（一）区块链背景、概念与现状

区块链产生背景

2008年，一位化名为中本聪的人，在一篇为《比特币：一个点对点的电子现金系统》的论文中首先提出了比特币。中本聪结合以前的多个数字货币发明，如B-money和HashCash，创建了一个完全去中心化的电子现金系统，不依赖于通货保障或是结算验证保障的中央权威。后续的以太坊等项目陆续出现，引发了一波又一波的“币”和“链”潮。

比特币、以太坊等项目采用的底层核心技术就是区块链技术。区块链作为一种可能会重塑社会运作方式的“颠覆性”创新技术，备受各个国家和社会关注，已经发展成为具有较大影响力的生态体系。

根据区块链带来的革新与应用范围将区块链技术分为区块链1.0、区块链2.0、区块链3.0。
1、区块链1.0：以比特币未代表的可编程“虚拟货币”；
2、区块链2.0：基于区块链的可编程金融，“智能合约”；
3、区块链3.0：将区块链扩展到其他领域应用。

目前问题

1、技术架构：效率不高、安全性挑战、资源消耗高等问题，尤其是低效率的数据吞吐量与共识机制；
2、行业监管问题；
3、商业应用场景上尚未出现“杀手级”应用。

概念与核心技术

1、区块链概念定义

区块链是一种在对等网络环境下，通过透明和可信规则，（按照时间戳顺序）构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据结构，实现和管理事务（交易）处理的模式。是一种分布式数据存储、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，具有分布式对等、数据块链式、不可伪造和防篡改、透明可信、高可靠性等关键特征。

三种区块链部署模型：
1、公有链：任意客户都可以使用，任意节点都可以进入，所有节点共同参与共识和读写数据，较强的去中心化特征，案例：比特币和以太坊；
2、联盟链：只有利益相关的客户才能使用，节点只有授权许可才能接入，接入节点按规则参与共识和读写数据，较弱的去中心化特征，案例：Hyperledger Fabric；
3、私有链：单个客户使用，仅有授权的节点才能接入，并按照规则参与共识和读写数据。

区块链上记录的区块对象是打包了一段时间内发生的交易与状态的集合；
交易是指每次改变状态变化的操作，并拥有唯一的交易标识（如哈希值）。

2、共识机制

共识机制是指实现不同信任主体节点之间建立信任、获取权益的数学算法，提供给分布式网络参识节点以用于确认交易动作引起的账本中的数据变化，并且能够达成最终一致性。
（1）Pow（工作量证明）：PoW可监管性弱且需要全网参与共识运算，性能效率不高，只允许全网50%的节点出现故障问题，比特币采用的PoW共识机制；
（2）PoS（权益证明）：要求网络节点必须提供一定数量的代币证明，余上市公司补票类似，节点证明持有较多的代币，获得记账权的概率就越高。性能和安全性有所提升，可监管性弱，依然只能允许全网50%的节点出现故障问题；
（3）DPoS（股份授权证明）：为了防止大矿池垄断全网算力，持币节点选举若干数量的代理节点进行验证和记账，类似于董事会投票制度。优点可以有效减少参与共识验证时间，提升区块生成速度，在可监管性与容错性等方面的表现欲PoS机制相似，EOS就采用了DPoS共识机制；
（4）PBFT （实用拜占庭容错）：PBFT系统至少需要部署3f+1个节点上，最多可以容忍f个恶意节点出现拜占庭故障，整个系统状态是由其中2f+1个节点决定的。
（5）如果在状态良好、无恶意节点等可信网络环境中，系统平台可以采用Raft等较成熟的分布式一种性解决方案，高校完成交易并达成共识，占用较少资源并且性能较高。

3、安全机制

（1）哈希算法
（2）对称加密算法
（3）非对称加密算法

4、存储机制

区块链数据通常存在包括KV键值性数据库、关系型数据库、普通文件中。

5、P2P通信机制

6、智能可约

现状

1、比特币
2、以太坊
3、Hyperledger Fabric