區塊鏈快速入門（一）——區塊鏈簡介

區塊鏈快速入門（一）——區塊鏈簡介

一、區塊鏈簡介

1、分布式記帳技術簡介

2009年1月，基于區塊鏈結構的比特幣網絡悄然問世，其融合了現代密碼學和分布式網絡技術等重要成果。在比特幣出現后的數年里，在純分布式場景下比特幣網絡穩定支持了海量轉賬交易，證明區塊鏈數據結構很好解決了分布式記賬的基本需求，基于區塊鏈結構的分布式記賬技術開始大量出現。
隨著最前沿的信息科技成果不斷融入金融行業，以區塊鏈(Blockchain)為基礎的分布式賬本技術(Distributed Ledger Technology，DLT)嶄露頭角，并在部分場景(如跨境支付)中得到探索和落地。
分布式賬本技術的核心價值在于為未來多方協同網絡提供可信基礎。區塊鏈引發的記賬技術的演進，將促使商業協作和組織形態發生變革。

2、區塊鏈術語

區塊鏈的實現有三個重要的概念：
A、交易(Transaction)
交易是一次對賬本的操作，導致賬本狀態的一次改變，如添加一條轉賬記錄。
B、區塊(Block)
區塊用于記錄一段時間內發生的所有交易和狀態結果等，是對當前賬本狀態的一次共識。
C、鏈(Chain)
鏈由區塊按照發生順序串聯而成，是整個賬本狀態變化的日志記錄。

3、區塊鏈實現原理

區塊鏈的目標是實現一個分布式的數據記錄賬本，只允許添加、不允許刪除。分布式賬本底層的基本結構是一個線性的鏈表，鏈表由一個個區塊串聯組成，后繼區塊中記錄前導區塊的哈希(Hash)值。某個區塊(以及塊里的交易)是否合法，可通過計算哈希值的方式進行快速檢驗。網絡中節點可以提議添加一個新的區塊，但必須經過共識機制來對區塊達成確認。

4、比特幣的區塊鏈工作過程

比特幣的區塊鏈工作過程如下：
（1）用戶通過比特幣客戶端發起一項交易，消息廣播到比特幣網絡中等待確認。網絡中的節點會將收到的等待確認的交易請求打包在一起，添加上前一個區塊頭部的哈希值等信息，組成一個區塊結構。然后，試圖找到一個nonce串(隨機串)放到區塊里，使得其哈希結果滿足一定條件(比如小于某個值)。計算nonce串的過程，即俗稱的“挖礦”。nonce串的查找需要花費一定的計算力。
（2）一旦節點找到了滿足條件的nonce串，區塊在格式上就變得合法，成為候選區塊。節點將其在網絡中廣播出去。其它節點收到候選區塊后進行驗證，發現確實合法，就承認區塊是一個新的合法區塊，并添加到自己維護的本地區塊鏈結構上。當大部分節點都接受了該區塊后，意味著區塊被網絡接受，區塊中所包括的交易也就得到確認。
比特幣的區塊鏈工作過程可以簡化為兩個關鍵流程，一個是完成對一批交易的共識(創建合法區塊結構)，一個是新的區塊添加到區塊鏈結構上，被網絡認可，確保未來無法被篡改。
比特幣基于算力(尋找nonce串)的共識機制被稱為工作量證明(Proof of Work，PoW)。因為要讓哈希結果滿足一定條件，并無已知的快速啟發式算法，只能對nonce值進行逐個嘗試的蠻力計算。嘗試的次數越多(工作量越大)，算出來的概率越大。
通過調節對哈希結果的限制條件，比特幣網絡控制平均約10分鐘產生一個合法區塊。算出區塊的節點將得到區塊中所有交易的管理費和協議固定發放的獎勵費(每四年減半)。
比特幣網絡是任何人都可以加入的，如果網絡中存在惡意節點，能否進行惡意操作來對區塊鏈中記錄進行篡改，從而破壞整個比特幣網絡系統。比如故意不承認別人產生的合法候選區塊或者干脆拒絕來自其它節點的交易請求等。
實際上，因為比特幣網絡中存在大量(據估計數千個)的維護節點，而且大部分節點都是正常工作的，默認都只承認所看到的最長的鏈結構。只要網絡中不存在超過一半的節點提前勾結一起采取惡意行動，則最長的鏈將很大概率上成為最終合法的鏈。而且隨著時間增加，概率會越來越大。例如，經過6個區塊生成后，即便有一半的節點聯合起來想顛覆被確認的結果，其概率也僅為(1/2)^6≈1.6%,即低于1/60的可能性。10個區塊后概率將降到千分之一以下。
如果整個網絡中大多數的節點都聯合起來作惡，可以導致整個系統無法正常工作。往往意味著付出很大的代價，跟通過作惡得到的收益相比，往往得不償失。

二、區塊鏈特點

1、區塊鏈的技術特點

區塊鏈的技術特點如下：
A、分布式容錯性
分布式賬本網絡極其魯棒，能夠容忍部分節點的異常狀態。
B、不可篡改性
共識提交后的數據會一直存在，不可被銷毀或修改。
C、隱私保護性
密碼學保證了數據隱私，即便數據泄露，也無法解析。

2、區塊鏈的業務特點

區塊鏈的業務特點如下：
A、可信任性
區塊鏈技術可以提供天然可信的分布式賬本平臺，不需要額外第三方中介機構參與。
B、降低成本
跟傳統技術相比,區塊鏈技術可能通過自動化合約執行帶來更快的交易,同時降低維護成本。
C、增強安全
區塊鏈技術將有利于安全、可靠的審計管理和賬目清算，減少犯罪風險。

3、分布式賬本技術的特點

基于區塊鏈的分布式賬本特點如下:
A、維護一條不斷增長的鏈，只可能添加記錄，而且記錄一旦確認則不可篡改。
B、非中心化或者多中心化的共識，無需集中的控制，實現上盡量分布式。
C、通過密碼學的機制來確保交易無法被抵賴和破壞，并盡量保護用戶信息和記錄的隱私性。

三、區開鏈應用場景

1、區塊鏈應用場景簡介

區塊鏈技術已經從單純的技術探討走向了應用落地的階段。國內外已經出現大量區塊鏈相關的企業和團隊，少數企業已經結合自身業務摸索出了頗具特色的應用場景，但更多的企業還處于不斷探索和驗證的階段。
區塊鏈的合適應用場景必須從區塊鏈技術自身的特性出發進行分析。區塊鏈在不引入第三方中介機構的前提下，可以提供去中心化、不可篡改、安全可靠等特性保證。因此，所有直接或間接依賴于第三方擔保機構的活動，均可從區塊鏈技術中獲益。目前倍受投資關注的區塊鏈應用領域主要有金融服務、征信和權屬管理、資源共享、貿易管理等領域。

2、金融服務

區塊鏈帶來的潛在優勢包括降低交易成本、減少跨組織交易風險等。金融服務領域的區塊鏈應用目前最受關注，全球不少銀行和金融交易機構都是主力推動者。部分投資機構也在應用區塊鏈技術降低管理成本和管控風險。但在引入區塊鏈技術時也要注意可能引發的問題和風險。

3、征信和權屬管理

征信和權屬的數字化管理是大型社交平臺和保險公司都夢寐以求的。目前征信和權屬領域的主要技術問題包括缺乏足夠的數據和分析能力，缺乏可靠的平臺支持以及有效的數據整合管理等。區塊鏈被認為可以促進數據交易和流動，提供安全可靠的支持。征信行業的門檻比較高，需要多方資源共同推動。

4、資源共享

以Airbnb為代表的分享經濟公司將歡迎去中心化應用，可以降低管理成本。資源共享領域主題相對集中，設計空間大，受到大量的投資關注。

5、貿易管理

區塊鏈技術可以幫助自動化國際貿易和物流供應鏈領域中繁瑣的手續和流程。基于區塊鏈設計的貿易管理方案會為參與的多方企業帶來極大的便利。另外，貿易中銷售和法律合同的數字化、貨物監控與檢測、實時支付等方向都可能成為創業公司的突破口。