區塊鏈相關技術學習總結（1）——區塊鏈以及區塊鏈技術入門詳解

想知道更多區塊鏈技術知識，請百度【鏈客區塊鏈技術問答社區】
鏈客，有問必答！！

區塊鏈是目前一個比較熱門的新概念，蘊含了技術與金融兩層概念。從技術角度來看，這是一個犧牲一致性效率且保證最終一致性的的分佈式的數據庫，固然這是比較片面的。從經濟學的角度來看，這種容錯能力很強的點對點網絡，偏偏知足了共享經濟的一個必需要求——低成本的可信環境。

1. 技術人員看待區塊鏈的正確姿式

區塊鏈雖然是一個新興的概念，但它依賴的技術一點也不新，如非對稱加密技術、P2P網絡協議等。比如樂高積木，積木塊是有限的，可是不一樣組合卻能產生很是有意思的事物。
區塊鏈本質上是一個基於P2P的價值傳輸協議，咱們不能只看到了P2P，而看不到價值傳輸。一樣的，也不能只看到了價值傳輸，而看不到區塊鏈的底層技術。
能夠這麼說，區塊鏈更像是一門交叉學科，結合了P2P網絡技術、非對稱加密技術、宏觀經濟學、經濟學博弈等等知識，構建的一個新領域——針對價值互聯網的探索。
現在的金融領域，除了支付比較便利以外，在其餘絕大部分的業務中，咱們就像是被套着鎖鏈走路同樣，咱們反覆確認，反覆審覈，反覆監督，咱們反覆構建一個又一個的大大小小的高可用集羣，保證線上服務的可靠性與連續性，咱們僱傭一個又一個的安全工程師，交付一個又一個的滲透測試項目。爲何？由於做弊的成本過低了，低到只要改數據庫的一行記錄就能夠提取上百萬的資金。
強大的互聯網給了咱們成本幾乎爲零的高速信息傳輸通道，卻沒有一個成本低廉可靠的高速價值傳輸通道，那麼這也就是區塊鏈即將帶來的。
區塊鏈是一個公共的分佈式總帳，下面從技術角度簡單介紹一下：
想象有一個100臺的分佈式數據庫集羣，如今的狀況是這100個節點實際上的擁有者是一個機構，而且全部節點處在該機構的內網當中，因此這個機構想讓這100個數據庫節點幹嗎就幹嗎，換句話說這100個節點之間是處於一個可信任的環境，而且受控於一個實體，這個實體具備絕對仲裁分配權。
另外的狀況是這樣的，想象這100個節點分別歸不一樣的人全部，且每一個人的節點數據都是同樣的，即徹底冗餘，而且全部的節點是處在廣域網當中，換句話說就是這100個節點之間是不信任的，且不存在一個實體，它擁有絕對仲裁權。
如今考慮第二種狀況，採用什麼樣的算法（共識模型）可以提供一個可信任的環境，使：
每一個節點交換數據過程不被篡改；交換歷史記錄不可被篡改；
每一個節點的數據會同步到最新數據，且認可通過共識的最新數據；
基於少數服從多數的原則，總體節點維護的數據自己客觀反映了交換歷史。

區塊鏈本質上就是要解決以上第二種狀況的一種技術方案，更確切的說應該叫分佈式的冗餘的鏈式總賬本方案。有關區塊鏈的一些要素，在我以往的文章裏有總結過一些：
包含一個分佈式數據庫
分佈式數據庫是區塊鏈的物理載體，區塊鏈是交易的邏輯載體，全部核心節點都應包含該條區塊鏈數據的全副本
區塊鏈按時間序列化區塊，且區塊鏈是整個網絡交易數據的惟一主體
區塊鏈只對添加有效，對其餘操做無效
基於非對稱加密的公私鑰驗證
記帳節點要求拜占庭將軍問題可解/避免
共識過程（consensus progress）是演化穩定的，即面對必定量的不一樣節點的矛盾數據不會崩潰。
共識過程可以解決double-spending問題

因此做爲一個技術人員，不該當只看到了區塊鏈所依賴的技術，更應該關注區塊鏈之外的點和麪，綜合來看，區塊鏈將會有趣得多。

1. 區塊鏈的通常性架構介紹

有關區塊鏈自己的發展史，網絡上資料比較多，本文再也不贅述。
而有關區塊鏈技術的介紹，在各個區塊鏈平臺的社區是有詳細資料的，可是針對這些資料的總結，以及抽象出一共通概念的介紹，仍是百裏挑一，本文嘗試總結一下。
在介紹以前，我想稍微介紹一下公有鏈，聯盟鏈的概念，這些概念是以太坊創始人Vitalik提出的，我在這些概念的基礎上作了一些研究。
其實區分公有鏈、聯盟鏈很簡單，只要看這個區塊鏈的訪問權限就能夠了，若是訪問該區塊鏈須要得到鏈上節點的許可，那麼這是一個聯盟鏈，不然是公有鏈。
根據名稱，咱們也能夠」望文生義「，公有表示一個徹底開放的網絡，聯盟表示一個半開放的網絡，成員之間是共享的，非成員身份是沒有自由訪問權限的，因此咱們也稱聯盟鏈爲許可鏈。
其餘的不少項目，是從這三個區塊鏈上衍生出來的，因此以這三個爲基礎，基本上能夠吃透區塊鏈了。
不得不提的還有Linux基金會項目——HyperLedger項目（主打聯盟鏈，開源），也是旨在打造一個通用的區塊鏈技術，不過我認爲目前尚在開發迭代當中，尚未具體的應用案例，按下不講。
另外還有一些銀行寡頭間的聯盟鏈項目——R3 CEV項目（聯盟鏈，閉源），以及中國的R3項目——ChinaLedger（聯盟鏈，閉源），固然這些不是開源的，我沒法得到有用的資料進行分析，因此就不展開了。
從技術上來看，針對不一樣的業務場景，對區塊鏈有不一樣需求，好比實時結算業務，要求區塊鏈提供秒級的交割，相對應的就是出塊速度的要求，而出塊速度過快每每會致使區塊鏈分叉（fork），造成孤兒鏈，孤兒鏈是無效的，那麼交易也就做廢了，影響了區塊鏈的最終一致性。
若是頻繁產生分叉形成至關比例的用戶交易失效，那麼能夠認爲系統是不可靠的。
若是咱們將這種實時性要求比較高的業務安插到聯盟鏈中，就能夠控制風險，經過調整共識算法，利用快速一致共識模型（Consensus Model）來避免上述問題，雖然不如公有鏈那麼健壯，但對某些特殊場景足夠了。
因此架構層面，對公有鏈和聯盟鏈的技術也要差別化對待。