區塊鏈前世此生

鏈客，專爲開發者而生，有問必答！

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比特幣的起源
2008年，一位化名爲中本聰的人，在一篇爲《比特幣：一個點對點的電子現金系統》的論文中首先提出了比特幣。中本聰結合之前的多個數字貨幣發明，如B-money和HashCash，建立了一個徹底去中心化的電子現金系統，不依賴於通貨保障或是結算驗證保障的中央權威。關鍵的創新是利用分佈式計算系統（稱爲」工做量證實」算法）每隔10分鐘進行一次的全網」選拔」,可以使用去中心化的網絡同步交易記錄。這個能優雅的解決雙重支付問題（即一個單一的貨幣單位可使用兩次，此前，雙重支付問題是數字貨幣的一個弱點，並經過一箇中央結算機構清除全部交易來處理）。

比特幣打開了區塊鏈大門
1) 區塊鏈技術是比特幣原創的核心技術。在比特幣被髮明以前世界上並不存在區塊鏈這個東西。

2) 比特幣發明以後，不少人蔘考比特幣中的區塊鏈實現，使用相似的技術實現各類應用，這類技術統稱區塊鏈技術。用區塊鏈技術實現的各類鏈即爲區塊鏈。

區塊鏈技術的巨大價值
其實區塊鏈技術最核心的就是解決信任成本的問題，去中心化去中介是區塊鏈技術的核心概念。區塊鏈藐視一切禁錮咱們頭腦的舊思惟，它將顛覆交易執行的管理方式和集中型控制模式。區塊鏈鬆開了信任的繮繩，這繮繩曾經緊緊控制在各類中心機構的手中，例如銀行、政策制定者、清算中心、政府、大公司等。區塊鏈讓人們擺脫了這些老舊的控制節點。例如，交易雙方徹底能夠在區塊鏈上進行交易的認證，而再也不須要一個清算中心。信用的實現應該是無償的，更不該該掌握在某種集中型的權威手中，這種權力要麼利用信用收稅，要麼肆意操縱，玩弄各類形式的費用、訪問權、許可權等等。因此我相信將來的區塊鏈遍地開花之時，將引爆一個新的紀元。

什麼區塊鏈技術？
從本質上講，區塊鏈技術，是一種交易記錄的存儲技術。它對交易記錄進行永久性存儲，並且存儲以後永遠沒法刪除，只能按照次序加入新的交易，由此對全部的交易歷史進行永不結束的記載。這個看似簡單的功能描述，實則含義深入。它促使咱們，從新思考如何去建立交易、存儲數據和交換資產。它是一場巨大變革的起點。

一句話描述區塊鏈技術？

基於密碼學安全的分佈式帳簿網絡技術。

區塊鏈技術核心點
一個點對點分佈式網絡（各網絡節點同步數據）
一份全部交易的帳簿數據（區塊鏈）
一個去中心化的交易驗證（基於密碼學交易安全、腳本驗證交易實現合約或智能合約）
一個去中心化的定量貨幣發行（分佈式挖礦、礦池挖礦協議、工做量證實生成新區塊）
1、點對點的P2P網絡(Peer to Peer)
1.1 網絡工做原理
新的交易向全網進行廣播
每個節點都將收到的交易信息歸入一個區塊中
每一個節點都嘗試在本身的區塊中找到一個具備足夠難度的工做量證實
當一個節點找到了一個工做量證實，它就向全網進行廣播
當且僅當包含在該區塊中的全部交易都是有效的且以前未存在過的，其餘節點才認同 該區塊的有效性
其餘節點表示他們接受該區塊，而表示接受的方法，則是在跟隨該區塊的末尾，製造 新的區塊以延長該鏈條，而將被接受區塊的隨機散列值視爲先於新區快的隨機散列值
1.2 區塊鏈網絡組成部分

1.3 區塊鏈網絡詳細流程圖

2、區塊鏈(Block Chain)
2.1 區塊鏈原理及簡介
區塊鏈的實現方案首先提出一個「時間戳服務器」。時間戳服務器經過對以區塊(block)形式存在 的一組數據實施隨機散列而加上時間戳，並將該隨機散列進行廣播，就像在新聞或世界性新聞組網絡(Usenet)的發帖同樣組成一個樓層鏈條。顯然，該時間戳可以證明特定數據必然於某特定時刻是的確存在的，由於只有在該時刻存在了才能獲取相應的隨機散列值。每一個時間戳應當將前一個時間戳歸入其隨機散列值中，每個隨後的時間戳都對以前的一個時間戳進行加強， 這樣就造成了一個鏈條。

區塊鍊形象圖

2.2 區塊鏈的鏈接
礦工會根據工做量證實每過特定時間挖到新的區塊（如比特幣：根據難度係數，工做量證實算法全網算力大概10分鐘左右才能產生一個新區塊；難度係數會根據全網算力的增長而調整，永遠保證大概10分鐘產生一個新的區塊）。節點會在」父區塊哈希值「字段找出包含它的父區塊的哈希值。這是節點已知的哈希值，也就是以下圖中第277314塊區塊的哈希值。故這個區塊是這個鏈條裏的最後一個區塊的子區塊，所以現有的區塊鏈得以擴展。節點將新的區塊添加到鏈條的尾端，使區塊鏈變長到一個新的高度277315。

下圖展現了三個區塊的鏈接：

2.3 區塊鏈 - 比特幣創世區塊信息

3、交易(Transactions)
咱們定義，一枚電子貨幣(an electronic coin)是這樣的一串數字簽名:每一位全部者經過對前一次交易和下一位擁有者的公鑰(Public key) 簽署一個隨機散列的數字簽名，並將這個簽名附加在這枚電子貨幣的末尾，電子貨幣就發送給了下一位全部者。而收款人經過對簽名進行檢驗，就可以驗證該鏈條的全部者。

3.1 複式記帳薄式交易

3.2 交易中的輸入與輸出
一筆數字貨幣的交易是一個含有輸入值和輸出值的數據結構。該數據結構植入了將一筆資金從初始點（輸入值）轉移至目標地址（輸出值）的代碼信息。數字貨幣交易的輸入值和輸出值與帳號或才身份信息無關。你應該將它們理解成一種被特定密鑰信息鎖定的必定數量的數字貨幣。只有擁有者這個密鑰信息的人能夠解鎖。

交易流程圖

通常交易，最多見的交易形式是從一個地址到另外一個地址的簡單支持。這種交易也經常包含給支付者」找零「。

集合型交易，是集合多個輸入到一個輸出的模式，至關於現實生活中將不少硬幣和紙幣兌換爲一個 大額面鈔。

分散型交易，是將一個輸入分配給多個輸出，這類交易相似於老闆給員工發工資的情形，從一個帳號轉帳給多個帳號。

3.3 交易數據(Transactions Data)
下圖爲比特幣的交易數據結構

4、工做量證實(Proof-of-Work)
4.1 工做量簡介
爲了在點對點的基礎上構建一組分散化的時間戳服務器，僅僅像報紙或世界性新聞網絡組 同樣工做是不夠的，咱們還須要一個相似於亞當·柏克(Adam Back)提出的哈希現金(Hashcash) 。在進行隨機散列運算時，工做量證實機制引入了對某一個特定值的掃描工做，比方說 SHA-256 下，隨機散列值以一個或多個0 開始。那麼隨着 0 的數目的上升, 找到這個解所須要的工做量 將呈指數增加，可是檢驗結果僅須要一次隨機散列運算。

咱們在區塊中補增一個隨機數(Nonce)，這個隨機數要使得該給定區塊的隨機散列值出現 了所需的那麼多個0。咱們經過反覆嘗試來找到這個隨機數，找到爲止。這樣咱們就構建了一 個工做量證實機制。只要該 CPU 耗費的工做量可以知足該工做量證實機制，那麼除非從新完 成至關的工做量，該區塊的信息就不可更改。因爲以後的區塊是連接在該區塊以後的，因此想 要更改該區塊中的信息，就還須要從新完成以後全部區塊的所有工做量。

4.2 挖礦
1) 挖礦是增長數字貨幣供應的一個過程，挖礦同時還保護着數字貨幣系統的安全。

2) 礦工們在挖礦過程會獲得兩種類型的獎勵：建立新區塊的新幣獎勵，以及區塊中所含的交易費。

4.3 礦池挖礦
在激烈的算法競爭的環境中，個體礦工獨立工做（solo挖礦）是沒有一點機會。他們能夠經過礦池協議合做組成礦池，共同協做挖礦分享獎勵。

5、區塊鏈經常使用術語
比特幣

首字母大寫的Bitcoin用來表示比特幣的概念或整個比特幣網絡自己。例如：「今天我學了些有關Bitcoin協議的內容。」

而沒有大寫的bitcoin則表示一個記帳單位。例如：「我今天轉出了10個bitcoin。」該單位一般也簡寫爲BTC或XBT。

比特幣地址

比特幣地址就像一個物理地址或者電子郵件地址。這是別人付給你比特幣時你惟一須要提供的信息。然而一個重要的區別是，每一個地址應該只用於單筆交易。

對等式網絡

對等式網絡是指，經過容許單個節點與其餘節點直接交互，從而實現整個系統像有組織的集體同樣運做的系統 。對於比特幣來講，比特幣網絡以這樣一種方式構建——每一個用戶都在傳播其餘用戶的交易。並且重要的是，不須要銀行做爲第三方。

哈希率

哈希率是衡量比特幣網絡處理能力的測量單位。爲保證安全，比特幣網絡必須進行大量的數學運算。當網絡達到10Th/秒的哈希率時，就意味着它可以進行每秒10萬億次的計算。

交易確認

交易確認意味着一筆交易已經 被網絡處理且不太可能被撤銷。當交易被包含進一個塊時會收到一個確認，後續的每個塊都對應一個確認。對於小金額交易單個確認即可視爲安全，然而對於好比1000美圓的大金額交易，等待6個以上的確認比較合理。每個確認都成 指數級地下降交易撤銷的風險。

塊鏈

塊鏈是一個按時間順序排列的比特幣交易公共記錄。塊鏈由全部比特幣用戶共享。它被用來驗證比特幣交易的永久性並防止雙重消費。

密碼學

密碼學是數學的一個分支，它讓咱們創造出能夠提供很高安全性的數學證實。電子商務和網上銀行也用到了密碼學。對於比特幣來講，密碼學用來保證任何人都不可能使用他人錢包裏的資金，或者破壞塊鏈。密碼學也用來給錢包加密，這樣沒有密碼就用不了錢包。

簽名

密碼學簽名是一個讓人能夠證實全部權的數學機制。對於比特幣來講，一個比特幣錢包和它的私鑰經過一些數學魔法關聯到一塊兒。當你的比特幣軟件用對應的私鑰爲一筆交易簽名，整個網絡都能知道這個簽名和已花費的比特幣相匹配。可是，世界上沒有人能夠猜到你的私鑰來竊取你辛苦賺來的比特幣。

錢包

比特幣錢包大體實體錢包在比特幣網絡中的等同物。錢包中實際上包含了你的私鑰，可讓你消費塊鏈中分配給錢包的比特幣。和真正的錢包同樣，每一個比特幣錢包均可以顯示它所控制的全部比特幣的總餘額，並容許你將必定金額的比特幣付給某人。這與商家進行扣款的信用卡不一樣。

區塊

一個塊是塊鏈中的一條記錄，包含並確認待處理的交易。平均約每10分鐘就有一個包含交易的新塊經過挖礦的方式添加到塊鏈中。

雙重消費

若是一個不懷好意的用戶試圖將比特幣同時支付給兩個不一樣的收款人，就被稱爲雙重消費。比特幣挖礦和塊鏈將就兩比交易中那筆得到確認並被視爲有效在網絡上達成一致。

私鑰

私鑰是一個證實你有權從一個特定的錢包消費比特幣的保密數據塊，是經過一個密碼學簽名來實現的 。若是你使用的是錢包軟件，你的私鑰就存儲在你的計算機內；若是使用的是在線錢包，你的私鑰就存儲在遠程服務器上。千萬不能泄露私鑰，由於它們可讓你消費對應比特幣錢包裏的比特幣。

挖礦

比特幣挖礦是利用計算機硬件爲比特幣網絡作數學計算進行交易確認和提升安全性的過程。做爲對他們服務的獎勵，礦工能夠獲得他們所確認的交易中包含的手續費，以及新建立的比特幣。挖礦是一個專業的、競爭激烈的市場，獎金按照完成的計算量分割。並不是全部的比特幣用戶都挖礦，挖礦賺錢也並不容易。

Satoshi聰

Satoshi是標明一個比特幣的最小單位的經常使用單位 100,000,000聰等於1 比特幣 (BTC).