区块链简介

区块链--一种分布式基础架构与计算范式
验证与存储数据：块链式数据结构
生成和更新数据：分布式节点共识算法
保证数据传输和访问安全：密码学
编程和操作数据：自动化脚本代码组成的智能合约

狭义来讲是一个分布式账本（分布式数据库）
概念
--一个分布式的链接账本，每个账本就是一个区块
基于分布式的共识算法来决定记账者
账本内交易有密码学签名和哈希算法保证不被修改
当前账本有上一个账本的哈希值，账本之间的链接保证不可篡改
所有交易可追溯

特点
1.去中心化
2.去信任（数字签名技术进行验证）（数据透明，用户匿名）
3.集体辩护（系统中所有人共同参与维护工作）
4.可靠数据库（每个节点都拥有完整数据库拷贝，除非能控制整个网络中超过51%结点同时修改）

区块链分类
以参与方式：
公有链/非许可链
（任何人均可自由参加，自由接入网路，不受控制，一般适合于虚拟货币，面向大众电子商务，会联网金融，如比特币和以太坊）
联盟链/许可链
（加入和退出需联盟授权，读写权限和参与记账权限按联盟规则来制定，整个网络由成员共同维护，适合于机构间的交易，结算和清算。例：银行间业务，将各家银行的网关点作为记账节点，当网络上有超过2/3的节点确认一个区块时，该区块记录的交易将得到全网确认；有40多家银行参与的区块链联盟R3和Linux基金会支持的超级账本（Hyperleder）项目属于联盟链架构）
私有链（企业内部，权力完全控制在一个组织中，如企业数据库管理，审计）
以链与链的关系：
主链
侧链（侧链是用于确认来自于其他区块链的数据的区块链，可增强区块链的隐私保护通过双向挂钩（TwoWay Peg）机制使比特币，Ripple币等多种资产在不同区块链上以一定的汇率实现转换）

区块链产业链
基础网络层（数据层+网络层）
中间协议层（共识层+激励层+合约层）
应用服务层（可编程货币+可编程金融+可编程社会）

具体：
数据层：底层数据区块链，数据加密，时间戳等
网络层：分布式组网机制，数据传播机制，数据验证机制
共识层：网络节点的各类共识算法
激励层：将经济因素集成到区块链体系中，包括经济激励的发行机制和分配机制
合约层：各类脚本，算法，智能合约 （是区块链可编程性的基础）

 

 

 

数据层：

区块=区块头+区块体

区块体：只负责记录前一段时间内的所有交易信息
区块头：封装当前的版本号，前一区块地址，时间戳（精确到秒），随机数（记录解密该区块相关的数学题和答案的值），当前区块的目标哈希值，Merkle数的根值信息 （即大部分功能都有区块头实现）
概括：区块≈交易信息+前一个区块形成的哈希散列，随机数

随机数：交易达成的核心，所有矿工结点竞争计算随机数的答案，最快得到答案的结点生成一个新的区块，并广播到所有节点进行更新，如此完成交易

• 哈希函数

哈希函数可将任意长度的资料经由Hash算法转换为一组固定长度的代码，原理是基于一种密码学上的单向哈希函数，这种函数很容易被验证，但是却很难破解。通常业界使用y =hash(x)的方式进行表示，该哈希函数实现对x进行运算计算出一个哈希值y。

常使用的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384及SHA-512等。

• Merkle树

Merkle树是一种哈希二叉树，使用它可以快速校验大规模数据的完整性。在区块链网络中，Merkle 树被用来归纳一个区块中的所有交易信息，最终生成这个区块所有交易信息的一个统一的哈希值，区块中任何一笔交易信息的改变都会使得Merkle 树改变。

• 非对称加密

非对称加密算法是一种密钥的保密方法，需要两个密钥：公钥和私钥。

公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密，从而获取对应的数据价值；如果用私钥对数据进行签名，那么只有用对应的公钥才能验证签名，验证信息的发出者是私钥持有者。

因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫做非对称加密算法，而对称加密在加密与解密的过程中使用的是同一把密钥。

 网络层：

• P2P网络

P2P网络（对等网络），又称点对点技术，是没有中心服务器、依靠用户群交换信息的互联网体系。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能。

P2P网络其具有去中心化与健壮性等特点。

共识层：

• 共识机制

共识机制，就是所有记账节点之间如何达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。目前主要有四大类共识机制：PoW、PoS、DPoS和分布式一致性算法。

PoW机制，也就是像比特币的挖矿机制，矿工通过把网络尚未记录的现有交易打包到一个区块，然后不断遍历尝试来寻找一个随机数，使得新区块加上随机数的哈希值满足一定的难度条件。找到满足条件的随机数，就相当于确定了区块链最新的一个区块，也相当于获得了区块链的本轮记账权。矿工把满足挖矿难度条件的区块在网络中广播出去，全网其他节点在验证该区块满足挖矿难度条件，同时区块里的交易数据符合协议规范后，将各自把该区块链接到自己版本的区块链上，从而在全网形成对当前网络状态的共识。

   优点：完全去中心化，节点自由进出，避免了建立和维护中心化信用机构的成本。只要网络破坏者的算力不超过网络总算力的50%，网络的交易状态就能达成一致。

  缺点：目前比特币挖矿造成大量的资源浪费；另外挖矿的激励机制也造成矿池算力的高度集中，背离了当初去中心化设计的初衷。更大的问题是PoW机制的共识达成的周期较长，每秒只能最多做7笔交易，不适合商业应用。

 

总结自:

 https://www.cnblogs.com/skyme/p/8717535.html