区块链的核心技术原理和特征分析

区块链技术，别称：分布式账本，最早是比特币的基础技术，目前世界各地均在研究，可广泛应用于金融等各领域。

• 区块链是什么？

2008年中本聪发表的论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》。文章提出，希望可以创建一套新型的电子支付系统，这套系统“基于密码学原理而不是基于信用，使得任何达成一致的双方能够直接进行支付，从而不需要第三方中介参与”。2009年1月3日，区块链的第一个区块诞生，该区块又名“创世区块”。2009年1月12日，中本聪发送了10个比特币给密码学专家哈尔芬尼。2010年7月，比特币交易所Mt.Gox的成立，比特币的价值被世界认可。
区块链的概念源于数字货币——比特币，是一种把区块以链的方式组合在一起的数据结构，它不依赖中心机构的管理，而在网络中分布式记录与存储。区块链的诞生，标志着人类开始构建真正的信任互联网。根据参与人数和应用范围不同，区块链也可分为共有链、联盟链和私有链。这就决定了像现在的公有云、私有云和混合云那样，根据不同的场景决定用途；可修改技术。

• 区块链基本原理及阐述

基本概念包括：
交易（Transaction）：一次操作，导致账本状态的一次改变，如添加一条记录；
区块（Block）：记录一段时间内发生的交易和状态结果，是对当前账本状态的一次共识；
链（Chain）：由一个个区块按照发生顺序串联而成，是整个状态变化的日志记录。
如果把区块链作为一个状态机，则每次交易就是试图改变一次状态，而每次共识生成的区块，就是参与者对于区块中所有交易内容导致状态改变的结果进行确认。
通俗的话阐述：如果我们把数据库假设成一本账本，读写数据库就可以看做一种记账的行为，区块链技术的原理就是在一段时间内找出记账最快最好的人，由这个人来记账，然后将账本的这一页信息发给整个系统里的其他所有人。这也就相当于改变数据库所有的记录，发给全网的其他每个节点，所以区块链技术也称为分布式账本（distributed ledger）。

• 区块链核心技术

区块链的核心技术主要包括共识机制、密码学原理以及分布式储存。
第一，共识机制。所谓共识，是指多方参与的节点在预设规则下，通过多个节点交互对某些数据、行为或流程达成一致的过程。共识机制是指定义共识过程的算法、协议和规则。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。
第二、密码学原理。在区块链中，信息的传播按照公钥、私钥这种非对称数字加密技术实现交易双方的互相信任。在具体实现过程中，通过公、私密钥对中的一个密钥对信息加密后，只有用另一个密钥才能解开的过程。并且将其中一个秘钥公开后（即为公开的公钥），根据公开的公钥无法测算出另一个不公开的密钥（即为私钥）。
第三、分布式存储。区块链中的分布式存储是参与的节点各自都有独立的、完整的数据存储。跟传统的分布式存储有所不同，区块链的分布式存储的独特性主要体现在两个方面：一是区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的数据，传统分布式存储一般是将数据按照一定的规则分成多份进行存储。二是区块链每个节点存储都是独立的、地位等同的，依靠共识机制保证存储的一致性，而传统分布式存储一般是通过中心节点往其他备份节点同步数据。数据节点可以是不同的物理机器，也可以是云端不同的实例。

• 区块链技术具有四个主要特征：去中心化、共识机制、可追溯性以及高度信任。

第一，去中心化。区块链是由众多节点共同组成的点对点网状结构，不依赖第三方中介平台或硬件设施，没有中心管制，通过分布式记录和存储的形式，各个节点之间实现数据信息的自我验证、传递和管理。数据在每个节点互为备份，各节点地位平等共同维护系统功能，因此系统不会因为任意节点的损坏或异常而影响正常运行，使得基于区块链的数据存储具有较高的安全可靠性。
第二，共识机制。共识机制主要指网络中的所有节点间如何达成共识的认证原则，去认定一份交易信息的有效性，保证信息的真实可靠。有了该机制，区块链应用中便无需依赖中心机构来鉴定和验证某一数值或交易。共识机制可以减少伪冒交易的发生，只有超过51%的节点成员达成共识，数据交易才能发生，有利于保证每份副本信息的一致性，建立适用于不同应用场景的交易验证规则，从而在效率与安全之间取得平衡。
第三，可追溯性。区块链中的数据信息全部存储在带有时间戳的链式区块结构里，具有极强的可追溯性和可验证性。区块链中任意两个区块间都通过密码学方法相关联，可以追溯到任何一个区块的数据信息。
第四，高度信任。区块链是建立信任关系的新技术，这种信任依赖于算法的自我约束，任何恶意欺骗系统的行为都会遭到其他节点的排斥和抑制。区块链技术具有开源、透明的特性，系统参与者能够知晓系统的运作规则和数据内容，任意节点间的数据交换通过数字签名技术进行验证，按照系统既定的规则运行，保证数据信任。