区块链入门三部曲（一）区块链基本概念介绍

目前区块链最广泛的应用就是支付问题。

区块链出现之前，为防止抵赖发生，绝大数情况下由“受信任”的第三方做证人，证明事件存在。这种机制下第三方只能是少数甚至一个。这种机制是脆弱的：一旦出现第三方背叛或者消失，事件的存在性将没法被证明。

区块链的目的就是去信任。将事件写入很多人甚至所有人的数据库，这样多数人甚至所有人证明事件存在，事件的存在性将不可更改。这种机制要强健许多。若要否定事件存在，只能多数人拒绝证明事件存在，这发生的概率是极小的。

为达到目的，区块链必须有合适的激励机制，吸引多数人加入；有一套合适的规则，使多数人能够达成共识。受事件双方的要求，只希望能证明事件是存在，而不希望所有人都知道这事发生在事件双方头上。因此，区块链亲切地提供了匿名化。

区块链定义：

区块链技术是构建比特币区块链网络与交易信息加密传输的基础技术。它基于密码学原理而不基于信用，使得任何达成一致的双方直接支付，从而不需要第三方中介的参与。数据的角度来看：区块链是一种几乎不可能被更改的分布式数据库。这里的“分布式”不仅体现为数据的分布式存储，也体现为数据的分布式记录（即由系统参与者共同维护）。技术的角度来看：区块链并不是一种单一的技术，而是多种技术整合的结果。这些技术以新的结构组合在一起，形成了一种新的数据记录、存储和表达的方式。

区块链分类：

公有链。无官方组织及管理机构，无中心服务器，参与的节点按照系统规则自由接入网络、不受控制，节点间基于共识机制开展工作。

私有链。建立在某个企业内部，系统的运作规则根据企业要求进行设定，修改甚至是读取权限仅限于少数节点，同时仍保留着区块链的真实性和部分去中心化的特性。

联盟链。由若干机构联合发起，介于公有链和私有链之间，兼具部分去中心化的特性。

区块链基础技术架构。

数据层解决的问题包括：据储存、数据与时间对应、数据打包、交易账户的安全性、交易的抗可抵赖性。以哈希值为纽带的链式结构是最广泛的储存数据的结构。时间戳使数据有了时间的标记。Merkle树用于打包多条数据存入到一个区块里。通过非对称加密技术解决了交易账户的安全性问题。通过数字签名技术解决了交易的抗可抵赖性问题。

网络层主要是P2P技术即对等网络。在P2P网络环境中，彼此连接的多台计算机之间都处于对等的地位，各台计算机有相同的功能，无主从之分，一台计算机既可作为服务器，设定共享资源供网络中其他计算机所使用，又可以作为工作站，整个网络一般来说不依赖专用的集中服务器，也没有专用的工作站。因此具有耐攻击和高容错的优点。

共识层解决的是对等节点怎样达成共识。对此有很多办法：POW（工作量证明机制）、PBFT（拜占庭容错算法）、POS（权益证明机制）、DPOS（授权权益证明机制）等等。

工作量证明机制是指，所有节点平等计算一个数学难题，最先得到答案的节点将获得这个区块的发布权。全网算力提高了黑客的入侵成本，从而降低黑客攻击。特点：计算无意义的数学难题浪费算力，不需要代币。

拜占庭将军问题有多种解法。口头消息解法的结论：t干扰节点，若总结点大于等于3t+1，所有正常节点一定可以达到一致。特点：算力消耗小，不能防女巫攻击，通信量大适用小范围节点通信，不需要代币。

POS 试图解决 POW 中大量资源被浪费的缺点。它的安全性不是来自矿机的性能，而是来自提高经济损失的经济价值。区块链维护一个验证人的集合，验证者轮流对块提名并投票，每个验证者的投票权重取决于其存款的大小。持币的节点通过发送某种特定类型的交易把币作为锁定的保障金之后成为一个验证者，然后区块链当前有效的验证者基于某种共识算法产生并确认一个新块。特点：算力消耗小适合公有链，需要代币以致不适合部分行业应用。

缺点：1.纯POS机制的加密货币，只能通过IPO的方式发行，这就导致“少数人”（通常是开发者）获得大量成本极低的加密货币，在利益面前，很难保证他们不会大量抛售。2.POS机制的加密货币，信用基础不够牢固。

为解决这个问题，很多采用POW+POS的双重机制，通过POW挖矿发行加密货币，使用POS维护网络稳定。或者采用DPOS机制，通过社区选举的方式，增强信任。

DPOS每个股东可以将其投票权授予一名代表。获票数最多的前100位代表按既定时间表轮流产生区块。每名代表分配到一个时间段来生产区块。所有的代表将收到等同于一个平均水平的区块所含交易费的10%作为报酬。如果一个平均水平的区块含有100股作为交易费，一名代表将获得1股作为报酬。特点：算里消耗小适合公有链，需要代币以致不适合部分行业应用。相比POS：DPOS算力消耗更小速度更快。

缺点：1.投票的积极性并不高。绝大多数持股人（90％+）从未参与投票。这是因为投票需要时间、精力以及技能，而这恰恰是大多数投资者所缺乏的。2.对于坏节点的处理存在诸多困难。社区选举不能及时有效的阻止一些破坏节点的出现，给网络造成安全隐患。

有些时候综合考虑或是提高稳定性，几种算法共用也可以。

激励层根据共识层的算法设计合适的激励机制。比如：最早的比特币采取POW激励机制是给发现者发现新块奖励和打包交易奖励交易费。POW是持币多者做验证人给相应奖励。DPOS是被股东选出的代表有10%交易费的奖励。

应用层主要指区块链技术的实际应用。比如：比特币，智能合约。

智能合约相当于服务器后台，要实现与用户的有好体验，还需要前台界面，通过RPC接口到后台对接。智能合约+前台被称为DAPP。