《精通区块链开发技术》笔记
第一章：区块链（内容简介：分布式系统的理论基础——比特币的前身：电子现金、哈希现金——区块链技术）
1.1分布式系统
1、区块链的核心是一个【去中心化的分布式系统】
2、分布式系统中的节点可以相互交换信息
3、节点分为可信节点、缺陷节点、恶意节点。一个有任意行为的节点被称为拜占庭节点，网路上某个出现任何意外行为的节点都可归类于拜占庭节点
4、分布式系统的主要挑战：节点与【容错】的协调，即一个节点的失效不影响整个系统的运行。
1.1.1 CAP定理：任意分布式系统不能同时拥有一致性，可用性，分区容错性（但区块链可以实现三种属性）
（一致性：任意节点拥有最新数据副本；可用性：系统在使用期间可以被访问，必要时做出回应；分区容错性：一组节点的失效不影响系统的运行）
1.1.2 一致性问题前身——拜占庭将军问题
我方将军通过信使希望就进攻或撤退达成一致，问题是存在若干会传递错误信息叛徒将军（拜占庭节点），现在我们希望找到一种可信机制，让将军们成功达成一致决定。——解决方案【Proof of Work：PoW】
1.1.3 分布式一致性问题
1、一致性机制：达成一致性的步骤
2、一致性机制需求：
协议：所有可信节点指定同一值
有效性：所有可信节点的商定值必须至少与一个节点提供的初始值相同
容错性
完整性：任意节点只可决策一次
3、一致性机制类型：
基于拜占庭式的容错：无计算密集型操作（如部分哈希反射），依赖于简单的发布签名的节点方案，当签名到达一定数量时达成协议
基于领导的一致性机制：节点实现领导的选举机制，当选的节点提供结果值
1.2 区块链历史
Hashcash控制垃圾邮件原理：生成hash是一个计算密集型过程，非法用户发送大量垃圾邮件要消耗大量计算资源
1.3 区块链简介
区块链的核心是一个点对点的分布式账本，该账本具有加密安全性，只能在对等身份成员间达成协议时追加，且不能更改
区块链网络视图：互联网——P2P网络——交易——区块——共识——状态机——区块链应用（智能合约）——用户（节点）
1.3.1 区块链技术的各种定义
区块链是一种去中心化的协商一致机制。在区块链中，所有对等点最终会达成关于交易状态的协议。
区块链是一个分布式共享账本，可以看作共享的唯一的交易总账。
作为一个数据结构，区块链是hash链表，成员基本包括指向前一个区块的hash指针、nonce、交易。
1.3.2区块链的一般元素
1、地址：表示事务中收件人和发件人的唯一标识符。建议在每个事务中用新生成的地址，防止用所有者的地址，避免身份识别。
2、事务：基本单元，表示地址间的值传输。
3、区块：hash指针+nonce+时间戳+若干事务。
4、状态机：状态转换机制，一个区块链可以看作一个状态转换机制。
5、智能合约：智能合约运行于区块链之上，在满足某些条件时封装业务。区块链并不支持智能合约。
1.3.3 区块链特性
1、分布式一致性：在确实中心信任机制授权的情况下，各方就结果达成一致。
2、事务验证：节点上发布的任何事务经过验证后，其有效事务将包含在区块中。
3、智能合约平台：区块链定义为一个平台，程序运行其上。
4、对等点间传输值：区块链允许对等点通过令牌传递值，令牌是值的载体。
5、生产加密货币：可选项，为的是激励矿商。
6、智能属性：使区块链内的资产，任何人都无权占有、完全由个人控制、不可重复使用。（该特性对于数字版权管理（DRM）和电子现金系统有着深远的影响）
7、不变性：已经添加的记录是不可变的。如果想要改变，则需要重新计算已经添加的所有区块，而这几乎是不可能的。
8、唯一性：每个事务都是唯一的。在加密货币中，想要发现并避免双重支出，唯一性是关键因素。
9、智能合约：区块链提供了一个有智能合约特性的平台，可视为区块链上的自主程序，可以封装业务逻辑和代码，以便下一步所需。智能合约同时实现了灵活性、可编程性、对于特定业务执行的特定操作，区块链用户可对此加以控制。
1.3.4 创建区块的一般方案、区块的生成方式、区块与事务的关系
节点通过私钥签名启动事务——多个对等点通过Gossip协议验证传播事务，该协议通过里预置标准验证事务——验证成功，创建新区块，确认旧事务（一次确认）——传播至网络、加入账本（链入区块链（二次确认））
第二章 去中心化
2.1基于区块链的去中心化
1、用户通过【共识机制】，在不需要信任的第三方的情况下达成一致。最常用的就是【工作量证明PoW】。
2、中央式、分布式系统都存在控制整个系统的单一权威控制机构，所以其都是中心化的。去中心化系统不存在单一权威控制机构，它把权力层层下放，就像公司管理系统一样，这也是它的创新之处。
并行系统和分布式系统的差别：并行系统中，计算由所以节点同步执行；而在分布式系统中，数据仅可在单一聚合系统上复制，计算不是并行计算。
2.2去中心化方法
1、非中介化：绕过中介，地址对地址。
2、中介竞争：智能合约在服务提供者间选择。
2.3去中心化流程
评估去中心化需求的框架：
1、去中心化的含义：什么是去中心化系统，去中心化系统可以是任意系统，如认证系统或交易系统。
2、去中心化所需的级别：完全去中心化、部分去中心化。
3、选择哪一种区块链：比特币区块链、以太坊区块链。
4、选择哪一种安全性机制：机制可以是原子性的，即事务全部执行或全部不执行，这可以确保完整性。声誉机制，支持系统中不同的受信程度。
2.4区块链和完整的生态圈去中心化操作
为了实现完整的去中心化系统，需要对区块链周围环境也执行去中心化操作。
储存、通信、计算（计算的去中心化是通过区块链技术实现的，如以太坊。其中，包含业务逻辑的智能合约可以允许于该网上。）
去中心化的生态系统概览：
通信（因特网、网格网络）——储存（IPFS、BigChainDB 文件系统、数据库）——区块链（以太坊、超级账本）——身份、财富