01-区块链入门之 区块链介绍二-大叔思维

1.区块链的开源项目

以前，重复造轮子是衡量一个公司技术能力的重要指标。但是随着开源精神的普及以及github平台的广泛使用，贡献开源项目已经是互联网公司的常态。这里介绍两个比较出名的区块链平台开源项目。

1）超级账本

超级账本（hyperledger）是Linux基金会于2015年发起的推进区块链数字技术和交易验证的开源项目，加入成员包括：荷兰银行（ABN AMRO）、埃森哲（Accenture）、IBM等十几个不同利益体，目标是让成员共同合作，共建开放平台，满足来自多个不同行业各种用户案例，并简化业务流程。

超级账本项目很适合联盟链，私有链的构建。现在超级账本的开源代码实现Fabric由IBM主持孵化，由go语言开发，现在版本为0.6， 坑还很多，需要时间来填。

2）以太坊

以太坊（Ethereum）是一个运行智能合约的去中心化平台（Platform for Smart Contract），平台上的应用按程序设定运行，不存在停机、审查、欺诈、第三方人为干预的可能。以太坊平台由 Golang、C++、Python 等多种编程语言实现。

前段时间的The DAO事件让以太坊平台损失惨重，以太坊也分裂成ETC和ETH，平台的发展前景不明。

2.区块链国内现状

布比

布比区块链已经广泛应用于数字资产、股权债券、贸易金融、供应链溯源、商业积分、联合征信、公示公证、数据安全等领域，并正在与交易所、银行等主流金融机构开展应用试验和测试。以多中心化信任为核心，致力于打造新一代价值流通网络，让数字资产都自由流动起来。

小蚁

小蚁是基于区块链技术，将实体世界的资产和权益进行数字化，通过点对点网络进行登记发行、转让交易、清算交割等金融业务的去中心化网络协议 

唯链

以区块链技术为核心，VeChain提供一套面向全球的真假校验和透明供应链管理的解决方案以应对全球泛滥的假货问题，同时使得消费客户更加关注所购买的产品本身，包括产地，材料质地，设计理念，品牌故事等。

ASCH

Asch 是一个去中心化的应用平台。它提供了一系列的 sdk 和 api 来帮助开发者构建基于 Javascript 和侧链技术的去中心化应用。Asch 通过提供定制侧链、智能合约、应用托管等一体化的行业解决方案，致力于打造一个易于使用、功能完备、即插即用的系统。

云象

云象区块链为企业级的B端客户进行服务，提供身份验证、电子证据保全、供应链管理、产品追溯等商业智能合约应用，同时我们为行业私有链应用，提供不可篡改、安全、部署成本低的区块链数据库产品。

太一

太一云科技，拥有全球最顶尖的区块链研发团队，已研发包括区块链征信，区块链资产登记流转，区块链安全，智能合约，区块链大数据，区块链物联网，区块链云计算中心等领域的数十项核心专利技术。

将立足中国市场，积极开展区块链技术的产业化应用，在金融，商业，个人及企业信用等社会活动中，植入区块链的基因，改变人们对传统信用机制的认知，重塑互联网的价值传输构架，为创造崭新的更合理更公平全球新经济和新金融生态环境提供普适化的基础设施和解决方案。

3.看待区块链的正确姿势

区块链本质上是一个基于P2P的价值传输协议，我们不能只看到了P2P，而看不到价值传输。同样的，也不能只看到了价值传输，而看不到区块链的底层技术。

可以这么说，区块链更像是一门交叉学科，结合了P2P网络技术、非对称加密技术、宏观经济学、经济学博弈等等知识，构建的一个新领域——针对价值互联网的探索。

那什么是价值互联网？价值互联网可以是当下如日中天的电子商务所衍生的支付业务。但，真的只是支付领域吗？很显然这是不够的，一级资本市场，实体资产确权与转移，证券登记交割、征信与反欺诈。我们再仔细想想，我们的各大电商平台的专业差评师，恶意刷单还少吗？ 

如今的金融领域，除了支付比较便利之外，在其他绝大部分的业务中，我们就像是被套着锁链走路一样，我们反复确认，反复审核，反复监督，我们反复构建一个又一个的大大小小的高可用集群，保证线上服务的可靠性与连续性，我们雇佣一个又一个的安全工程师，交付一个又一个的渗透测试项目。为什么？因为作弊的成本太低了，低到只要改数据库的一行记录就可以提取上百万的资金。 

强大的互联网给了我们成本几乎为零的高速信息传输通道，却没有一个成本低廉可靠的高速价值传输通道，那么这也就是区块链即将带来的。

4.区块链是一个公共的分布式总账

更确切的说应该叫分布式的冗余的链式总帐本：

包含一个分布式数据库

 分布式数据库是区块链的物理载体，区块链是交易的逻辑载体，所有核心节点都应包含该条区块链数据的全副本

区块链按时间序列化区块，且区块链是整个网络交易数据的唯一主体

区块链只对添加有效，对其他操作无效

基于非对称加密的公私钥验证

记账节点要求拜占庭将军问题可解/避免

共识过程（consensus progress）是演化稳定的，即面对一定量的不同节点的矛盾数据不会崩溃。 

共识过程能够解决double-spending问题

5.区块链技术的本质

区块链本质上就是要采用共识算法（共识模型）能够提供一个可信任的环境，使：

每个节点交换数据过程不被篡改；交换历史记录不可被篡改；

每个节点的数据会同步到最新数据，且承认经过共识的最新数据；

基于少数服从多数的原则，整体节点维护的数据本身客观反映了交换历史。

6.区块链的一般性架构介绍

介绍一下公有链，联盟链的概念，区分公有链、联盟链很简单，只要看这个区块链的访问权限就可以了，如果访问该区块链需要获得链上节点的许可，那么这是一个联盟链，否则是公有链。根据名称，我们也可以”望文生义“，公有表示一个完全开放的网络，联盟表示一个半开放的网络，成员之间是共享的，非成员身份是没有自由访问权限的，所以我们也称联盟链为许可链。

下面我们来看几个比较主流的区块链平台（公有链，皆开源）：

比特币 Bitcoin

以太坊 Ethereum/经典以太坊 Ethereum Classic

比特股 Bitshares

一般戏称为”三巨头“，从生态上来看，比特币是最为成熟稳定的，以太坊更像是一个冲在前面的勇士，比特股相比前两位生态要小很多，但是从创新的角度，也不亚于前两位。其他的很多项目，是从这三个区块链上衍生出来的，所以以这三个为基础，基本上可以吃透区块链了。 

另外还有一些银行寡头间的联盟链项目——R3 CEV项目（联盟链，闭源），以及中国的R3项目——ChinaLedger（联盟链，闭源）。

从技术上来看，针对不同的业务场景，对区块链有不同需求，比如实时结算业务，要求区块链提供秒级的交割，相对应的就是出块速度的要求，而出块速度过快往往会导致区块链分叉（fork），形成孤儿链，孤儿链是无效的，那么交易也就作废了，影响了区块链的最终一致性。如果频繁产生分叉造成相当比例的用户交易失效，那么可以认为系统是不可靠的。

 如果我们将这种实时性要求比较高的业务安插到联盟链中，就可以控制风险，通过调整共识算法，利用快速一致共识模型（Consensus Model）来避免上述问题，虽然不如公有链那么健壮，但对某些特殊场景足够了。所以架构层面，对公有链和联盟链的技术也要差异化对待。

7.客户端整体设计的通用概念

一个区块链至少分为三层，最底层是一些通用的基础模块，比如基础加密算法，网络通讯库，流处理，线程封装，消息封装与解码，系统时间等；

中间一层是区块链的核心模块，一般包含了区块链的主要逻辑，如P2P网络协议，共识模块，交易处理模块，交易池模块，简单合约或者智能合约模块，嵌入式数据库处理模块，钱包模块等；

最上面一层，往往都是基于Json Standard RPC的交互模块，基于Json-RPC，我们还可以做出更好的UI界面，也可以是一个web-service。

如果区块链 支持智能合约，可能还要分更多的层，比如增加BaaS层，区块链上的智能合约提供自治的服务，比如下面这张以太坊的架构图（来自Google，仅作参考）：

比特币的设计

从整张图我们可以看出，比特币的模块比较少，也比较简单。chain-paramters描述了整个区块链的参数设置，wallet是与地址/加密还有存储相关的，mem-pool是未确认的交易池。

 

8.共识算法与分布式

所谓区块链共识过程，是指如何将全网交易数据客观记录并且不可篡改的过程。目前"三巨头"分别使用不同的共识算法（Consensus Algorithm）, 比特币使用工作量证明PoW（Proof of Work），以太坊即将转换为权益证明PoS（Proof of Stake），比特股使用授权权益证明DPoS（Delegated Proof of Stake）。

以上这些算法我称之为“经济学”的算法，所谓经济学的算法，是指让作弊成本可计算，且让作弊成本往往远大于作弊带来的收益，即作弊无利可图，通过这种思想构造一个用于节点之间博弈的算法，并使之趋向一个稳定的平衡。相对应的我们还有计算机领域的分布式一致性算法，例如Paxos、Raft，我也称之为传统分布式一致性算法。

它们之间的最大区别是：系统在拜占庭将军（Byzantine Generals Problem）情景下的可靠性，即拜占庭容错（PBFT算法支持拜占庭容错）。然而无论是Paxos还是Raft算法，理论上都可能会进入无法表决通过的死循环(尽管这个概率其实是非常非常低的)，但是他们都是满足safety的，只是放松了liveness的要求, PBFT也是这样。

9.传统分布式一致性算法和区块链共识过程的相同点

 

 

 

Append only

强调序列化

少数服从多数原则

分离覆盖的问题：即长链覆盖短链区块，多节点覆盖少数节点日志

 10.传统分布式一致性算法和区块链共识过程的不同点

传统分布式一致性算法大多不考虑拜占庭容错（Byzanetine Paxos除外），即假设所有节点只发生宕机、网络故障等非人为问题，并不考虑恶意节点篡改数据的问题；

传统分布式一致性算法是面向日志（数据库）的，即更通用的情况，而区块链共识模型面向交易的，所以严格来说，传统分布式一致性算法应该处于区块链共识模型的下面一层。

考虑上面的不同点，结合公有链和联盟链的特征，我们有：

 联盟链：半封闭生态的价值网络，存在对等的不信任节点，如某某协会成员之间。

 公有链：开放生态的价值网络，这层主要是为行业链和私有链提供全球交易网络。

由于联盟行业链其半封闭半开放特性，使用Delegated Proof of XXX 是可行的，可以考虑以传统一致性算法作为基础加入拜占庭容错/安全防护机制进行改进也是可以的。

而针对公有链，PoW/Pos/DPos等“经济学”的算法可能是最优算法。技术上，以上不同的共识算法，我们很多新开发区块链都相应的支持一个特性：共识模块可插拔，以应对不同场景下的要求。

 11.未来区块链生态示意图

公有链提供可信可靠的价值传输网络，上面可以继续组建去中心化应用（DAPP）或者部署联盟链，甚至传统数据库都行，在上层搭建C端应用。

“三巨头”中，比特币在“数字货币”处，比特股在“去中心化交易所”附近，以太坊在“去中心化组织”处。而实际上，区块链和现实的接触点，还在图示位置。所以区块链仍是一个正在成长的事物，结合图5，我们希望构建一个基础设施完善的价值传输网络，上层应用丰富的区块链生态，仍然需要付出巨大的努力。

下一步目标，是将资产数字化（类比资产证券化），例如我们可以将珍稀物品（艺术品/古董）数字化、知识产权数字化、票据基金等收益权数字化，将极大的提升市场运作效率，配备智能合约，甚至人工智能，可编程社会不再是梦想。

12.区块链目前遇到的三个问题

区块链对计算资源的要求高，基础设施要求高；

加密算法；

效率，比特币10分钟确认一次，阿里电商是8.5万次/秒的交易，无法做到实时交易，因此需要更多的技术将区块链优化。