比特币——区块链

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区块链：实时记录所有交易的去中心化公共数据库。在区块链上进行支付时，全网计算机联合查询区块链数据比特币区块链浏览器查询，共同验证支付交易是否有效。付款确认后，写入区块链，生成不可变记录。

Block：块大小为1M，包括父哈希、Merkle根、时间戳、难度目标、随机数。在程序中，大约每 10 分钟添加一个区块，该区块就是当前的账本区块。如果矿工的操作高于这个时间，那么下次难度会降低。如果低于这个时间，难度会增加。难度由当前算力决定。

区块链：每个网络中的用户不需要完整的区块链，但拥有完整区块链数据的节点数量是衡量区块链健康程度的指标之一。

奖励：此奖励最初每 4 年减半 50。 2140年最后减半后，奖励币太少，将停止新币。全网比特币数量维持在2100万枚。

分叉处理：由于网络位置不同，不同区域收到的广播哈希值不同。通过扩展链，确定使用的区块链。

可能出现的问题：（1）更改交易信息：交易记录后重新计算所有区块，赶上区块链进度。

(2）控制区块链生成：51% 的计算能力。

核心技术：

区块链主要解决交易的信任（基于密码学）和安全问题，针对这个问题提出了四个技术创新：

第一种叫做分布式账本，即交易记账是由分布在不同地方的多个节点完成的，每个节点记录一个完整的账目，所以它们都可以参与监控交易的合法性比特币区块链浏览器查询，同时时间也可以共同作证。与传统的中心化记账方案不同，没有节点可以独立记账，从而避免了单个记账人被控制或贿赂以保持虚假账户的可能性。另一方面，由于记账节点足够多，理论上，除非所有节点都被销毁，否则账户不会丢失，从而保证了账户数据的安全。

第二种叫做对称加密和授权技术。存储在区块链上的交易信息是公开的，但账户身份信息是高度加密的，只有在数据所有者授权的情况下才能访问，从而保证了数据安全和个人隐私。

第三个是共识机制，即如何在所有记账节点之间达成共识，确定一条记录的有效性。这既是一种识别手段，也是一种防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。以比特币为例，使用了工作量证明。只有控制全网51%以上的记账节点，才有可能伪造不存在的记录。当足够多的节点加入区块链时，这基本上是不可能的，从而消除了欺诈的可能性。

注意：四种共识机制

1、Pow Proof of Work 是大家都熟悉的挖矿。通过AND或运算，计算出一个满足规则的随机数，即获得记账权，并下发本轮需要记录的数据。全网其他节点验证后存储在一起；

优点：完全去中心化，节点自由进出；

缺点：目前，比特币已经吸引了世界上大部分的算力。其他使用 Pow 共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保证自身的安全；采矿造成大量资源浪费；达成共识 周期长，不适合商业应用

2、Pos Proof of Stake，Pow 的升级共识机制；根据每个节点占用token的比例和时间；挖矿难度等比例降低，从而加快寻找随机数的速度。

优点：一定程度上缩短了达成共识的时间

缺点：仍然需要挖矿，本质上并不能解决商业应用的痛点

3、DPos 股份授权证明机制类似于董事会投票。 Token持有者投票一定数量的节点代表他们进行验证和记账。

优点：可以大大减少参与验证和记账的节点数量，秒级达成共识验证。

缺点：整个共识机制仍然依赖代币，很多商业应用不需要代币

4、Pool验证池，基于传统分布式共识技术，加上数据验证机制；是目前广泛应用于产业链的共识机制

优点：无需代币即可工作，基于成熟的分布式共识算法（Pasox、Raft），可实现秒级共识验证；

缺点：去中心化程度不如bictoin；更适合多方参与的多中心商业模式

最后一个技术特性称为智能合约。智能合约基于这些不可篡改的可信数据，可以自动执行一些预定义的规则和条款。以保险为例，如果每个人的信息（包括医疗信息和风险发生信息）都是真实可信的，那么在一些标准化的保险产品中很容易实现理赔自动化。

交易过程：(1）新交易向全网广播

(2）每个节点将收到的交易信息合并到一个块中

(3）每个节点都试图在自己的区块中找到足够难度的工作量证明

(4）当节点找到工作量证明时，将其广播到全网

(5）当且仅当该块中包含的所有交易都有效且之前不存在时，其他节点才会识别该块的有效性

(6）其他节点表示接受该块，表示接受的方式是跟随块的末尾，做一个新的块来扩展链，该块将被随机接受的哈希值被认为在新区块的随机哈希值之前。

只验证执行交易的能力，不验证交易的真实性。真实性由公钥和私钥保证。

目前已知的一些区块链技术应用大致分为这三类：

公共区块链示例：比特币、以太坊前沿。公有区块链上的数据对所有人开放，每个人都可以发出等待写入区块链的交易。共识过程的参与者（对应于比特币中的矿工）通过密码学和内置的经济激励来维护数据库的安全性。公共区块链是完全分布式的。

联合区块链示例：Deloitte 等会计师尝试的 Hyperledger 和审计系统。参与区块链的节点是预先选定的，节点之间很可能存在良好的网络连接。除了工作量证明之外的其他共识算法也可以在这样的区块链上使用。例如，如果在 100 家金融机构之间建立区块链，则规定必须超过 67 家机构同意才能达成共识。这种区块链上的数据可以是这些节点参与者的公共数据或内部数据。部分分发。

私有区块链示例：Eris Industries。参与节点仅为用户本人，对数据的访问和使用均受到严格的权限管理。近期一些金融机构公布的内部使用的区块链技术大多是模糊的，但很可能在这个范围内。

比特币系统存在5大问题：总节点规模小，未经历过大规模广播风暴，交易确认速度慢，区块同步速度慢，日峰值交易数有限，系统迭代更新进度慢。