一文了解区块链 (转)

Posted 2020-11-21 it-evan

107.8%！10.26凌晨，在美国上市的迅雷公司股价一夜之间狂飙翻倍！正如其名：迅雷不及掩耳之势。令人目瞪口呆。幸福来得太突然！

为什么这么疯狂？主要是一则重磅消息引起。

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据新华社消息， 10月24日下午中央进行了第十八次集体学习，学习主题是区块链技术发展现状和趋势。中央强调，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。提出要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。

划重点：要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口！

“核心技术”、“重要”、“突破口”，这些字眼，充分表明我国把区块链技术放在了非常重要的位置。所以迅雷股价一夜翻倍，也从侧面反应了资本市场对这则消息的态度。所以有人说，区块链要火了！

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区块链是什么？相信小伙伴们有点懵圈。先来普及一下。

比特币都知道吧？它就是区块链技术的一种应用。区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。具有去中心化，开放性，独立性，安全性，匿名性等特点。

简单的说，区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。这个账本数据库，不是某个人可以随意修改的，因为它没有一个中心，它是公共的，发布在全世界，但是它又具有高度的隐私性和安全性。听起来是不是很矛盾？但这就是区块链技术吸引人的地方。

举个例子，假设你要在支付宝上买东西，交易流程是：你将钱打给支付宝－支付宝收款后通知卖家发货－卖家发货－你确认收货－支付宝把钱打给卖家。这里就存在一个中心：支付宝。那么，如果是区块链技术，它就会去中心化，把支付宝从中心地位去掉，卖家和买家直接成交。去中心化很好理解。

但这样一来，中心是去了，有人赖账怎么办？找谁证明你交钱或交货了呢？所以区块链技术用了分布式方法来存储数据。就像买家和卖家成交的时候，发个公告给全世界所有人，这笔交易成交了，由全世界的人帮你监督着。这样一来，谁想赖都不行了。因为全世界都可以证明这笔交易的存在。

当然，这个例子不够严谨也不够完整，但是区块链就是具有去中心化，开放性，独立性，安全性，匿名性这些特点，因此也相当的迷人。

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那么，这次我国强调区块链技术的发展，它又什么用途呢？和我们生活关系大吗？

关系大得很！下面列举了区块链应用的7个看点，需要稍微耐心点看。

1.要发挥区块链在促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率、建设可信体系等方面的作用。

2.要推动区块链和实体经济深度融合，解决中小企业贷款融资难、银行风控难、部门监管难等问题。

3.要利用区块链技术探索数字经济模式创新，推动经济高质量发展。

4.要探索“区块链+”在民生领域的运用，包括教育、就业、养老、精准脱贫、医疗健康、商品防伪、食品安全、公益、社会救助等。

5.要和新型智慧城市建设相结合。

6.要利用区块链技术促进城市间在信息、资金、人才、征信等方面更大规模的互联互通，保障生产要素在区域内有序高效流动。

7.要探索利用区块链数据共享模式，实现政务数据跨部门、跨区域共同维护和利用，简化政务服务体验。

其实，我们可以看到，区块链并非高高在上，实际上和我们的生活息息相关，很接地气。比如说，简化政务服务体验。

有时，我们要去政府部门办件事情，这个部门要跑，那个部门也要跑，不顺利的时候还要来回跑。如果将来用上区块链技术之后，由于其有数据共享模式，数据由多部门、跨区域共同维护和利用，就可以实现业务协同办理，最多跑一次就可以搞定了，是不是很方便呢？这就是区块链技术的应用。

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既然区块链这么好用，那么它怎么个发展法？

中央强调：要构建区块链产业生态，加快区块链和人工智能、大数据、物联网等前沿信息技术的深度融合，推动集成创新和融合应用。使区块链技术在建设网络强国、发展数字经济、助力经济社会发展等方面发挥更大作用。

在网络强国、数字经济、经济社会发展建设中发挥作用，这就是区块链要发展的方向。

发展区块链并不是一时心血来潮。

早在2018年5月28日，区块链就与人工智能、量子信息、移动通信、物联网一道列为新一代信息技术代表。而今，中央再次强调区块链的发展，其重要性可想而知。

区块链技术应用已延伸到数字金融、物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。目前，全球主要国家都在加快布局区块链技术发展。为了能在区块链这个新兴领域走在理论最前沿、占据创新制高点、取得产业新优势，我们必须要加快速度。现在科技日新月异，稍微慢一点，技术就会落后很多。因此发展区块链很有紧迫感。

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目前，区块链相关领域已吸引了众多资本的涌入。

比如国家网信办已经公布的境内区块链信息服务备案项目名单里面。阿里巴巴、腾讯、百度、京东、中国平安等等公司均在列。

10月21日，华为就申请了一项名为“基于区块链的结算方法、区块链节点和客户端”专利。根据申请资料，申请实施例公开了区块链结算方法，包括利用区块链处理校验客户端发送的原始话单，并结算结果生成账单数据的全部流程。

而交易平台Coinbase报价显示，比特币刚突破10000美元整数大关，刷新逾一个月新高，24小时涨幅逾30%。

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就在美国当地时间10月23号，美国华盛顿特区，美国众议院金融服务委员会就Facebook的Libra项目召开听证会，Facebook首席执行官扎克伯格出席，就Libra安全性等各方面展开了激烈辩论。Libra属于数字货币的一种，也是区块链技术的应用。它会不会削弱美元主导地位？会不会被用于洗钱？个人隐私安全性如何？这些敏感的话题被一一挑起。这也反映出了，区块链的发展前景光明，但中途波折难免。

附录

区块链的概念

狭义上讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构，并以密码学的方式保证其不可篡改、不可伪造的去中心化共享总账（Decentralized Shared Ledger），能够安全存储简单的、有先后关系、 能在系统内验证的数据。

广义上讲，区块链技术是利用加密链式区块结构来验证和存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用自动化脚本代码（智能合约）来编程和操作数据的一种全新的去中心化基础架构和分布式计算范式。

区块链的特点

1. 去中心化

区块链是一种分布式数据存储结构，没有中心节点，所有节点都保存全部的相同的区块信息，完全实现去中心化。对于特殊的应用场景，可以适当地采用弱中心化的管理节点，即中心节点不影响整个区块链结构的运行，比如弱中心化的监管机制；若从安全角度来说，弱中心化结构中的中心节点要满足对于区块链的安全不构成威胁，对用户隐私不构成威胁等。

2. 不可篡改性

一方面，区块链中存储的交易信息每一条都有相对应的Hash值，由每一条记录的Hash值作为叶子节点生成二叉Merkle树，Merkle树的根节点（Hash值）保存在本区块的块头部分，区块头部除了当前区块的Merkle树的根节点，还要保存时间戳以及前一个区块的标识符（Hash指针）形成一条链式结构。

因此，要想篡改区块链中的一条记录，不仅要修改本区块的Hash值，还要修改后续所有区块的Hash值，或者生成一条新的区块链结构，使得新的链比原来的链更长。实际上，这是很难实现的。一般，一个区块后面有6个新的区块生成时，即可认为该区块不可篡改，可以将该区块加入到区块链的结构中了。

3. 不可伪造性

区块链保存的交易数据中不仅含有Hash值，还有交易双方的签名以及验证方的签名。签名具有不可伪造性，因此具有不可伪造性。

4. 可验证性

可验证性指的是数据来源的可验证。每一笔交易中数据的产生和输入、输出都是可以验证的。目前，为了保证用户的隐私，很多交易在数据可验证的情况下，尽可能地切断用户真实身份的可追溯性。

5. 匿名性

区块链中的匿名性实际上是一种伪匿名性。区块链中使用假名技术来切断账号和真实身份的联系。比如，对用户公钥进行一系列的Hash运算，得到的固定长度的Hash值作为对应的电子账号。

实际上，随着使用次数的增加，通过数据分析可以分析出账号的很多交易行为，比如经常和那些账号做交易，交易金额多少等，甚至可以和现实中的真实身份相联系。

区块链的发展史

区块链技术脱胎于比特币，区块（Block）和链（Chain）作为比特币系统的核心技术被提出来，至今可分为3个阶段[3]：

第一阶段：区块链1.0 —— 数字货币

最具有代表意义的就是比特币了，其以区块链作为底层技术，是区块链最初始的应用。

第二阶段：区块链2.0 —— 数字资产和智能合约

代表产品有2014年7月的Ethereum（以太坊），其将智能合约理念推进到了极致，还有2015年3月的Factom（公正通）以及国内的太一系统等。

第三阶段：区块链3.0 —— DAO、DAC → 区块链大社会

DAO、DAC指区块链自治组织、区块链自治公司。这一阶段是区块链技术广泛应用于人们生活和生产的各个方面，区块链被人们广泛接受，比如区块链应用于能源互联网的能源区块链，区块链应用于医疗事业的医疗区块链等。

区块链的种类

公有链

是指全世界任何人都可以在任何时候加人、任意读取数据，任何人都能发送交易且交易能获得有效确认，任何人都能参与其中共识过程的区块链——共识过程决定哪个区块可被添加到区块链中和明确当前状态。

私有链

是一种不对外公开的、只有被授权的节点才可以参与并查看数据的私有区块链。采用私有链的群体主要是大型金融机构、大型企业、政府部门等。

联盟链

是公司与公司、组织与组织之间达成联盟的模式，维护链上数据的节点都来自于该联盟中的公司或者组织，记录维护数据的权力掌握在联盟成员手中。采用联盟链的群体主要是：银行、保险、证券、商业协会、集团企业等。

区块链的结构

1、层次结构

我们整理了区块链层次结构的三种分法，第一种是比特币系统将区块链分成6层结构：数据层、网络层、共识层、合约层、激励层、应用层。其架构图如下：

第二种将区块链分成3层：网络层、交易层、应用层。架构图如下：

第三种是北航链将区块链分成6层：存储层、基础区块链层、缓存层、API层、链上代码层、应用层。其架构图如下：

2、数据结构

区块链中的数据结构根据不同的应用会有所不同，但基本上都是由区块头（块头）和区块体（块身）组成。

区块体保存的是若干条记录以及由每条记录的Hash值构成的二叉Merkle树。区块头一般包括版本号、前一区块的Hash值（Hash指针）、随机数、目标Hash（本区块的Hash值）、Merkle根，有时还会有用于PoW的计算困难门限值Difficulty等。

根据不同的应用，块头和块身的数据项也会有所不同。根据需求，可以建立单链结果，还可以建立双链结构。下面是一个单链结构的简单的区块数据结构图：

 

区块链的应用

金融领域：区块链项目在金融领域的探索主要集中在支付、房地产金融、企业金融、保险、资产管理、票据金融等领域。

娱乐：区块链应用较为早期的2C类业务主要衍生在娱乐社交领域。在音乐创作中区块链可以帮助创作者规避抄袭的争议。基于区块链做的虚拟偶像、游戏、直播等项目让虚拟财产交易和保护更加透明。

物联网：区块链带来的交易共享性和不可篡改性提高了供应链在物流、资金流、信息流等实体协作沟通效率，改善了多方协作时的争议。

医疗：针对医疗的数据安全和患者隐私保护，区块链的匿名和去中心化的特性得到了很好的应用。这让医联体之间进行远程数据共享、分布式保障与存储管理更加安全。

能源：在能源领域最为广泛应用的是智能电网。针对每一度电用区块链可以从来源到使用建立完备的数字档案，为电站提供数据支持和资产评估依据。区块链还可以释放分布式资源的多余电力，如回购民用屋顶太阳能产生的冗余资源。

公益：在公益事业中，应用最多的还是区块链的溯源能力，追溯善款的去向，让捐赠者安心；

农业：也是利用区块链的溯源能力，追溯农产品的来源，让食用者放心。

法律：区块链的分布式存证让在法律层面主要体现在版权保护、证据保全和电子智能合同三个方面。对于版权保护，区块链让版权交易标准化成为可能；而对于电子证据来说，区块链实现了保真和验真。