区块链知识点杂记（不全面）

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区块链技术是一种去中心化、无需信任的分布式数据库技术解决方案。 数据库由参与系统的所有节点共同维护，具有去中心化、不可篡改、透明、安全等特点。

区块链利用区块链数据结构验证和存储数据，利用分布式节点共识算法产生和更新数据，利用密码学技术保证数据传输和访问控制的安全，利用自动化脚本代码组成的智能。 一种新的分布式基础设施和计算范式，使用合约来编程和操​​作数据。

目前，区块链被众多大型机构称为彻底改变机构业务乃至运营模式的重大突破性技术。 在金融、物联网、公益、医疗健康、供应链等领域，越来越多的企业和组织开始探索区块链在行业的应用前景，规划基于区块链的数据流通路线图技术。

分散的

现代软件系统主要采用两种架构：分散式架构和集中式架构

在集中式系统中，集中式模块连接所有其他模块； 而去中心化系统没有中心节点，每台计算机直接向其他没有中心节点的计算机提供相关资源（如计算能力、存储空间、数据等）。 服务和网络带宽），任何节点既是资源提供者又是用户。 当在系统中可以找到可以直接关闭系统的部件时，该系统属于集中式系统； 否则，它属于去中心化系统。

点对点的交易、协调和协作是在没有第三方干预的情况下实现的。 在区块链系统中，任何组织或个人都无法控制全局数据，任何节点停止工作都不会影响系统的整体运行。 这种去中心化的网络将大大提高数据安全性。

去中心化系统的优势

建立在多台计算机上的去中心化系统具有以下主要优点：

更多的计算能力

计算能力表示为系统中所有互连计算机的能力总和

更低的花费

构建、维护和运行超级计算机的成本将远高于同等容量的去中心化系统

更好的可靠性

如果一个计算机节点崩溃了，整个系统仍然可以工作，影响很小，因为其他节点可以接管坏节点的工作

自我成长

可以通过添加新计算机来提高去中心化系统的计算能力

密码学

密码学技术是区块链的核心技术之一。 目前的区块链应用中使用了很多现代密码学的经典算法比特币私钥随机碰撞，主要包括：哈希算法、对称加密、非对称加密、数字签名等。

HASH汇总算法

HASH算法的目的是为不同的输入产生唯一的固定长度的输出。 HASH算法具有三个特点：第一，不同的输入数据产生的输出数据一定是不同的； 第二，输入数据的微小变化会导致输出的巨大差异； 第三，给定已知输出数据，原始输入无法恢复数据。 常用的SHA-256算法是对任意长的数据序列输出256位的数据。 在实际使用中，使用SHA256对区块链的每个区块数据进行HASH汇总，以防止篡改。 区块数据的HASH值校验。

对称加密算法

对称加密算法使用加密密钥对原始数据进行加密，然后将加密后的密文发送给接收方，接收方使用相同的密钥和相同算法的逆算法对密文进行解密，恢复为原始数据. 在对称加密算法中，只使用一个密钥，发送方和接收方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就需要解密方事先知道加密密钥。

非对称加密算法

一个非对称加密算法需要两个密钥：公钥（Public Key）和私钥（Private Key）。 公钥和私钥是一对。 如果数据是用公钥加密的，只有对应的私钥才能解密； 如果数据是用私钥加密的，那么只有对应的公钥才能解密数据。 解密。 实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥比特币私钥随机碰撞，将其中一个作为公钥公开给对方； 乙方获得公钥后，用该公钥对机密信息进行加密后发送给甲方； 甲方将使用自己保存的另一把私钥对加密信息进行解密。

数字签名算法

区块链技术中使用的数字签名技术用于验证信息的完整性和真实性。 基本过程如下：发送方对需要签名的原始数据进行HASH汇总，然后用私钥对汇总信息进行加密，与原始数据结合。 一起发送给收件人。 接收方只能用发送方的公钥对加密后的摘要信息进行解密，然后使用相同的HASH函数为接收到的原文生成摘要信息。 如果与解密后的摘要信息相同，则说明接收到的信息是完整的。 在传输过程中没有被修改过，否则说明信息被修改过，所以数字签名可以验证信息的完整性。 另外，信息发送方拥有私钥，并不公开，因此只有发送方自己才能根据自己的私钥构造签名信息，可以保证签名的真实性。

哈希算法

无论输入数据的大小和类型如何，散列函数都会将输入数据转换为固定长度的输出。

哈希算法的特点

1.可以为任何类型的数据快速创建哈希值。

2. 确定性——相同的输入必然产生相同的哈希值； 相反，不同的输入必须产生不同的输出。

3. 伪随机——当输入数据发生变化时，返回的哈希值也会发生变化，并且与之前不同，这种变化是不可预测的。 也就是说，不能从输入中预测散列值。

4. 单向——无法从得到的哈希值中推导出原始数据。

5、防碰撞：不同输入产生相同哈希值的概率很小

哈希拼图

根据当前难度值，寻找一个合适的随机数（Nonce），使区块头中每个元数据的双SHA256哈希值小于或等于目标哈希值。 比特币通过灵活调整随机数搜索的难度值，将区块的平均生成时间控制在10分钟左右。

分布式存储

区块链是点对点网络上的分布式账本，每个参与的节点都会独立完整地存储和写入区块数据信息。

分布式存储相对于传统集中式存储的优势主要体现在两个方面：

1、数据信息在每个节点都有备份，避免单点故障导致数据丢失。

2. 每个节点上的数据独立存储，有效避免恶意篡改历史数据。

智能合约

智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易。 只要一方达到约定的预设目标，合约就会自动执行交易，交易具有可追溯性和不可逆性。 具有透明、可信、自动执行、强制履行等优点。

智能合约是区块链的核心组成部分。 它们是时间驱动的、有状态的计算机程序，运行在可复制的共享区块链数据分类账上。 它们可以处理数据，接受、存储和发送价值，以及控制和管理各种链上智能资产等功能。 作为一种嵌入式程序化合约，智能合约可以内置于任何区块链数据、交易和资产中，形成可编程控制的软件定义系统、市场和资产。 智能合约为传统金融的发行、交易、创设和管理提供了创新的解决方案，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着重要作用。

智能合约在各方签署后，以程序代码的形式附加到区块链数据（如一笔比特币交易）中，通过P2P网络传播和验证后记录在区块链的特定区块中由节点。

智能合约的特点是自治、自给自足和去中心化。 自治意味着合同一旦开始就自动执行，无需其他签署方的干预。 自给自足是合约通过改善服务或发行资金来获取资金，并在需要时使用这些资金的能力。 去中心化是指智能合约是通过程序代码的去中心化存储和验证来保证执行的合约，而不是一个中心化的实体，可以保证合约的公平公正。

区块链和智能合约的主要发展趋势是从自动化到智能化。 当今各类智能合约的本质是基于预定义的场景响应“if-then”类型的条件规则，可以满足当前自动化交易和数据处理的需求。 未来的智能合约应该基于未知场景的“what-if”进行推演，能够自主决策，真正实现“智能”合约的飞跃。

矿业

挖矿是相互竞争的区块的合法记账权，一个区块的记账权只有通过一定的工作量证明才能获得。 用计算机反复计算区块头，直到得到满足要求的解，你就可以获得这个区块的记账权，即你挖到了一个矿。

具体方法：使用SHA256算法不断计算区块头和一个随机数Nonce，直到计算出一个小于或等于预设值Bits的哈希值。 第一个找到Nonce解的矿工将获得该区块的记账权，并将该区块广播给系统供其他节点验证。

挖矿难度由比特币网络自动调整，以达到每十分钟出一个块的平衡。

区块链的建立

1. 新交易广播到全网节点

2. 每个节点将交易写入区块

3. 每个节点对新区块进行计算，寻找工作量证明方案

4. 当节点找到工作量证明方案时，将打包好的区块广播给全网

5. 其他节点收到广播后的区块进行验证。 只有在所有交易都被验证为有效且未被使用后，才能批准区块

6. 各节点使用本区块的哈希值作为父哈希值计算下一个区块，表明该节点认可该区块有效

注意：一般来说，一笔交易至少需要经过6次确认（这个区块之后产生的一个区块为确认），才能被认为是区块链上的合法交易。

区块链公链的种类

意味着任何个人或团体共享一条区块链，只要连接到这条链上，就可以在这条链上发送交易，交易可以被区块链有效确认，任何团体或个人都可以参与其共识过程. 它是完全去中心化的，分布式系统中的每个节点都可以参与数据的读写、验证和共识过程。

联盟链

是指共识过程由某些预先选定的节点控制的区块链。 行业集体首先指定多个预选节点作为记账人，每个区块的产生由所有预选节点共同决定（预选节点决定区块链共识），其他节点只能对区块链上的交易负责, 但不参与共识过程。 是部分去中心化的。

私链

它仅使用区块链技术记账，不对外开放。 对象可以是公司，也可以是个人，只有这个人拥有这条区块链的写权限。 既适用于区块链的特性，又能保证安全性。 通常在特定组织内用于内部数据管理和审计。

区块链的特点 区块链的瓶颈 区块链在金融应用的五大场景中的应用 数字货币：提高货币发行的便利性 金融服务：减少人为干预，降低成本和运营风险 证券发行和交易：实现实时资产转移，加速交易结算 客户征信与反欺诈：降低法律法规成本，预防金融犯罪 其他应用场景 存在证明：由于区域性不可篡改，区块链可以应用于存在证明。 如果把过去的某个状态存储在区块链上，未来就可以证明这个状态在过去确实存在过。 智能合约：将智能合约部署在区块链上。 合同的内容是事先确定的。 当达到合约中的某个条件时，自动触发合约。 执行合同内容可以避免现实生活中合同执行的一些苛刻条件。 在无需信任的环境中执行合同。 身份验证：智能合约可以存储个人身份信息，保存现有的身份状态。 一旦身份信息被篡改，就会触发某些条款，身份拥有者就会知道。 预测市场：例如Augur是一个基于区块链技术的去中心化预测市场平台。 任何人都可以随时访问 Augur，这可以消除中心化服务器的风险。 电子商务：将比特币不受监管的模式应用到电子商务中，这种模式的应用不仅可以消除冗余环节，还可以实现市场和谐。 社交传播：Gems，一个去中心化的传播平台，试图打破现有的社交媒体模式。 不仅社交公司可以赚钱，用户也可以从中受益。 文件存储：基于区块链的存储技术将直接冲击甚至颠覆传统的云计算架构。 区块链的高冗余存储、去中心化、高安全性和隐私保护等特性使其适用于重要隐私的存储和保护，避免因中心化机构受到攻击或权限不当造成的大规模数据丢失或泄露。 数据验证：区块链数据带有时间戳，由共识节点验证记录，不可篡改和伪造，使得区块链广泛应用于各种数据公证和审计场景。 选举投票：投票是区块链在政治事务中的代表性应用。 基于区块链分布式共识验证和不可篡改的特点，可以低成本、高效率地实现政治选举、股东投票等功能，也支持个人对特定议题进行投票。 区块链未来发展趋势

（1）行业渗透：虽然区块链的底层架构源自比特币，但作为一种通用技术，区块链正加速从数字货币向其他领域渗透，并与各行业创新融合。 目前，金融服务、数字资产、慈善公益等行业纷纷投入区块链应用探索，利用日志存储、信息溯源等特性，改变原有不公开透明的问题。业中的交易。 . 医疗、健康等涉及大规模数据交互的行业，必将通过区块链技术实现数据的可信交易，打破现有的利益壁垒，打造全新的数据行业内外安全共享生态；

（2）多中心化：区块链的核心不是“为了去中心化而放弃中心化管理”，而是构建多方信任机制。 未来，随着跨链技术的不断发展，区块链的架构将演化为多方参与的可信体系。 即在多方信息不对称、背景不明朗的情况下，构建多方信任合作依托的新生态。

（三）技术融合：以云计算、大数据、物联网为代表的新一代信息技术正在渗透到各行各业。 未来区块链的发展将以技术融合为切入点，共同解决单一技术的短板和难点，拓展应用场景，降低应用成本。 以区块链与物联网的结合为例，物联网是互联网在实体经济中的延伸，物品之间的信息交换和通信是通过计算机技术实现的。 区块链系统是典型的点对点网络，具有分布式、异构的特点。 它天然适用于为物联网中的各个主体建立共识机制，制定交互规则，构建去中心化控制的交易网络。 因此，如何通过区块链与其他技术的融合实现产业创新，将成为区块链未来发展的重要课题。

（4）标准规范：企业应用将是未来区块链的主战场，联盟链将成为主流方向。 与公链不同，在企业级应用中，人们不仅仅关注通过软件和算法构建信任基础，更重要的是如何基于共识机制、权限管理、智能合约等构​​建共识机制。基于用户体验和业务需求。 次元生态规则。 面对不断发展的区块链技术，应同时考虑相应的技术标准和法律法规，增加区块链的公信力，建立区块链应用指南，加强监管，防范风险。