3 区块链技术总结

3.1.1 什么是区块链（6：52）
1.2008年10月31日，中本聪创造发明了比特币，区块链是支持比特币的技术。

账本就是区块，区块连起来就是区块链。

账本的可靠性是数字货币的基石。

要解决的问题：没有可信任的第三方，每个人都无法互相信任，转账要发广播，让所有人都知道网络上的每个人每笔钱的来龙去脉，电子签名验证真实性，将转账记载账本上。

2.问题1 谁来给大家记账？--共识机制
记账的人得被大家接受，所有的账本才能统一。

中本聪的共识机制：做题。

谁先做出来谁有权利记账—工作量证明（POW proof-of-work）工作量证明的本质：穷举（用哈希加密）
区块包括：交易数量、交易详情、区块头（区块头是一个区块的标签）
哈希值：每改变一个数的成功概率为2的n次方之一，参与运算的算力越强，概率越低难度越大。

今天比特币网络里的n大概是76，那成功率便为2的76次方之一。

为了有动力做题，第一个完成区块打包的节点会得到奖励（激励机制），目前奖励12.5比特币。

这个过程也被成为“挖矿”。

3.问题2 怎么保证账本不被造假—数字签名验证、历史账本的存在
为了防止篡改，每个新加的区块，在区块头里记录上一个区块的哈希值，被称为哈希指针，指向上一个区块，最终指向第一个创始区块。

通过哈希指针把所有的区块紧紧连接在一起，若改变任何一个区块里的任一字符，都会改变这个区块的哈希值，让下一个区块的哈希指针失效。

4.问题3 两个人同时打包出区块，听谁的？--最长链原则（谁长听谁的）
算力大于51%即为最长链，一般6块以内会分出胜负。

矿工的算力越强需要算的0就越多，保证谁都不能控制记账权。

普通人获得数字货币最简单的方法就是交易所购买，提现到钱包地址。

地址来自私钥-加密成为公钥—加密就是地址。

只有私钥才能证明你是你，不可泄露。

3.1.2区块链概述（18:55）
1.区块链的基础
计算机密码学与数字签名（数字签名是密码学在区块链中的最大应用技术，还有哈西算法）分布式系统与对等网络（区块链不是只有一个服务器的网络，所有的节点都是对等的）
博弈论与激励机制（对现有系统做了比较大的改动）
2.区块链两个重要的里程碑
比特币：区块链的第一个版本
以太坊：区块链的第二个版本，可编程的货币
3.区块链的基本概念：
交易：交易是有顺序的，是对账户系统的修改动作。

交易的另一种形式是账户，账户之间的转账就是交易行为。

链：一系列有顺序的交易或者一系列有顺序的日志
日志：日志是对信息系统的修动作（日志和交易是等价的）、
区块：一组交易构成块，通过链的方式连载一起，构成区块链。

区块链是分布式“复制”账本。

分布式共识：保证所有账本完全一样，解决账本的一致性问题。

智能合约：是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。

合约是可执行的，允许在没有第三方情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。

4.区块链的关键技术
分布式对等网络系统：地位都一样，没有中心结构。

传统网络（非对等网络）是客户端/服务器架构
分布式系统的共识：多人共同决定一个事，联盟链用
非对称密码学：重要应用就是数字签名，数字签名解决不可伪造、不可抵赖的问题
对称密码：加密/解密密钥相同，密钥必须保密
非对称密码：加密/解密密钥不同（双方各执一个）私钥必须保密，公钥可
以公开。

密码学哈希函数：哈希函数构造链，挖矿
博弈论与激励机会
5.典型的区块链系统
比特币：没有信任节点，所有节点对等（公开链）V1.0
以太坊：支持智能合约的执行（公开链）V2.0
超级账本：不是一个公开链，是联盟链。

也支持智能合约的执行。

V2.0
6.区块链分类
公开链（公有链）：所有人可参与
联盟链：被允许的人可以参与
发展历程：V1.0(比特币)—V2.0（以太坊）--V3.0（正在发展中，关注应用、用户隐私）
3.1.3 分布式共识（18：42）
1..分布式共识：一组人或机器间，通过某种方式达成一直意见。

2.分布式共识方法
（1）中心共识：中央节点进行共识，提出共识意见，所有人按照这个意见进行，最为高效的方法。

中央节点若停止工作，整个系统停止工作，所有的工作将停滞。

（2）投票：如果没有中央节点，任何一个节点相对于别的节点来说都是平等的，通过投票获取统一意见。

在联盟链或私有链使用投票的方法，同时要考虑坏人的投票，坏人试图阻止好人达成一致意见。

有坏人的分布式共识：坏人如果非常多，是完不成共识的。

引入拜占庭将军问题
拜占庭将军问题：Lesie lamport于1982年提出来: 采用投票的方法，好人非常多的情况下，将坏人的意见投出去，要保证有足够多的好人。

理论结论：如果有f个坏人，只要好人达到2f+1个或者更多，拜占庭将军问题可解决，可达到分布式的共识。

实用的拜占庭协议：PBFT适用于私有或者联盟链
（3）抽签：投票前提条件必须知道参与投票的总人数，当总人数未知，通过抽签达到共识。

随机抽到签的人决定下一个块。

抽签只有一个人可以抽到，而且是可以验证的。

在公开链可以采用抽签办法达到共识。

抽签的过程：
抽到签的人提出意见，其他人验证意见是否合理。

抽签的人不可伪造，因为抽签方法需要满足一定的数学性质。

抽到签的人有意愿将自己的意见进行广播，广播会有奖励（激励机制）
抽签办法的特点：能够在人数未知的时候完成共识工作
保障：共识的意见是可以进行验证的，共识完成由激励机制保证
性能：抽签过程不能太快，因为网络有延迟，需要在每一轮抽签完成后达到相对稳定，意见广播到网络中的大部分节点。

（性能不会太高）
抽签可以容错：在抽签的过程中，不能绝对保证只抽到一个幸运者，只能保证抽到两个或者
两个以上的幸运者的概率极低，需要额外的机制排除两个或者更多意见中的一个。

3.2.1 智能合约（10：07）
1.智能合约是区块链
2.0技术以太坊最为重大和核心的发明。

智能合约使区块链可以应用于很多去中心、去信任的场景中，使区块链的基础性价值才获得了较广泛的认可。

2.支持智能合约的平台：
以太坊：公开链
超级账本：联盟链
3.智能合约与传统合约的区别
在于智能，不涉及一切主观想法，一切皆为代码。

智能合约的本质：智能合约是一段写在区块链上的代码，一旦某个事件触发合约中的条款，代码即自动执行。

4.智能合约基本过程：构建-存储-执行
（1）由多个用户共同参与制定，可用于用户间的任何交易行为（以电子方式编码）
（2）编码完成，被上传到区块链网络上
（3）智能合约定期检查是否存在相关事件和触发条件；满足条件的时间，将会推送到待验证的队列中。

（4）区块链上的验证节点先对该事件进行签名验证，确保其有效性。

大多数验证节点对该事件达成共识后，智能合约将成功执行，并通知用户。

（5）成功执行的合约将移出区块，未执行的合约则继续等待下一轮处理，直至成功被执行。

部署到以太坊上的智能合约，会消耗以太币。

智能合约遵守“Less is more”越少越好的原则。

智能合约是预支付以太币。

若支付的以太币不能支撑到整个过程结束，无论执行的哪里都会返回到初识状态，并且消耗的以太币不会退回合约发起人。

5.智能合约的作用：一切代码说了算
共同维护区块链账本，所有交易数据无法篡改、不可伪造
减少人工对账的出错率和人力成本
3.2.2 区块链存证（12：57）
公正体制：是国家为保证法律的正确实施，稳定社会经济民事流转秩序，预防纠纷，减少诉讼，保护公民、法人和其他组织合法权益而设立的一项预防性司法证明制度。

1.传统证明体系存在的问题：
（1）证明的产生：依赖权威的第三方机构
存在问题：受权威机构的影响较大
假证泛滥
成本较高
（2）证明的使用：依托本身的防伪能力
存在问题：并不能拒绝所有的假证
防伪成本高，携带不方便
假冒、借用证件广泛
2.区块链存证特征：防伪性（不可篡改）、便捷性、低廉性（不依赖第三方，降低成本）、安全性（长久安全）
3.区块链存证典型的应用
（1）学历证明：将学习、测试、评价、互动和实践结果存储在区块链，根据综合数据分析，从而确定某位同学适合哪所学校哪个专业。

招生选拔变成了一个大数据分析。

区块链在教育中最简单快速的应用：对学历、学位证及考试成绩存储，提供在线快速查询，任一学校都可单独实现。

（2）产品溯源：解决产品生产过程中的信息记录与追踪，从而为产品的真实可信提供证明，以防止产品质量安全事故和追溯分析产品质量事故发生。

目前溯源平台：厂家自建平台（仅用于验证自身产品的真实可信）和第三方平台（主要用于产品质量监管）
现有的产品溯源平台存在两个问题：
A.均是基于中心化数据库构建，均希望以自己的平台为中心构建溯源体系。

形成溯源信息孤岛
B.数据存在认为的删除修改，从而难以确保信息的真实可信。

以区块链建立的溯源平台：可以以联盟链的方式构建，相关生产厂商、政府、行业部分均可作为参与方参与溯源平台的产品信息记录、查询和追踪分析。

（3）区块链公证
传统公证：效率不高、麻烦且成本高
基于区块链的公证：效率高、成本低且快捷（公证的信息，任何一方都不可抵赖，永久存储在区块链上，任何时候都可以查询。

）--最理想的公证办法
（4）区块链证书。