区块链初步研究与讲座学习

区块链初步研究

王凯

1、产生背景与技术发展进程

互联网上的贸易，几乎都需要借助可资信赖的第三方信用机构来处理电子支付信息。这类系统仍然受制于“基于信用的模式”。而区块链技术是构建比特币区块链网络与交易信息加密传输的基础技术。它基于密码学原理而不基于信用，使得任何达成一致的双方直接支付，从而不需要第三方中介的参与。

2、定义与工作原理

定义：区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。（共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法）1）狭义：一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

2）广义：利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

工作原理：区块链本质上是一个去中心化对的巨大账本数据库，作为比特币的底层技术，区块链是由一串使用密码学相关联所产生的数据块组成，每一个数据块中包含了多次比特币网络有效确认（一次有效交易检验被称为一次确认）的信息。随着交易的不断产生，旷工不断验证交易，创新的区块来记录最新的交易，这个账本会一直增长延长。这些区块按照时间顺序线性补充到原有的区块链上。每一个节点（每台通过钱包的客户端口连接到区块链网络上的电脑）都有一份完整的已有区块链备份记录，而这些都是通过进行数据验证算法解密的旷工网络自动完成。区块链上保留有所有关于每个节点和节点上比特币余额的信息，这些信息

也被记录在完整的区块链上。公共式区块链账本完全对外公开，这意味着区块链信息可以通过特定地址在区块链浏览器上进行查询。

3、分类

1）公有区块链是指：世界上任何个体或者团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与其共识过程。

2）行业区块链：由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定、，其他接入节点可以参与交易，但不过问记账过程，其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。

3）私有区块链：仅仅使用区块链的总账技术进行记账，可以是一个公司，也可以是个人，独享该区块链的写入权限，本链与其他的分布式存储方案没有太大区别。

4、特征

1）去中心化：由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。2）开放性：系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。

3）自治性：区块链采用基于协商一致的规范和协议使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。

4）信息不可篡改：一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。

5）匿名性：由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的（区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效），因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任，对信用的累积非常有帮助。

5、应用举例

1）公证类：可以创建一些包含基本信息的数字文件（证书），然后使用自己的私钥对证书的内容进行签名，再对证书本身附加签名。接着创建一个hash（短字符串），用来验证有

没有人篡改了证书内容，最后，再用私钥在区块链上创建一个记录。

2）证券交易市场：也是区块链非常适合的应用领域，两者之间的契合度非常高，传统的证券交易，需要经过中央结算机构、银行、证券公司和交易所这四大机构的协调工作，才能完成股票的交易，效率低了，成本倒是高的可以，而区块链系统就可以独立地完成一条龙式服务。

3）音乐、游戏等数字化产品：用区块链的透明度来解决音乐等行业的问题。例，A 作者创作了某段音乐、视频或是文字，并通过网络发布的同时，利用服务合约记录下作品内容、作者身份以及版权归属等原始信息，创建原始区块。此区块信息是唯一、可追溯且不能被篡改的。当网络中的其他用户使用该作品时，系统会自动对用户收取相应的费用给版权所有人。同样，在版权转让之时,会相应产生新的区块，并与之前的区块形成链路。以此，版权的转让、交割与追溯都变得更为便捷与清晰。

4）支付系统：区块链技术的发展，以比特币为代表，整个结算体系是绕开整个央行体系的。这一绕开央行的体系，从效率和地域限制上，极大的提供了便利性，以至于能在互联网支付上存在完全颠覆部分互联网人民币支付功能以及跨国汇款。

物联网和智能系统：目前有各种的物联网和智能系统的区块链应用，当应用于物联网时，区块链的概念开辟了创新的无限可能性，区块链技术可以被使用于追踪设备的使用历史，它可以协调处理设备与设备之间的交易，该技术将通过提供设备与设备之间，设备与人之间进行数据交易而使物联网设备独立。这些应用的主要目的是连接家庭网络到云端，以及周边的电子设备（家庭自动化）。

5）保险：核保理赔：利用区块链技术提升运营效率。随着区块链技术的发展，未来关于个人的健康状况、发生事故记录等信息可能会上传至区块链中，这样在投保时，保险公司将可获得投保人真实的风险情况，从而减少核保成本、增加核保效率；而当理赔发生时，保险公司则可以通过智能合约直接完成理赔操作，极大地提升运营效率。以车险为例，发生车祸时，交警可以将真实的车祸情况记录到区块链中，保险公司在获得第一手资料时，便可进行理赔处理，并通过智能合约直接支付赔款至被保险人的钱包。

6）医疗健康：电子健康病例(保存个人医疗记录在分布式账本，医院、医生和患者自己共享个人医疗数据) 、基因(DNA)钱包(安全存储个人基因等数据)、数字货币支付(医疗健康保险支付的便捷性，多种支付方式之一) 、药品(医疗设备或更一般高价产品)防伪(数字密封防伪标签或近场通信芯片与区块链数字加密模型验证)、医学研究(利用分布式网络计算资源进行医学研究中的高速模拟运算。

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