区块链介绍性笔记

区块链介绍性笔记

区块链（BlockChain）是块（Block）和链（Chain）的直译。 每个区块存储指定时间段内的交易数据。 并通过密码学，形成一个不可篡改的分布，由所有成员共享。 形成分类帐。

区块链中的交易是一种去中心化的机制。 区块链的特点是：分布式存储、数据可追溯、不可篡改、去中心化。

哈希：将一串明文数据加密成一串密文，密文就是加密后的哈希。

(1)同一数据加密生成的HASH相同；

(2) 明文可以得到一个唯一的哈希值，但是哈希值不能反转明文； （非对称算法）

挖矿的过程就是哈希的过程。

什么是挖矿？ 就是找到某个Nonce，使得生成的hash值前面有4个0，即满足系统给定的难度。 匹配Nonce的过程就是挖矿过程。

Block：存储当前时间的交易信息（交易地址、发送的比特币）；

区块链：将区块一个一个串联起来，后面的区块存储前一个区块的哈希值。

创世区块：最后一个哈希值为0的第一个区块（没有前一个哈希，高度为0）。

POW：工作量证明

POS：权益证明

DPOS：委托权益证明

比特币简介：

比特币是新一代加密数字货币，通过计算（挖矿）产生

交易过程具有安全、隐私、可追溯、不可篡改等特点

比特币以区块链为底层技术实现了上述特性

比特币：完全去中心化，有一定数量（2100万枚），匿名记账

比特币区块：每个区块的大小限制为1M，每笔交易约250字节，因此每个区块最多可容纳4000笔交易。 由于每个批准区块的平均生成时间为 10 分钟，这意味着每秒只能处理 7 笔交易。

Merkle根节点：Merkle树

在重叠加密方式中，即使不知道所有的数据，只需要知道这样一个Merkle树根，就可以知道数据是否被篡改过。

比特币双花：

每笔交易都需要确认对应比特币之前的状态。 如果之前已经标记为花费，新的交易将被拒绝； 如果诈骗者使用网络延迟相同的金额在不同的计算机上花费两次。

如果下一个矿工选择在A的基础上继续记账，A分支会比B分支长。根据区块链的规则，最长的分支会被认可。

比特币缺陷和解决方案：

缺陷：交易效率低，交易确认时间长；

解决方案：

（区块链1.0时代）

(1) BCH比特币扩容；

（区块链2.0时代）

（2）ETH每挖一个ETH奖励5个以太币，平均每10S左右出一个块；

（区块链3.0时代）

(3) EOS每秒(10,000/s100,000/s) EOS将使用并发机制来扩展网络，可能达到每秒数百万笔交易。

缺陷：POW共识机制导致高能耗

解决方案：

(1) 股权证明（POS）

(2) 委托股权证明（DPOS）

缺陷：区块和区块链账本的容量问题

解决方案：

(1) SPV轻钱包

(2) 网络钱包

(3) 防止粉尘交易

缺陷：比特币不是图灵完备的

解决方案：

(1) V1.0：比特币点对点金融支付

(2) V2.0：引入智能合约，ETH为代码，主要结合“金融”领域

(3) V3.0：区块链与商业应用的结合，以EOS为代表

缺陷：安全问题、分散的问责制问题。

分布式账本->EVM虚拟机（用于分析智能合约）->solidity合约编程语言->truffle智能合约开发框架->web3.js工具->back-set工具

区块链开发：

V1.0:

2008 年中本聪比特币白皮书

2009 比特币创世块生成

2010 10,000 比特币换 1 个披萨

V2.0：2013~2014以太坊（图灵完备支持），2015 R3成立

V3.0：2018 EOS等

区块链技术：

(1) 区块链底层； （2）智能合约（超级账本、以太坊） （3）掌握区块链技术原理

区块链的分类：（1）公有链； (2) 私有链； (3) 联盟链；

解决的问题：（1）价值转移；

区块链架构模型：

区块链链结构：

区块头：

链式结构：

哈希函数：

(1) 确定性的； (2) 单向； (3) 隐身； (4) 防篡改； (5) 防碰撞

执行：MD系列； SHA系列：推荐使用SHA256、SHA3；

区块链核心技术：

密码学和数字签名用于身份地址识别

共识算法用于工作量证明，分布式存储技术用于存储交易记录和区块，分布式网络技术用于网络通信和节点发现。

区块链是分布式数据库、加密货币和智能合约的基础；

区块链是一个具有特定结构的数据库，一个有序的反向链表

块按插入顺序存储，每个块都连接到前一个块

快速获取链上最新区块，通过hash高效检索出块

工作量证明：

工作的结果作为数据加入区块成为区块；

完成这项工作的人也将获得奖励（即挖矿获得比特币）；

整个“努力工作并证明”机制称为工作量证明。

为什么要哈希算法？

不可逆：无法从哈希值恢复原始数据，哈希不是加密

唯一性：对于一个特定的数据，只能有一个hash，这个hash是唯一的

防篡改：更改输入数据中的一个字节会导致完全不同的输出哈希

哈希算法特点：

正向传输，给定明文和哈希算法，在有限的时间和有限的资源内计算出哈希值

逆向难度：鉴于哈萨克斯坦的市值，在有限的时间内很难逆向明文

输入敏感：原来的输入信息修改了一点信息，生成的哈希值应该看起来很不一样

冲突避免：很难找到两个不同的明文使得它们的哈希值一致

交易机制：

区块链可以安全可靠地存储交易结果

在区块链中，交易一旦创建，任何人都无法修改或删除

交易由一些输入和输出组成

数字货币的地址和身份：

一些识别交易输出所有者的方法，称为身份

在比特币中，身份是一对（或多对）公钥和私钥

所谓地址无非是将公钥以人类可读的形式表达出来

公钥密码术使用一对密钥：公钥和私钥

公钥不是敏感信息，可以与他人共享。 但是比特币采用的加密，私钥永远不是真的，不能告诉别人； 只有拥有者才能知道私钥，能够识别、认证和证明拥有者身份的就是私钥。

总结：笔者在写这篇文章时正在研究区块链。 作为区块链圈的新人比特币采用的加密，我会持续记录相关技术和笔记。