文档介绍：区块链技术及应用前景
2018/9/25
为什么要有区块链
现状:
中央系统虚拟货币(中心化机构掌控);异地灾备、云存储
中心化的来源:为满足市场参与者对信息的需求,而信息的买卖造就了“中介费”(成本)
创新源于对现实问题的解决——中心化
信息分散在各中心手中,打通成本非常大
信息要按照中心化机构的体系要求进行运作(全球汇款)
内部人员的篡改,黑客攻击,自然灾害等
中心化的弊端
为什么要有区块链
信息去中心化
第一代互联网成功实现了信息去中心化:生活信息、知识、新闻、资料…
互联网的起点是TCP/IP 协议(执行一个网络上所有节点统一格式对等传输信息的开放代码)——信息分享与实时更新
互联网就是消灭那个价值很低、成本很高的(信息)供应链:它开放、互联、对等、全球化、去中心化——阿里巴巴副总裁高红冰
信用去中心化
没有“中介”的信用背书很难实现陌生人间的信用交易:银行,结算机构,淘宝…
中心化带来的成本与日俱增
能否在互联网中创造一种技术,这种技术在无法保证人们互相信任的前提下,还可以从事价值交换的活动?
区块链技术
中心化交易模式
去中心化交易模式
什么是区块链
区块链是一个分布式公共账本,通过去中心化,去信任机制,链上信息不可篡改,集体维护的可靠数据库。
区块链特点:
分布式——数据分布式存储,任一节点损坏或者失去都不会影响整个系统的运作
去中心化——无须依赖中心节点,基于P2P网络
去信任——参与整个系统中的每个节点之间进行数据交换是无需互相信任的,因为每个节点都有这个网络的所有数据。
信息不可篡改——破坏区块链系统需要攻击51%以上的节点
集体维护——系统中的数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点来共同维护,而这些具有维护功能的节点是分布式的,任何人都可以参与。
什么是区块?
前一区块Hash
时间戳
随机数
区块Hash
难度
版本号
区块头
Merkle Root
Tx 1
Hash 1
Hash 12
Hash 1234
Tx 2
Hash 2
Tx 3
Hash 3
Hash 34
Tx 4
Hash 4
交易数量
区块体
前一区块
后一区块
区块链技术-区块结构
区块头
版本号,标示软件及协议的相关版本信息
父区块哈希值,引用的区块链中父区块头的哈希值,通过这个值每个区块才首尾相连组成了区块链,并且这个值对区块链的安全性起到了至关重要的作用
Merkle 根,这个值是由区块主体中所有交易的哈希值再逐级两两哈希计算出来的一个数值,主要用于检验一笔交易是否在这个区块中存在
时间戳(Time),记录该区块产生的时间,精确到秒
难度值(Bits),该区块相关数学题的难度目标
随机数(Nonce),记录解密该区块相关数学题的答案的值
区块链技术-区块形成
在当前区块加入区块链后,所有矿工就立即开始下一个区块的生成工作。
把在本地内存中的交易信息记录到区块主体中
在区块主体中生成此区块中所有交易信息的 Merkle 树,把 Merkle 树根的值保存在区块头中
把上一个刚刚生成的区块的区块头的数据通过 SHA256 算法生成一个哈希值填入到当前区块的父哈希值中
把当前时间保存在时间戳字段中
难度值字段会根据之前一段时间区块的平均生成时间进行调整以应对整个网络不断变化的整体计算总量,如果计算总量增长了,则系统会调高数学题的难度值,使得预期完成下一个区块的时间依然在一定时间内
区块形成过程
区块链技术——关键概念
概念
解释
公钥
相当于账号,全网每个节点都有一个公钥,别人付钱时都是付给这个公钥
私钥
相当于你的账号的身份证明,私钥可以解开公钥加密的数据,说明付款方确实是你。私钥必须妥善保存,一旦丢失,就丢失了账户内的所有数据也就是所有财产。
交易
节点之间发生的支付就是交易
区块
一段时间内的所有交易会打包成一个区块
这个区块还会记录上一个区块的hash值,使得上一个区块不可篡改。
区块会包含时间戳,这个时间戳解决了“双花”问题,也就是一个货币不能被支付两次,区块链技术中承认时间戳在前的交易的有效性。
区块链
由于每个区块都有上一个区块的hash值,造成每生成一个新区快,就会造成老区块的不可篡改,从而形成全部数据的不可篡改。
记账权/挖矿
所谓记账权,也就是比特币中的挖矿,其实就是把从上次区块生成后到现在为止的所有交易打包再打上时间戳,向全网公示,51%的节点确认区块有效则该区块就加入到区块链的末端,成为账本的一部分。
由于不存在中心,所以记账权是全网争夺的,大家通过计算一道密码学难题,谁先解出来,并获得全网共识,谁就争夺到记账权。
因为要鼓励大家参与记账,所以争夺到记账权会有报酬,就是若干比特币。