区块链图结构公式算法解析
区块链 哈希算法
区块链哈希算法区块链技术被誉为有史以来最具革命性的创新之一。
它引领着未来金融、医疗、教育等多个行业的变革，其中最重要的是数据安全。
为了保证区块链的安全性，哈希算法被广泛使用。
哈希算法是什么？哈希算法也称为散列算法，是一种将任意长度的消息块转换为固定长度的输出（通常是一个固定长度的数字串）的算法。
哈希算法会对原始数据进行加密处理，使得它的输出值与原始值之间没有明显的关联。
为什么需要哈希算法？使用哈希算法，我们可以将原始数据转换成固定长度的输出值，因此可以将任意长度的数据都转化为相同长度的信息摘要。
这就意味着我们可以为任意大小的数据生成一个唯一的、固定大小的数字串。
这个数字串通常称为“哈希值”或“消息摘要”，而原始数据被称为“源数据”。
使用哈希算法常见的应用场景：1. 数据加密：在密码学中，哈希算法被广泛用于对敏感数据的加密，如身份证号码、社会保险号码等等。
2. 数字签名：在数字证书颁发机制中，哈希算法被用于生成数字签名。
利用公开密钥进行加密的数据只有一个密文和一个密钥，但是，哈希值保证了签名数据不可更改。
3. 消息认证与完整性检测：在网络数据传输中，哈希算法用于保证消息传输的完整性，同时也用于确保消息不被更改。
如果哈希值相同，该消息和消息本身完整无损。
区块链中哈希算法的作用在区块链中，哈希算法起着极其重要的作用。
区块链是一个完全的去中心化系统，每个区块前后都有自己的哈希值，形成了链式结构，而区块链网络通过共识机制共同维护着整个网络。
如果某个区块被篡改了，与之相关联的所有哈希值将会发生变化，这个变化会向整个网络传播，导致整个网络的不稳定和混乱。
因此，保证每个区块的完整性是至关重要的，而哈希算法正是用于验证区块的完整性。
区块链采用的哈希算法在区块链中，常用的哈希算法有SHA256、RIPEMD160、Keccak-256等。
其中，SHA256是最流行的哈希算法，它用于比特币和大多数其他区块链中的哈希函数。
链码标称公式(一)
链码标称公式(一)链码标称公式在区块链领域，链码标称公式是一种用于计算和验证区块链数据的数学公式。
它可以给出一个链码的唯一标识，并确保链码在交易过程中的不可篡改性和准确性。
下面是一些与链码标称公式相关的公式和解释：1. Hash函数Hash函数是一种将任意长度的数据映射为固定长度哈希值的函数。
在链码标称公式中，常常使用Hash函数来计算链码的特征值。
常见的Hash函数有SHA-256和MD5等。
示例：import hashlibdata = "Hello World"hashed_data = (()).hexdigest()print(f"The hashed value of '{data}' is {hashed_data}")输出：The hashed value of 'Hello World' is 2ef7bde608ce5404e97d5f042f95f89f1c2328712. Merkle树Merkle树是一种二叉树结构，用于验证区块链上的交易数据。
它通过将一组交易数据分成多个小块，然后逐层合并生成树的根节点，确保区块链数据的完整性和一致性。
示例：假设有以下四个交易数据：•Transaction 1: Amount - 10, Sender - Alice, Receiver - Bob•Transaction 2: Amount - 5, Sender - Bob, Receiver - Carol•Transaction 3: Amount - 8, Sender - Carol, Receiver - David•Transaction 4: Amount - 3, Sender - David, Receiver - Alice首先，对每个交易数据进行Hash计算得到对应的哈希值：Hash(Transaction 1) = eff6a9b4646e9b6e8ed0a27c56a7d 059Hash(Transaction 2) = 306edf7b1e25db2f6318bd6bc4ecf5d679 5bbf2dHash(Transaction 3) = f88f00e06b59c0b6bf74535a95ecf Hash(Transaction 4) = c6374d07523d150a2533ad4c4c307dc15然后，将相邻的两个哈希值组合计算出父节点的哈希值：Hash(T1 + T2) = Hash(eff6a9b4646e9b6e8ed0a27c56a7d0 59 + 306edf7b1e25db2f6318bd6bc4ecf5d6795bbf2d) = 51f4e40 c6a5df166b5b5645d3c2b7ce285a021ffHash(T3 + T4) = Hashf88f00e06b59c0b6bf74535a95ecf + c637 4d07523d150a2533ad4c4c307dc15) = 238398f543edabe488feff5 3dc34598de4f5c79d最后，将父节点的哈希值再次组合计算出根节点的哈希值：Hash(Hash(T1 + T2) + Hash(T3 + T4)) = Hash(51f4e40c 6a5df166b5b5645d3c2b7ce285a021ff + 238398f543edabe488fef f53dc34598de4f5c79d) = 6058fb50f8bcea2685d9dda53a69f8b23 a5aaaf1根节点的哈希值即为Merkle树的根哈希，用于验证交易数据的完整性。
区块链知识：区块链共识算法解析与评价
区块链知识：区块链共识算法解析与评价随着区块链技术的不断发展，越来越多的应用场景和新型应用模式在逐渐成熟。
而要保证区块链技术的可靠性和安全性，共识算法是至关重要的一环。
本文将结合区块链共识算法的解析与评价，对于区块链技术的发展提供一些思考。
一、什么是区块链共识算法对于区块链技术来说，共识算法是保证区块链交易可靠性和安全性的基础。
区块链上的每一笔交易都需要经过验证，而共识算法就是用来验证这些交易的。
共识算法是指网络中的所有节点达成共识的一种算法，确保每一笔交易都是被确认的，并在整个网络中被广泛地承认。
共识算法决定了验证交易的方式，它可以保证交易的可靠性与安全性，同时也可以防止双重支付等恶意行为。
目前，常见的共识算法包括POW、POS、DPOS、PBFT等。
二、区块链共识算法的解析1、POW（Proof of Work）共识算法POW机制是比特币最初采用的共识算法。
它的原理是通过计算复杂的数学问题（Hash函数）来获得解决方案的难度。
该解决方案被广泛认可后，可以获得新的比特币奖励，同时将交易记录写入区块链中。
但是，POW共识机制也有其缺点--高度耗能。
由于需要大量计算和能源消耗，会对环境造成巨大的损害。
2、POS（Proof of Stake）共识算法POS和POW相比，具有更低的能源消耗。
这是由于POS采用的是数字货币持有人来验证交易，而不是通过计算复杂的Hash函数。
POS工作模式中，每个节点必须持有一定数量的数字货币（如1%），并用其作为保证金。
然后，他们将验证交易并产生新的区块。
显然，持币者不会对自己的资产造成任何伤害，因此POS机制具有非常安全的特性。
3、DPOS （Delegated Proof of Stake）共识算法DPOS是基于POS非常类似的共识机制。
不同点在于，它依赖于少数权威节点的验证，而不是所有持有货币的人。
权威节点可以通过投票被选出来，代表网络中的其他节点验证交易和新的区块。
区块链结构,链式结构、哈希链、区块结构
区块链是一种用于记录和验证交易的分布式数据库技术。
它采用链式结构来存储数据，保证了数据的不可篡改和安全性。
区块链的核心概念包括链式结构、哈希链和区块结构。
1. 链式结构区块链采用链式结构来组织数据。
每个区块都包含了前一个区块的哈希值，这样就形成了一个不可修改的链条。
由于每个区块都包含了前一个区块的哈希值，所以如果有人试图篡改某个区块的数据，就需要重新计算该区块之后所有区块的哈希值。
这种结构保证了数据的不可篡改性。
2. 哈希链在区块链中，每个区块都包含了自己的哈希值。
哈希值是一种通过哈希函数计算得到的固定长度的字符串，它是对数据的一种摘要或指纹。
当区块中的数据发生变化时，其哈希值也会发生变化。
这种特性使得区块链具有了不可篡改性。
3. 区块结构区块是区块链中的基本单位，它包含了交易数据、时间戳和前一个区块的哈希值。
区块中的交易数据记录了参与者之间的交易信息，时间戳用于记录区块生成的时间，前一个区块的哈希值保证了区块之间的连续性。
当一个新的区块生成时，它会包含前一个区块的哈希值，形成一个新的信息，从而延续了整个区块链的链式结构。
区块链的这些特性使得它成为一种适用于分布式环境下的安全、可靠的数据库技术。
它可以被应用于金融、物联网、供应链管理等领域，为各种行业的数据交换和验证提供了新的解决方案。
区块链的出现引发了人们对于数据安全、可信性和透明性的重新思考，被认为是一种革命性的技术创新。
区块链采用了链式结构、哈希链和区块结构来保证数据的安全性和不可篡改性。
它是一种新型的分布式数据库技术，为各种行业的数据交换和验证提供了新的解决方案。
随着区块链技术的不断发展和应用，相信它将在未来发挥越来越重要的作用。
区块链技术作为一种新型的分布式数据库技术，其在金融、物联网、供应链管理等领域的广泛应用，造成了行业的深刻变革。
区块链的核心特性和结构将继续推动其在各个领域的发展和应用。
接下来我们将进一步探讨区块链结构的特点以及其在不同领域的应用。
区块链的基本数据结构解析
区块链的基本数据结构解析分布式分类账技术是一种强大的、颠覆性的创新，可以改变我们的社会，提高应用的生产力。
根据著名的N. Virt公式“算法+数据结构=程序”，每个计算机程序的主要成分是算法+数据结构。
区块链是一种分散式结构的系统，其中链表充当事务块的基本数据结构。
关于哪些事务块应该附加到它的决策是由共识算法决定的。
有时，选择基本数据结构比选择特定的共识算法对速度、吞吐量、可伸缩性和事务成本的影响大得多。
大多数现有的区块链解决方案甚至在增加资源的情况下也无法扩展其吞吐量，因为它们基于链表数据结构，并添加了一些安全性，使其成为不可变的和仅追加的。
研究人员和实践者得出结论，事务存储最自然的数据结构是有向无环图（DAG）——一种没有有向循环的有限有向图。
严格地说，基于DAG的分布式账本本身并不是区块链，但是具有这种结构的项目由于能够克服区块链设计的限制而越来越受欢迎。
让我们按照时间顺序讨论现有的基于DAG的方法。
IOTA DAGIOTA发布了一种名为Tangle的基于DAG的技术。
这个概念被用来解决物联网限制下的可伸缩性问题。
同时，通过设置用户的困难度，构造了一个利用权值水平的临时现场来实现交易的一致性。
为了解决重复支出和寄生虫攻击的问题，他们使用马尔科夫链蒙特卡罗提示选择算法，根据累积交易权的大小随机选择提示。
然而，如果一个事务与另一个事务发生冲突，仍然需要检查所有过去的事务历史来查找冲突。
Byteball DAGByteball使用名为bytes的内部支付系统。
这用于支付向分布式数据库添加数据的费用。
每个存储单元相互链接，其中包括一个或多个早期存储单元的哈希值。
特别是，共识排序是通过选择一个主链组成的，主链被确定为由最多根组成的根。
大多数根通过主链的一致时。
P r o o f - o f - S t a k e 区 块 链 共 识 算 法
区块链共识算法(1)POW,POS,DPOS区块链共识算法(1)POW,POS,DPOS区块链共识算法(1)POW,POS,DPOS1.PoW：Proof of Work1.2PoW优缺点1.3应用平台2.PoS：Proof of Stake2.2PoS优缺点2.3应用平台2.4 PoS与PoW3.DPoS：Delegated Proof of Stake3.2 优缺点1.PoW：Proof of Work比特币在Block的生成过程中使用了PoW机制，一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。
难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。
每2016个区块，所有节点都会按统一的公式自动调整难度，这个公式是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周[20160-60-24=14day]，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。
也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度网络的难度值可以用下面的公式计算:新难度值 = 旧难度值 * ( 过去2016个区块花费时长 - 20160 分钟 )工作量证明需要有一个目标值。
比特币工作量证明的目标值（Target）的计算公式如下：目标值 = 最大目标值 - 难度值其中最大目标值为一个恒定值：0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFFFFF目标值的大小与难度值成反比。
比特币工作量证明的达成就是矿工计算出来的区块哈希值必须小于目标值哈希函数产生的 hash 值是随机的, 而且对原始数据一个很小的改动就能使得 hash 值和之前完全不一样.，为了能得到一个合法的区块, 我们可以往区块里添加一个冗余的整数 nonce, 通过不断地尝试不同的 nonce 来找到合法的区块 (例如可以从 1 开始不断地累加尝试)。
区块链技术的区块组织与链结构
区块链技术的区块组织与链结构区块链技术是一种分布式数据库技术，其核心特点是区块组织与链结构。
区块是区块链中的基本单元，每个区块包含一定数量的交易数据以及与上一个区块的链接信息，形成了一个不断增长的链式结构。
在本文中，将详细介绍区块链技术的区块组织与链结构。
首先，让我们来看看区块链中的区块组织。
每个区块包含多个交易记录，这些交易记录被打包成一个块，并通过哈希算法生成一个唯一的区块头部。
区块头部包含了该区块的哈希值、时间戳、前一区块的哈希值以及其他一些元信息。
这些信息一起构成了一个不可篡改的区块，确保了数据的安全性和可信度。
区块链中的每个区块都按照时间顺序连接在一起，形成了一个线性的链结构。
其次，让我们进一步了解区块链中的链结构。
区块链采用哈希指针将每个区块与前一个区块相连，形成了一个不断增长的链式结构。
这种链式结构使得区块链中的数据具有不可篡改性和可追溯性。
当一个新的区块被添加到区块链中时，它会包含指向前一个区块的哈希指针，这样就形成了一个依次相连的区块链。
区块链中的链结构还具有去中心化的特点，每个节点都可以自主验证和记录交易数据，而无需依赖中心化的机构。
当一个新交易发生时，网络中的节点会将该交易数据打包成一个新的区块，并通过共识算法达成一致，最终将该区块添加到区块链中。
这种去中心化的链式结构保证了区块链网络的安全性和鲁棒性。
另外，区块链中的链结构还赋予了区块链技术高度的透明性和不可篡改性。
每个区块中的交易记录都被公开记录在区块链上，任何人都可以查看和验证这些交易信息。
同时，区块链中的数据一旦被写入就无法被修改或删除，确保了数据的不可篡改性和可追溯性。
这种特点使得区块链技术在金融、供应链管理、医疗等领域具有广泛的应用前景。
总的来说，区块链技术的区块组织与链结构是其核心特点之一，区块组织保证了数据的安全性和可信度，链结构使得数据具有不可篡改性和可追溯性。
区块链技术的不断发展和完善将为各行业带来更多的便利和创新，推动数字经济的发展。
区块链技术的共识算法解析
区块链技术的共识算法解析区块链技术是一种新型的分布式账本技术，它具有去中心化、可追溯、不可篡改等特点。
在区块链上，交易数据被记录在区块中，并通过共识算法的验证和确认，确保交易的真实性和安全性。
共识算法是区块链技术的核心部分，它决定了区块链的安全性、效率和可扩展性。
本文将对区块链技术中的共识算法进行解析和分析。
一、共识算法的概念和分类共识算法是指在分布式环境中，为了保证系统安全、可靠和高性能而进行的一系列处理和决策过程。
在区块链技术中，共识算法的作用是确保节点之间的交易数据达成共识，以及验证和确认新区块的产生。
目前，区块链技术中常用的共识算法主要有以下几种：1.工作量证明（PoW）工作量证明是比特币使用的共识算法，也是最早的共识算法之一。
PoW 的基本思想是通过使用计算复杂度很高的问题，来防止攻击者篡改交易数据和产生新的区块。
在比特币系统中，计算问题被称作“挖矿”，通过破解这道数学难题来获得新的比特币。
同时，PoW也存在着高能耗、低效率等缺点。
2.权益证明（PoS）权益证明是一种颇受欢迎的共识算法，它用来确保持币人对网络的控制权和抉择权。
在PoS中，节点的权益和持币量成正比，持有更多代币的节点就有更大的选择新区块的机会，同时还会获得相应的奖励。
与PoW不同的是，PoS具有更低的能耗、更高的系统效率和高可扩展性。
3.权益证明加工作量证明（PoW+PoS）PoW+PoS是一种结合了PoW和PoS的共识算法，它的主要思想是通过PoW来保证公正性和安全性，通过PoS来提高效率和可扩展性。
在这种算法中，节点必须完成PoW计算才能开始PoS验证，同时也必须拥有一定的代币数量才能参与PoS投票。
4.股份授权证明（DPoS）DPoS是一种通过选举代理节点来执行共识的算法。
在DPoS中，持币人将自己的代币授权给代理节点，代理节点将参与计算的权利出售给持币人，并用代表自己的权益进行投票。
通过进行持币人投票，选举出来的代理节点将参与新区块的产生。
最全最新的区块链讲解剖析、通俗易懂的举例
第一节：什么是区块链区块链定义：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。
解读定义，区块链不是链条，不是一块块的东西，而是一种新型应用模式，去掉形容词，得出“区块链是一种模式”，一种应用模式，也就是说它是无形存在的一种模式，是一个信息技术领域的术语。
另一层解释：从应用视角来看，简单来说，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。
这里我们看到了一次词：“分布式”，什么是分布式呢？了解的同学应该知道分布式是相对集中式而言的。
下面举例看看集中式示意图分布式示意图以上图是个人的见解，如果有引用请标注百度文库@冬萝卜夏姜作者。
第二节，举例说说区块链（通俗易懂的方式讲解）看上面的图片来，模拟一下一个公司的团队借钱的场景，均为假设的状态。
（大家就不要杠精真的会这样吗）。
假设A职员问B职员借钱，为了避免A职员抵赖不还钱，于是就找到了他们的领导主管来记录（相当于集中式的大脑）；C职员又想找D职员借钱，于是也把借钱的信息给主管领导记录，E想找F借钱……以此类推，主管在其中的作用就是一个大脑，一个数据库，存放着所有同事借钱的时间、金额、还钱日期等信息。
这样的好处是，大家都互相抵赖不了，因为领导记着账呢，谁敢抵赖？但是有不足之处在于，领导要记住很多信息，而且万一这个大脑核心数据丢失了，或者领导出了啥意外了；那就扯不清了。
所以这种集中式的方案，是对大脑要求是非常高的；也是存在一定的风险的。
那么区块链的分布式，就很好理解了，看图2的；假设A职员问B职员借钱，经过了某平台记录，平台就将他们借钱的信息（金额、还钱、时间等）告诉其他所有的职员，大家都会记录下A职员问B职员借钱的信息（金额、还钱、时间等）；同理，C职员向D职员借钱，也是这样，通过某平台记录，并告知大家……以此类推，就算某平台不存在了，但是大家都记录着信息，大家都知道这个信息，这就避免了抵赖的问题。
区块链技术原理知识详解ppt课件
3.区块链网络
交易过程
第3步：每个节点通过解一道数学难题，从而去获得创建新区块权利，并争 取得到比特币的奖励（新比特币会在此过程中产生） 要点：节点反复尝试寻找一个数值，使得将该数值、区块链中最后一个区块 的Hash值以及交易单三部分送入SHA256算法后能计算出散列值X（256位）满 足一定条件（比如前20位均为0），即找到数学难题的解。由此可见，答案 并不唯一
不可篡改，可追溯 单个甚至多个节点对数据库的修改无法影响其他节点的数据库，除非能控制 整个网络中超过51%的节点同时修改，这几乎不可能发生。区块链中的每一 笔交易都通过密码学方法与相邻两个区块串联，因此可以追溯到任何一笔交 易的前世今生。
资金是运 动的价 值，资 金的价 值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
4.数据结构
区块链
区块链以区块为单位组织数据。全网所有的交易记录都以交易单的形式存储 在全网唯一的区块链中。
资金是运 动的价 值，资 金的价 值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
4.数据结构
区块
区块是一种记录交易的数据结构。每个区块由区块头和区块主体组成，区块 主体只负责记录前一段时间内的所有交易信息，区块链的大部分功能都由区 块头实现。
3.区块链网络
科普
数字签名 数字签名涉及到一个哈希函数、发送者的公钥、发送者的私钥。数字签名有 两个作用，一是能确定消息确实是由发送方签名并发出来的。二是数字签名 能确定消息的完整性。
工作原理 发送报文时，发送方用一个哈希函数从报文文本中生成报文摘要，然后用自 己的私钥对摘要进行加密，加密后的摘要将作为报文的数字签名和报文一起 发送给接收方，接收方首先用与发送方一样的哈希函数从接收到的原始报文 中计算出报文摘要，接着再用发送方的公钥来对报文附加的数字签名进行解 密，如果这两个摘要相同、那么接收方就能确认该数字签名是发送方的。
区块链技术的组成及架构
区块链技术的组成及架构目录∙三个最底层的技术o数据关系加密化o数据不可篡改o点对点网络让数据永不下线∙核心技术概念o区块o挖矿和共识机制o Merkle Tree∙区块链适合什么不适合什么？∙区块链应用o交易模型o身份认证体系o智能合约∙结语三个最底层的技术谈区块链最好先抛开各种币的价格，价格这种事你懂的，贵和便宜根本不是人能控制的。
但是基于区块链技术去做项目，却是实实在在可以可持续发展。
所以，了解区块链技术比炒币来的实在。
“区块链”三个字并不能阐明这项技术的全部，如果要非要用可以完整表达的命名，我觉得应该叫“Peer-to-Peer Encrypted Non-Tampered Database”，即“点对点的加密化不可篡改数据库”。
它不一个数据库（比如MySQL，MongoDB），也不是一类数据库（比如SQL，NoSQL），它是一种数据库架构，它在数据库本身的技术上还上升了一层，考虑到数据的可靠性如何保证，以及数据库服务如何不下线。
因此，你不能把它跟普通的某个有名字数据库拿来类比，甚至，你可以在某一个具体的区块链实现时，使用其他的数据库来帮助存储和检索数据。
数据关系加密化在我们普通的数据库中，无论是关系型还是非关系型，我们的不同记录之间可能存在关系，也可能不存在关系，但在区块链中，一条数据一定和另外一条数据存在联系，即使在现实的业务逻辑上没有联系，但是它总是存在于链上，无法脱离链而存在，总有一条路径从一个数据出发到达另外一个数据，不信往下读。
“区块”表达了区块链里面数据关系的最终呈现形式，一条记录，无论它是什么信息，最终它（或它的检索信息）都要被放置在一个区块中。
而区块与区块之间，是一个“链表”的数据关系，会编程的人都知道什么是链表，就是后一个数据中存在指向前一个数据的索引键。
因此，区块链上的任何两个数据永远可以通过这些索引键最终连在一起，数据无法逃离这个逻辑。
但是“区块链”这三个字无法阐述这样的数据结构和普通数据库结构之间的不同，因为上面描述的的这种链表数据结构，用普通的数据库也可以构建出来，只要你想要的话。
区块链技术 公式
区块链技术公式
区块链技术中，每个区块的哈希值是由区块头唯一决定的。
区块头包含了一系列数据，如序号、时间戳、Nonce值、当前区块体的哈希值以及上一个
区块的哈希值等。
其中，Nonce值是记录哈希重算的次数。
如果当前区块
的内容或上一个区块的哈希值发生变化，会导致当前区块的哈希值发生变化。
区块链技术中常用的哈希算法是SHA-256。
具体来说，区块链计算公式如下：
哈希值 = SHA256（区块头）
区块头 = 序号 + 时间戳 + Nonce值 + 当前区块体的哈希值 + 上一个区
块的哈希值
因此，哈希值是由区块头唯一决定的。
如果当前区块的内容或上一个区块的哈希值发生变化，一定会引起当前区块的哈希值改变。
区块链简介(图解) (1)
01 区块链概念区块链可以借由密码学，串接并保护内容的串联交易记录（又称区块）。
在区块链中，区块内容具有难以篡改的特性，每一个区块都包含了前一个区块的加密散列、相应时间戳记以及交易数据（通常用Hash树计算的散列值表示）。
用区块链串接的分布式账本能让交易双方有效地记录交易，且可永久查验。
02 区块链原理区块链技术可以认为是要解决互联网时代下的“拜占庭将军问题”，即在网络中的中心节点和信息传递通道都缺乏可信度的情况下，如何使网络中的各个节点达成共识。
区块链技术在去中心化、各节点无须事先信任的情况下，通过加密算法、共识机制和特定的数据存储方式，构建一个集体维护的可靠的数据模式，实现数字资产在网络节点之间的转移。
区块链采用了特定的“块—链”存储结构（见图2-2）。
▲图2-2 “块—链”存储结构首先，数据被按时间顺序划分成区块，每一个区块存放一段时间内的所有价值交换信息，所有节点存储这段时间内的数据，并且永久保存，各个节点通过特定的计算争夺领导权，将下一时间段的信息进行打包分发，并通过某种特定的信息添加到上一区块的后面，构成区块链结构。
这种区块链结构的特点就是可以保证数据的完整性，因为每一个区块都会存储它被创建之前的所有价值交换信息；还可以保证数据的严谨性，因为一旦新的区块被加入链中，之前的区块就再也不能修改。
区块链实现了从记录到传输再到存储的全面分布式的模式，数据传输、数据验证、数据存储都去中心化，所有参与者共同构建数据库。
区块链采用非对称加密算法以提高数据的可信赖度，非对称加密即指加密和解密使用不同的密码，即公钥和私钥。
加密数据所用的密码被称为公钥，是所有人都知道的、可以用来给信息加密的密码；解密数据所用的密码被称为私钥，是只有该信息的接收者知道并用于解密的密码。
公钥加密的信息只有使用对应的私钥才可以解密。
实际情况中，假设甲向乙发送一个信息，甲、乙各自生产一对公钥与私钥用以加密和解密，甲、乙分别保管自己的私钥并向对方告知公钥，如果甲向乙发送信息，那么甲用乙的公钥进行加密并向乙发送加密后的信息，乙收到消息后用自己的私钥解密，网络中其他参与者均无法解密。
【笔记】区块链的系统架构、数据结构及运行机制
【笔记】区块链的系统架构、数据结构及运⾏机制⽂章⽬录⼀、区块链的系统框架1.区块链的系统架构与运⾏ 区块链的系统架构，主要是由数据层、⽹络层与共识层构成的底层⽹络，由数字货币、智能合约与其他“去中⼼化”组织等构成的应⽤层。
下图为区块链的系统架构图。
区块链是⼀个去中⼼的、分散式的⽹络账本，所以其系统架构也符合⽹络的基本特点。
该⽹络账本构成⼀个系统，该系统最底层、最基础的是数据结构。
这个结构就是将信息和数据采⽤⼀定的⽅式、格式组织起来，输⼊到区块链系统中并由其处理。
当统⼀⽅式的数据输⼊后，⽹络层便开始连链接，在全⽹的节点之中进⾏⼴播、验证，然后在共识层中由全⽹达成共识⽽构建起区块。
所有区块进⾏“组装”，最终构建起各种系统产品的运⾏平台，如公有链、私有链与联盟链等。
⽽数字货币、智能合约、去中⼼化组织等都是区块链平台上运⾏的产品。
在区块链的系统架构中，各个层次以交易为中⼼构建起⼀个完整的相互关联的循环体系，这⼀循环模式是这样的： ⾸先，应⽤层的数字货币、智能合约等产品对于底层⽹络来说，传输的全是数据，即应⽤层相当于数据层的数据输⼊源。
这些数据必须进⼊数据层，按照区块链的格式进⾏封装。
其次，在数据封装完成后，就进⼊分布式（P2P）⽹络进⾏⼴播，由全⽹节点通过⼀定机制进⾏确认。
最后，当全⽹达成共识之后，区块构建完成并连接到主链之上，完成⼀次完整交易的流程，并开始下⼀次交易的循环。
这⼀循环过程，从技术⾓度讲，区块链中的区块是⼀种记录交易的数据结构，反映了⼀笔交易的资⾦流向。
系统中已经达成交易的区块连接在⼀起形成了⼀条主链，所有参与计算的节点都记录了主链的信息，区块所承载的任务数据具体包括：交易双⽅私钥、交易数量、电⼦货币数字签名等。
前⼀个区块形成的散列⽤来将区块连接起来，实现过往交易的顺序排列。
随机数是交易达成的核⼼，所有“矿⼯”节点竞争计算随机数，最快得到答案的节点⽣成⼀个新的区块，并⼴播到所有节点进⾏更新，如此完成⼀笔交易，然后开始新的循环。
区块链技术中的共识算法深度解析
区块链技术中的共识算法深度解析区块链技术正在迅速地发展，深受不同领域的青睐。
在区块链技术中，共识算法是核心之一，可以说是整个区块链的基石。
共识算法的设计和实现，直接决定了区块链的去中心化和安全性。
本文将深度解析区块链技术中的共识算法。
一、共识算法的定义共识算法，简单来说，就是指在分布式环境中，多个节点拥有不同的数据信息，需要达成一致。
在区块链中，共识算法使得所有节点可以达成共识，保证每个节点都维护着一份相同的账本。
共识算法的实现，用来解决区块链中最为核心的问题：谁来记录交易，如何确定记录的正确性。
二、共识算法的分类基于不同的区块链系统架构，共识算法有很多种。
其中最有名的共识算法有：1.工作量证明算法（PoW）PoW是比特币最著名的共识算法。
该算法基于算力竞赛，要求矿工需要完成一定计算任务，才能获得新的比特币奖励。
PoW算法严重浪费计算资源，而且随着比特币交易量的增加，算力要求也越来越高，难以承受。
2.权益证明算法（PoS）PoS算法是用来替代PoW算法的。
该算法不需要矿工完成计算任务，而是加入了随机选举节点的机制，每个拥有一定数量货币的节点就有一定几率被选为记账人。
这种方式减少了计算资源的浪费，提高了交易速度。
3.委托权益证明算法（DPoS）DPoS算法是一种权益证明算法，具有更快的交易速度和更低的能源消耗。
DPoS采用了一种类似于民主选举的方式，选出一些代表让他们来打包交易，并由诸如权益抵押、更换代表等机制保证网络安全。
4.权益共识算法（PoA）PoA是另一种适用于联盟链和私有链的共识算法。
在PoA中，参与验证节点的授权来自节点自己，而非消耗算力或资产。
因此，它可以提供更快的区块确认时间和更高的交易吞吐量。
三、共识算法的评价指标共识算法的优劣评价不仅仅要考虑安全性，还要考虑交易效率、成本等方面。
共识算法的安全性是首要的，能否保证账本安全、防止双花问题。
其次是交易效率和吞吐量，即能否快速处理交易和打包区块。
区块链共识算法--PoW
区块链共识算法--PoWPoW算法为⼀种概率算法，其共识结果是临时的，随着时间推移或某种强化，共识结果被推翻的概率越来越⼩，最终称为事实上结果1 研究⼯作量证明(Proof Of Work，简称POW)，简单理解就是⼀份证明，⽤来确认你做过⼀定量的⼯作。
监测⼯作的整个过程通常是极为低效的，⽽通过对⼯作的结果进⾏认证来证明完成了相应的⼯作量，则是⼀种⾮常⾼效的⽅式。
⽐如现实⽣活中的毕业证、驾驶证等等，也是通过检验结果的⽅式（通过相关的考试）所取得的证明。
⼯作量证明系统（或者说协议、函数），是⼀种应对拒绝服务攻击和其他服务滥⽤的经济对策。
它要求发起者进⾏⼀定量的运算，也就意味着需要消耗计算机⼀定的时间。
这个概念由Cynthia Dwork 和Moni Naor 1993年在学术论⽂中⾸次提出。
⽽⼯作量证明（POW）这个名词，则是在1999年 Markus Jakobsson 和Ari Juels的⽂章中才被真正提出。
哈希现⾦是⼀种⼯作量证明机制，它是亚当·贝克（Adam Back）在1997年发明的，⽤于抵抗邮件的拒绝服务攻击及垃圾邮件⽹关滥⽤。
在⽐特币之前，哈希现⾦被⽤于垃圾邮件的过滤，也被微软⽤于hotmail/exchange/outlook等产品中（微软使⽤⼀种与哈希现⾦不兼容的格式并将之命名为电⼦邮戳）。
哈希现⾦也被哈尔·芬尼以可重复使⽤的⼯作量证明（RPOW）的形式⽤于⼀种⽐特币之前的加密货币实验中。
另外，戴伟的B-money、尼克·萨博的⽐特⾦（Bit-Gold）这些⽐特币的先⾏者，都是在哈希现⾦的框架下进⾏挖矿的。
2 哈希函数哈希函数（Hash Function），也称为散列函数，给定⼀个输⼊x，它会算出相应的输出H(x)。
哈希函数的主要特征是：1、输⼊x可以是任意长度的字符串2、输出结果即H(x)的长度是固定的3、计算H(x)的过程是⾼效的（对于长度为n的字符串x，计算出H(x)的时间复杂度应为O(n)⽽对于⽐特币这种加密系统所使⽤的哈希函数，它需要另外具备以下的性质：免碰撞，即不会出现输⼊x≠y，但是H(x)=H(y) 其实这个特点在理论上并不成⽴，⽐如，⽐特币使⽤的SHA256算法，会有2^256 种输出，如果我们进⾏2^256 +1次输⼊，那么必然会产⽣⼀次碰撞；甚⾄从概率的⾓度看，进⾏2^130 次输⼊就会有99%的可能发⽣⼀次碰撞。
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区块链图结构公式算法解析
图结构算法研究背景
众所周知，现有的共识算法并不完美。
以比特币为例，比特币采用的是PoW共识算法，而PoW算法面临着严重的效率问题，而比特币受限于共识算法和区块容量，每分钟只能处理约2000笔交易（一说是每秒7笔，主要取决于交易大小），相对缓慢的速率使得比特币网络上的拥堵成为常事。
比特币的效率瓶颈，主要在于其验证需基于最长链的串行签名。
因为在一维度的链状结构中，区块的产生严格按照时间顺序产生，需要上一个区块进行广播后才能产生下一个区块，并且需要所有节点共同认证，而这个过程较为漫长。
为解决这个问题，可以引入图结构DAG，降低了区块产生过程的顺序要求，有利于区块产生过程的并行性，也就是说，可能有两个甚至更多的区块共同产生。
提高并行性将会大大提高计算速率，突破共识算法的效率瓶颈，但同时也会带来产生冗余或错误区块等不良影响，需要进行总的排序和验证对它进行筛选。
因此基于DAG的共识算法的关键之处在于节点之间的联系关系和最终正确区块的选择办法。
下面我们分析一些具体的项目算法。
由以色列学者提出，可被视为最基本的DAG共识算法。
它和最长链共识算法的唯一区别在于引入了DAG图状结构。
区块之间由最基本的父子节点进行连接，并遵循最长链算法，按照区块的时间关系，当链长度相同时选择时间较早的区块。
其效率可以如上图所示，红色代表最优效果，蓝色表示采用图计算的实际效果，绿色代表未采用的效果。
phantom
最大K聚类算法选择区块，其概要可归纳为：只有一个带加入区块的DAG图的反锥面的节点数＜=K，即除该区块链能到达的路径上的区块和能达到该区块的路径上的区块外的其它区块数，该区块才能够加入DAG。