可能進(jìn)入到區(qū)塊鏈時(shí)代，即區(qū)塊鏈3.0。

八、區(qū)塊鏈常見問(wèn)題

問(wèn)：區(qū)塊鏈?zhǔn)钦l(shuí)發(fā)明的，安全么？    
答：區(qū)塊鏈最早相關(guān)概念是比特幣的發(fā)明者-中本聰（化名）在論文中提出，自那以后，區(qū)塊鏈脫離比特幣網(wǎng)絡(luò)，成為一種支持分布式記賬能力的底層技術(shù)，具有去中心化和加密安全等特點(diǎn)。    

問(wèn)：區(qū)塊鏈和比特幣是啥關(guān)系？    
答：比特幣是基于區(qū)塊鏈技術(shù)的一種數(shù)字現(xiàn)金（cash）應(yīng)用；區(qū)塊鏈技術(shù)在比特幣分布式系統(tǒng)中得到應(yīng)用，確保了其在 2009 年上線后在自治情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。    

問(wèn)：區(qū)塊鏈和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是啥關(guān)系？    
答：兩者定位完全不同。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是解決大規(guī)模場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問(wèn)題；區(qū)塊鏈則是在多方（無(wú)需彼此信任）之間提供一套可信的記賬和合約履行機(jī)制。    

問(wèn)：區(qū)塊鏈有哪些種類？    
答：根據(jù)參與者的不同，可以分為公開鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。從功能上看，可以分為以貨幣交易為主的初代區(qū)塊鏈，和支持智能合約和鏈上代碼的新一代區(qū)塊鏈。    

問(wèn)：比特幣區(qū)塊鏈為何要設(shè)計(jì)為每 10 分鐘才出來(lái)一個(gè)塊，快一些不可以嗎？    
答：這個(gè)主要是從公平的角度，當(dāng)某一個(gè)新塊被計(jì)算出來(lái)后，需要在全球的比特幣網(wǎng)絡(luò)內(nèi)公布，臨近的礦工將最先拿到消息并開始計(jì)算，較遠(yuǎn)的礦工則較晚得到通知。最壞情況下，可能需要數(shù)十秒的延遲。為盡量確保礦工們都處在同一起跑線上，這個(gè)時(shí)間不能太短。但太長(zhǎng)了又會(huì)導(dǎo)致每個(gè)交易的“最終”確認(rèn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，目前看，10 分鐘左右是一個(gè)相對(duì)合適的折中。

問(wèn)：比特幣區(qū)塊鏈每個(gè)區(qū)塊大小為何是 1 MB，大一些不可以嗎？    
答：這個(gè)也是折中的結(jié)果。區(qū)塊產(chǎn)生的平均時(shí)間間隔是固定的 10 分鐘，大一些，意味著發(fā)生交易的吞吐量可以增加，但節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證的成本會(huì)提高（hash 處理約為 100 MB/s），同時(shí)存儲(chǔ)整個(gè)區(qū)塊鏈的成本會(huì)快速上升。1 MB，意味著每秒可以記錄（1MB/(10*60)=1.7KB） 的交易數(shù)據(jù)，而一般的交易數(shù)據(jù)大小在 0.2 ~ 1 KB。實(shí)際上，之前社區(qū)也曾多次討論過(guò)改變區(qū)塊大小的提案，但都未被最終接受。    

問(wèn)：（公有鏈情況下）區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾伪ＷC沒(méi)有人作惡的？    
答：區(qū)塊鏈并沒(méi)有試圖保障每一個(gè)人都不作惡，每個(gè)參與者都默認(rèn)在最長(zhǎng)的鏈上進(jìn)行擴(kuò)展。當(dāng)某個(gè)作惡者嘗試延續(xù)一個(gè)非法鏈的時(shí)候，實(shí)際上在跟所有的“非作惡”者進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。因此，當(dāng)作惡者超過(guò)一半（還要保持選擇一致）時(shí)，在概率意義上才能破壞規(guī)則。而失敗，所有付出的資源（例如算力）都將浪費(fèi)掉。

九、區(qū)塊鏈名詞解釋

Bitcoin：比特幣，中本聰發(fā)起的數(shù)字貨幣技術(shù)。

Blockchain：區(qū)塊鏈，基于密碼學(xué)的可實(shí)現(xiàn)信任化的信息存儲(chǔ)和處理技術(shù)。

Chaincode：鏈上代碼，運(yùn)行在區(qū)塊鏈上提前約定的代碼（狀態(tài)機(jī)）。

DAO：Decentralized Autonomous Organization，分布式自治組織，基于區(qū)塊鏈的按照智能合約聯(lián)系起來(lái)的松散眾籌群體。

Distributed Ledger：分布式記賬本，大家都認(rèn)可的去中心化的賬本記錄平臺(tái)。

DLT：Distributed Ledger Technology。

DTCC：Depository Trust and Clearing Corporation，存托和結(jié)算公司，全球最大的金融交易后臺(tái)服務(wù)機(jī)構(gòu)。

EVM：以太坊虛擬機(jī)。

Fintech：Financial Technology，跟金融相關(guān)的（信息）技術(shù)。

Hash：哈希算法，任意長(zhǎng)度的二進(jìn)制值映射為較短的固定長(zhǎng)度的二進(jìn)制值的算法。

Lightning Network：閃電網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)鏈外的微支付通道來(lái)增大交易吞吐量的技術(shù)。

Nonce：密碼學(xué)術(shù)語(yǔ)，表示一個(gè)臨時(shí)的值，多為隨機(jī)字符串。

P2P：點(diǎn)到點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)地位均等，不存在中心化的控制機(jī)制。

PoW：Proof of Work，工作量證明，在一定難題前提下求解一個(gè) SHA256 的 hash 問(wèn)題。

Smart Contract：智能合約，運(yùn)行在區(qū)塊鏈上提前約定的合同；

Sybil Attack（女巫***）：少數(shù)節(jié)點(diǎn)通過(guò)偽造或盜用身份偽裝成大量節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)分布式系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行破壞。

SWIFT：Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunication，環(huán)球銀行金融電信協(xié)會(huì)，運(yùn)營(yíng)世界金融電文網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)銀行和金融機(jī)構(gòu)。

挖礦：通過(guò)暴力嘗試來(lái)找到一個(gè)字符串，使得它加上一組交易信息后的 hash 值符合特定規(guī)則（例如前綴包括若干個(gè) 0），找到的人可以宣稱新區(qū)塊被發(fā)現(xiàn)，并獲得系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)的比特幣。

礦工：參與挖礦的人或組織。

礦機(jī)：專門為比特幣挖礦而設(shè)計(jì)的設(shè)備，包括 GPU、專用芯片等。

礦池：采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式來(lái)集中算力進(jìn)行挖礦，對(duì)產(chǎn)出的比特幣進(jìn)行分配。

市場(chǎng)深度：未成交的交易，衡量市場(chǎng)承受大額交易后匯率的穩(wěn)定能力。

圖靈完備：指一個(gè)機(jī)器或裝置能用來(lái)模擬圖靈機(jī)（現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的雛形）的功能，圖靈完備的機(jī)器在可計(jì)算性上等價(jià)，在可計(jì)算理論中，當(dāng)一組數(shù)據(jù)操作的規(guī)則（一組指令集，編程語(yǔ)言，或者元胞自動(dòng)機(jī)）滿足任意數(shù)據(jù)按照一定的順序可以計(jì)算出結(jié)果，被稱為圖靈完備（turing complete）。