区块链的定义、分类与原理

区块链的定义、分类与原理

在中本聪所撰写的《Bitcoin:A Peer-to Peer Electronic Cash System》中首次提出了区块链（Blockchain）的描述性概念，但此著作主要讨论比特币（Bitcoin）系统，对于区块链却并没有过于深入的汇总与精炼，实际上并没有提出客观意义上的定义与概念。在此书中，区块链是用于记录比特币交易账目历史的数据结构。

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。这些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、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链，是比特币的一个重要概念，它本质上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批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。

区块链分类

从参与方式上区分，区块链可以分为：公共链（Public Blockchain）、联盟链（Consortium Blockchain）、和私有链（Private Blockchain）；从链与链之间的关系来分，区块链可以分为主链和侧链；不同的区块链之间还可以互通，这种链与链间的互通，就产生了互联链的概念。

1.公共链
公共链完全对外公开且用户无需注册就可以匿名参与，无需被授权即可访问网络与区块链。节点可选择自由出入网络。

公共链是真正意义上的完全去中心化的区块链，它通过密码学保证交易不可被篡改，同时也利用密码学验证并且在经济上激励多个节点在网络环境中建立共识，从而形成去中心化的信用机制。

在公共链中的共识机制一般是工作量证明（PoW）或权益证明（PoS），用户在网络中拥有资源的占比直接决定其对形成共识的影响力。

公共链通常也被称为非许可链（Premissionless Blockchain），典型的公共链有比特币和以太坊；公共链一般更适合于虚拟货币、面向大众的电子商务、互联网金融等B2C、C2C或C2B等应用场景。

2.联盟链
联盟链仅限于联盟成员参与，无论是区块链上的读写权限还是参与记账的权限都由联盟规则来决定。譬如Linux基金会支持的超级账本（Hyperledger）就属于联盟链架构。因为联盟链是一种需要注册许可的区块链，所以它也可被称为许可链（Premission Blockchain）。

联盟链的共识过程由事先选好的节点控制。它适合机构之间的交易、结算或清算等B2B场景。需要注意的是，联盟链一般不采用工作量证明的挖矿机制，其原因无非是参与共识的节点过少。联盟链一般较多采用权益证明或PBFT、RAFT等共识算法。

联盟链对交易的确认时间每秒交易数都与公共链存在较大差别，对交易的安全与性能的要求也远高于公共链。

3.私有链
私有链不同于上述，它仅在私有组织使用，区块链上的读写权限、参与记账的权限按私有组织的规则来制定。私有链的使用场景一般为企业内部的应用，譬如数据库管理和审计等。也有部分特殊的情况，譬如在政府行业的应用：政府的预算和执行或政府的行业统计数据，这个一般由政府统计，但公众有权力监督。

私有链的价值主要在于它提供了安全、可追溯、不可篡改、自动执行的运算平台，同时可以防范来自内部或者外部对数据的安全攻击。

与联盟链类似，私有链也是一种许可链。

区块链工作原理

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。

其中，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。