超详细的【区块链】技术介绍整理（七千余字+九大板块）

区块链：详细介绍

一、什么是区块链（Blockchain）？
- 1.定义
- 2.从不同视角认识区块链
- 3.用生活中的例子理解区块链
二、区块链的来源
三、区块链的发展阶段
- 1.酝酿期
- 2.萌芽期
- 3.发展期
四、区块链的特征
- 1.去中心化
- 2.开放性
- 3.独立性
- 4.安全性
- 5.匿名性
五、区块链的类型
- 1.公有区块链（Public Block Chains)
- 2.联合（行业）区块链（Consortium Block Chains)
- 3.私有区块链（Private Block Chains)
六、架构模型
- 数据层
- 网络层
- 激励层
- 合约层
- 应用层
七、核心技术
- 1.分布式账本
- 2.非对称加密
- 3.共识机制
- 4.智能合约
八、区块链的应用
- 金融领域
- 物联网和物流领域
- 公共服务领域
- 数字版权领域
- 保险领域
- 公益领域
九、面临的挑战
- 1.受到现行观念、制度、法律制约。
- 2.在技术层面，区块链尚需突破性进展。
- 3.竞争性技术挑战。
End.参考文献

一、什么是区块链（Blockchain）？

1.定义

（注：根据狭义、广义以及不同角度，有不同的定义，大体分为以下派系）

（1）区块链是一个“不可伪造”、“全程留痕”、“可以追溯、”“公开透明”和“集体维护”的用于存储信息或数据的共享数据库。

（2）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bai技术的新型应用模式。

（3）区块链是比特币的一个重要概念，是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术。是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。

（4）区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

（5）区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。

2.从不同视角认识区块链

从科技层面来看，区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题。从应用视角来看，简单来说，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。

区块链的特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景，基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。

区块链在国际汇兑、信用证、股权登记和证券交易所等金融领域有着潜在的巨大应用价值。将区块链技术应用在金融行业中，能够省去第三方中介环节，实现点对点的直接对接，从而在大大降低成本的同时，快速完成交易支付。

3.用生活中的例子理解区块链

咱们在现实生活中是怎么进行现金交易的。假设你向朋友借了1万块钱，并答应一个月后还钱，你可能会选择用银行卡转账还款。银行负责在你的存款账户中减掉1万块，在你朋友的存款账户中增加1万块。在这里，银行是负责记账的机构。你之所以选择银行转账，潜在原因是你相信它比较可靠，会帮你把1万块钱转给朋友。可是，在数字世界里，发明一套货币，就是另一回事了。

下面，我们来看看区块链的提出者——中本聪是怎么设计这个数字货币游戏的。首先，中本聪希望点对点直接交易，绕开银行这个第三方。这个问题好办，那就不设银行呗，用户通过一套独特的机制自己发行货币，相互之间直接交易。但这又带来另一个问题，没有银行作为可靠的中介负责记账，用户又相互不认识，怎么保证交易时没人耍赖呢？比如，在数字世界里，电子文件可以轻松复制，10块钱的数字货币，动动鼠标复制粘贴10次就变成100块，岂不乱套了？解决这个问题，就需要提供一个让大家互相信任的机制。比特币系统采用的方法是，让所有交易过程都按照时间顺序公开透明地记录下来，这些记录是永久性的，不能篡改。这样就没办法做一些偷偷摸摸的事了。

凭借这些机制，比特币系统成功运转起来。这个系统以数据块为单位存储数据，这就是区块（Block）。大约每隔10分钟，就会有新的区块增加上去。每个区块都记录着比特币的详细交易过程，而且带着时间戳。不同区块之间按照时间顺序、通过某种算法相连，这就是链（Chain）。它们合起来，就被称为“区块链”（Blockchain）。就这样，区块链伴随比特币的诞生，落地生根了。如果说比特币是受到瞩目的台前明星，区块链就是负责在底层技术上提供信任机制的幕后英雄。

用专业术语来讲，区块链是一种分布式账本技术。可用一个简单的例子理解它。假设原来你家是这样记账的：你和爸爸、妈妈分别有一个账本，你们各自记各自的花费，每个月底一起统计家庭总开销。但爸爸喜欢买烟，妈妈喜欢屯化妆品，你喜欢买零食，你们可能都会有意无意地少记几条，有时还会在账本上涂改。所以月底核对账本时，总是和家里的实际支出有点出入。为了改变这种情况，你们重新买了一个新账本，你和爸爸、妈妈三人共同用一个新账本记账，并且互相提醒、监督，一起核对每一项花费。同时你们还约定，一旦把花费核对清楚记上去后，就不许涂改和删掉。尝试了几个月，你们发现这个共同账本和家里的实际支出吻合多了。

区块链就属于第二种记账方式。上面的小故事告诉我们，它至少有这么几大特长或好处。首先，它是去中心化的，以前由单方维护的数据库，变成了多方共同维护，大家凭借共识一起写入数据，没有谁可以单独控制数据。其次，它让大家从各记各的账，变成共同记账，这带来数据的一致和公开透明。此外，区块链只允许写入数据，不允许删除和修改，这样可以防止数据被偷偷篡改。

在现实中，很多场景比家里怎么记账可复杂多了。而且，金融交易、业务处理的若干环节大都由素不相识的人操作，怎么让大家互相信任呢？这就轮到区块链大展身手了。别忘了，它可以从底层技术上提供让大家互相信任的机制。比如，平时去菜市场买东西，你可能会担心鱼虾、蔬菜是否安全。有的公司从中看到商机，把养殖户和鱼塘的数据搬到区块链上。这样你就能知道买的鱼来自哪个鱼塘，会吃得更加放心。再比如，朋友圈经常会出现为重病患者筹款的链接，在捐款时，你可能多少有些顾虑：患者情况真实吗？捐款真能送到病人手里吗？为了消除这些顾虑，有些互联网公益机构用上了区块链，让你清清楚楚地查看捐款的使用步骤。假如审核发现患者情况不属实，区块链系统将自动把捐款退还你的账户。

未来，区块链可以给我们的生活带来哪些改变？可以想象的是，当社会的各个领域广泛用上了区块链，它将成为信息时代的重要基础设施，能解决很多当前令我们头疼的事儿。比如，区块链将使无数信息的孤岛被“链”在一起，看病不必因为换个医院就重复检查，创业者不必为了办一个手续跑多个部门；很多交易不再需要第三方担保，消费者不再担心押金无法退还，创作者不必担心作品被盗用却一无所得……

二、区块链的来源

时光倒流回13年前。2008年 11月 1 日，世界正笼罩在金融危机的巨大阴影中。那天，一位自称“中本聪”的神秘极客群发了一封电子邮件。邮件中附着一篇论文，标题是：“比特币：一个点对点电子现金系统”。中本聪在邮件中说，他正在研究一种新的电子现金系统，这种系统完全是点对点的，无须任何可信的第三方。大约半个月后，中本聪又马不停蹄地公布了比特币系统的源代码。2009年1月3日，一个有趣的发明横空出世。中本聪在服务器上生成了第一个比特币区块，这就是所谓的“比特币创世区块”。从此，比特币系统正式开张。

2008年由中本聪第一次提出了区块链的概念，在随后的几年中，区块链成为了电子货币比特币的核心组成部分：作为所有交易的公共账簿。而如今比特币的设计已经成为其他应用程序的灵感来源。

三、区块链的发展阶段

区块链发展经历了三个阶段：

1.酝酿期

2009-2012年，经济形态以比特币及其产业生态为主。

2.萌芽期

时期为2012-2015年，区块链随着比特币进入公众视野，新生的钱包支付和汇款公司出现，区块链经济扩散到金融领域。区块链底层技术创新不断。区块链技术从比特币系统中剥离出来。

3.发展期

2016年开始探索行业应用，出现了大量区块链创业公司。2017年ICO的火热让区块链受到前所未有的关注。

四、区块链的特征

1.去中心化

区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施，没有中心管制，除了自成一体的区块链本身，通过分布式核算和存储，各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。去中心化是区块链最突出最本质的特征。

2.开放性

区块链技术基础是开源的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人开放，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。

3.独立性

基于协商一致的规范和协议(类似比特币采用的哈希算法等各种数学算法)，整个区块链系统不依赖其他第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。

4.安全性

只要不能掌控全部数据节点的51%，就无法肆意操控修改网络数据，这使区块链本身变得相对安全，避免了主观人为的数据变更。

5.匿名性

除非有法律规范要求，单从技术上来讲，各区块节点的身份信息不需要公开或验证，信息传递可以匿名进行。

五、区块链的类型

1.公有区块链（Public Block Chains)

世界上任何个体或者团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与其共识过程。公有区块链是最早的区块链，也是应用最广泛的区块链，各大bitcoins系列的虚拟数字货币均基于公有区块链，世界上有且仅有一条该币种对应的区块链。

2.联合（行业）区块链（Consortium Block Chains)

由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定（预选节点参与共识过程），其他接入节点可以参与交易，但不过问记账过程(本质上还是托管记账，只是变成分布式记账，预选节点的多少，如何决定每个块的记账者成为该区块链的主要风险点），其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。

3.私有区块链（Private Block Chains)

仅仅使用区块链的总账技术进行记账，可以是一个公司，也可以是个人，独享该区块链的写入权限，本链与其他的分布式存储方案没有太大区别。传统金融都是想实验尝试私有区块链，而公链的应用例如bitcoin已经工业化，私链的应用产品还在摸索当中。

六、架构模型

一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。

数据层

封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法。

网络层

则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法。

激励层

将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等。

合约层

主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础。

应用层

则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。

七、核心技术

1.分布式账本

分布式账本指的是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。

2.非对称加密

存储在区块链上的交易信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。

3.共识机制

共识机制就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。区块链的共识机制具备“少数服从多数”以及“人人平等”的特点，其中“少数服从多数”并不完全指节点个数，也可以是计算能力、股权数或者其他的计算机可以比较的特征量。“人人平等”是当节点满足条件时，所有节点都有权优先提出共识结果、直接被其他节点认同后并最后有可能成为最终共识结果。以比特币为例，采用的是工作量证明，只有在控制了全网超过51%的记账节点的情况下，才有可能伪造出一条不存在的记录。当加入区块链的节点足够多的时候，这基本上不可能，从而杜绝了造假的可能

4.智能合约

智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。

八、区块链的应用

金融领域

物联网和物流领域

区块链在物联网和物流领域也可以天然结合。通过区块链可以降低物流成本，追溯物品的生产和运送过程，并且提高供应链管理的效率。

公共服务领域

区块链在公共管理、能源、交通等领域都与民众的生产生活息息相关，但是这些领域的中心化特质也带来了一些问题，可以用区块链来改造。区块链提供的去中心化的完全分布式DNS服务通过网络中各个节点之间的点对点数据传输服务就能实现域名的查询和解析，可用于确保某个重要的基础设施的操作系统和固件没有被篡改，可以监控软件的状态和完整性，发现不良的篡改，并确保使用了物联网技术的系统所传输的数据没用经过篡改。

数字版权领域

通过区块链技术，可以对作品进行鉴权，证明文字、视频、音频等作品的存在，保证权属的真实、唯一性。作品在区块链上被确权后，后续交易都会进行实时记录，实现数字版权全生命周期管理，也可作为司法取证中的技术性保障。

保险领域

在保险理赔方面，保险机构负责资金归集、投资、理赔，往往管理和运营成本较高。通过智能合约的应用，既无需投保人申请，也无需保险公司批准，只要触发理赔条件，实现保单自动理赔。

公益领域

区块链上存储的数据，高可靠且不可篡改，天然适合用在社会公益场景。公益流程中的相关信息，如捐赠项目、募集明细、资金流向、受助人反馈等，均可以存放于区块链上，并且有条件地进行透明公开公示，方便社会监督。

等…

九、面临的挑战

1.受到现行观念、制度、法律制约。

区块链去中心化、自我管理、集体维护的特性颠覆了人们生产生活方式，淡化了国家、监管概念，冲击了现行法律安排。对于这些，整个世界完全缺少理论准备和制度探讨。

2.在技术层面，区块链尚需突破性进展。

区块链应用尚在实验室初创开发阶段，没有直观可用的成熟产品。比之于互联网技术，人们可以用浏览器、APP等具体应用程序，实现信息的浏览、传递、交换和应用，但区块链明显缺乏这类突破性的应用程序，面临高技术门槛障碍。再比如，区块容量问题，由于区块链需要承载复制之前产生的全部信息，下一个区块信息量要大于之前区块信息量，这样传递下去，区块写入信息会无限增大，带来的信息存储、验证、容量问题有待解决。

3.竞争性技术挑战。

虽然有很多人看好区块链技术，但也要看到推动人类发展的技术有很多种，哪种技术更方便更高效，人们就会应用该技术。比如，如果在通信领域应用区块链技术，通过发信息的方式是每次发给全网的所有人，但是只有那个有私钥的人才能解密打开信件，这样信息传递的安全性会大大增加。同样，量子技术也可以做到，量子通信——利用量子纠缠效应进行信息传递——同样具有高效安全的特点，近年来更是取得了不小的进展，这对于区块链技术来说，就具有很强的竞争优势。

End.参考文献

科技日报：区块链到底是个什么链？五分钟彻底读懂

人民网：我国必须走在区块链发展前列

人民日报：区块链、硬核、我太难了…2019十大流行语来了！

新华网：建立安全保障体系区块链“忽如一夜春风来” ，区块链不等于虚拟货币全国整顿开启

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