详细介绍区块链发展-比特币，以太坊
文章目录
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- 区块链概述
- 区块链1.0技术
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- 应用-比特币
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- 去中心化模型
- 比特币系统是如何记账的？
- 比特币系统如何保护隐私？
- 比特币系统如何保证分布式账本的一致性？
- 小结
- 区块链2.0技术
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- 核心技术
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- Ghost协议
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- 拓展-以太坊分叉
- POS算法
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- Casper协议
- POS算法详解
- 智能合约
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- 应用场景
- 应用-以太坊
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- 以太坊产生背景
- 以太坊设计原则
- 小结
- 区块链应用
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- 金融服务
- 征信权属管理
- 贸易管理
- 社交通讯
- 电子游戏
- 其他应用
区块链概述
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。
从狭义上说：区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。
简而言之：区块链可以理解成一条链表，每个节点都是一个区块，每个区块的数据不可修改。
目前区块链正处于第二阶段，典型应用是以太坊。
区块链1.0技术
从技术层面，区块链是按时间顺序将数据区块顺序排列，使用链式存储，通过加密算法（eg:RSA,非对称加密算法，SHA（secoure hash algorihm（a ge re ren) )，安全散列算法）保证其不可篡改的分布式账本。
它的核心技术：
- 分布式数据存储
- 点对点传输
- 共识机制
- 加密算法
应用-比特币
比特币到底解决了什么问题，让这么多人都涌进挖矿的潮流。主要分为以下四点：
- 高度自治。不受机构，国家的干扰
- 无国界贸易。高效，手续费第，不用考虑汇率问题
- 不可篡改
- 隐私安全
说到比特币，我们不得不提一下去中心化模型：
去中心化模型
典型列子：1、中心化=》新闻联播 2、去中心化=》自媒体
打牌中心化方式：1.勾结2.放贷3.出售用户信息
去中心化方式：多个人一起记账
比特币系统是如何记账的？
记录区块信息，并将其传播出去的就是矿工，矿工可以获得一定的比特币奖励，加上比特币价格这两年非常高，就导致了前两年有大量人涌入挖矿浪潮。直到这两年，国家打压以及显卡厂商都纷纷出一些锁算力的版本，比特币价格大大降低，涌入的人就大大减少了。国家打压的主要原因：1.比特币这种虚拟货币的大力发展，会滋生很多灰色交易。2. 因为比特币使用的共识机制POW是直接使用算力获得记账权，这种方式不仅需要大量的显卡也非常消耗电费，对环境影响很大。
POW工作流程：
其中循环次数就是我们的挖矿次数，为什么网上都说挖矿是在做数学题，是因为我们需要使用哈希算法计算（区块数据+Nonce)的哈希值，计算过程可以看成一个得到 a*k+b->x->f(x) 的过程。
比特币系统如何保护隐私？
比特币通过hash算法（eg:SHA1）来保障数据安全，保护用户隐私。
Hash算法可以提取事物的特征,将明文信息转换为密文,特点是无法反推。
比特币系统通过hash算法计算的Hash值进行对账。
比特币系统如何保证分布式账本的一致性？
提到这个问题，主要还是比特币系统常说的双花问题，
通俗的解释是同一笔钱使用了两次，记了假账。
本质上说是区块链出现了分叉，状态数据出现了多个版本。
为了解决这个问题比特币系统提出来以下规则：
- 最长链为可信任链
- 采用工作量证明（POW)获取记账权
这两个规则缺一不可，单看一个我们都可以利用规则继续记假账。比如只考虑规则1，那我们可以自己在之前的区块后一直加区块，从而使得自己的链条是最长链即信任链。如果只考虑2就更能做假了。那是不是这种规则就绝对安全呢？
其实也不是，如果一个人的算力资源足够大于其他参与到记账的算力资源，那么他就可以一直给自己记账。但是这种情况非常少，几乎不可能发生。
小结
分布式数据存储。
由先计算出哈希值的那个计算机记账，并将其广播出去，系统给与他一定的奖励。
点对点的传输也是去中心化的一种手段。
去中心化账本，由不安全因素，并存在隐私泄露（使用加密算法-》哈希算法）和作弊行为（使用pow工作量证明机制+最长链为信任链）。
区块链2.0技术
区块链1.0中存在以下问题：
- 交易速度不足，即使扩充块容量，仍然不太够
- 使用POW工作量证明算法，比较消耗算力，耗电
- 仅仅完成了货币的去中心化，业务不能中心化
由于这些问题，于是出现了区块链2.0技术。它分别使用以下方法解决了上述问题
- 采用重金收买策略（ghost协议）-当出现分叉时就尽快招安，合并链条，统一区块，提升了出块速度。
- 使用pow+pos算法,并逐步向pos算法过渡。节省电费，保护环境，并且相比pow机制更加安全。
- 使用智能合约不仅实现了货币去中心化，也实现了业务去中心化。
核心技术
Ghost协议
因为速度的提升，可能区块还没有统一，就有了其他节点发出了新的区块。如果还使用比特币的最长链为信任链的规则，就会导致出现穷的更穷（一直被认为是假的，合并过去，自己得不到任何利益）
核心：尽快招安，合并链条，统一区块
越往后的节点，奖励越少，这样促使当其他节点发现最长链条后尽快合并，而不是继续往下挖。
拓展-以太坊分叉
- 软分叉：分支链和主链有合并的可能
- 硬分叉：分支链和主链无法合并（eg:比特币因为扩容，以太坊因为黑客攻击）
经典案例：The DAO
POS算法
Casper协议
POS与POW的过渡协议-Casper协议(pow和pos的混合)
缴纳地保证金在参与某一轮投票时，不能继续下一轮，直到保证金解冻。
因pow算法进行挖矿消耗大量能源,以太坊选用pos算法,减少无谓的能源消耗,但pos算法还出实验阶段,所以以太坊目前选用了pow和pos的混合体,也就是Casper协议。
在这Casper协议中加入了校验者对区块的校验过程,根据校验者保证金的占比,换算成票数,然后进行投票选举。

如果成为了验证者，不投票，不作为，被举报后，会被没收保证金。
- 每一个验证者都有一定的任期。
- 区块验证期投完结束后,是等待期,该时期让其他节点检举
验证者的不正当行为。正确的检举会收到奖励金。 - 在等待期过后，下注正确的验证者可以收回原来的保证金和 按比例提供的校验收益。
POS算法详解
pow(proof of work 工作量证明），需要使用算力资源，非常消耗电，浪费电力资源。
pos（proof of stake 权益证明)，虚拟挖矿，依赖区块链自身里的代币，更加环保。
POS算法区块的记账权是直接通过资金的多少决定。
POS算法优于POW算法：
- 省去挖矿过程，减少了大量地能源消耗。
- 通过闭环维护系统安全。
POS算法的安全性：
使用工作量证明机制（pow,proof of work)的货币，在全网算力不太足够的时候很容易通过大量的购买矿机提供大量的算力来导致货币价格破坏。并且因为是实体计算，即使币价跌了，我仍然可以赚钱。（完全的生产者，赚多赚少都是赚）
而使用权益证明机制(pos,proof of stake)的货币，类似于股份有限公司，要想成功攻击他，必须要先买入他50%及以上的股份，而这个行为就会促进这种货币的大涨，而也因为现在自身已经拥有了50%的货币，如果此时做一些破坏导致币价大跌对自身而言是不小的损失。这里的关键就是所有的买卖都是在这种功能虚拟货币的基础上，不能使用现实的货币，既不能直接换为钱，当你换成这种货币（法定货币换成这种虚拟货币）之后，你的利益就完全和这种货币绑定了，如果这种货币跌了，对你的损失也会非常大，这也间接保证了这种货币的安全性。（完全的投资者，跌了我也跌，赚了我也赚）
智能合约
智能合约：跑在以太坊系统中的代码合同，其本质是一段代码。目前已经存在了180多万个智能合约。他们像公示出来的法律合同，犯规他们的人将遭到处罚。
智能合约是将大家认同的规则，在没有中心协调者的情况下，无条件的执行下去。（保证了合约的公开，透明，实现了业务的去中心化）
以太坊中有多个用户，他们之间可以通过发布小程序（智能合约）将这个公布出来，所有人监督，审核。当小程序正式发布，则任何人都无法干预。（交易的是以太币）
智能合约小程序公开透明，抗审查，无法停止，如果需要修改数据则需要手续费，查看不需要。
应用场景
规则不易修改的适用于智能合约，eg:航空延误险智能合约。
可做的研究方向eg:保险理赔智能合约，可以通过人工智能算法，计算出一个综合系数，根据这个综合系数得到受伤的等级，根据等级进行赔付。
应用-以太坊
以太坊（英文Ethereum）是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台，通过其专用加密货币以太币（Ether，简称“ETH”）提供去中心化的以太虚拟机（Ethereum Virtual Machine）来处理点对点合约。
以太坊产生背景
比特币开创了去中心化密码货币的先河，五年多的时间充分检验了区块链技术的可行性和安全性。比特币的区块链事实上是一套分布式的数据库，如果再在其中加进一个符号—比特币，并规定一套协议使得这个符号可以在数据库上安全地转移，并且无需信任第三方，这些特征的组合完美地构造了一个货币传输体系—比特币网络。
然而比特币并不完美，其中协议的扩展性是一项不足，例如比特币网络里只有一种符号—比特币，用户无法自定义另外的符号，这些符号可以是代表公司的股票，或者是债务凭证等，这就损失了一些功能。另外，比特币协议里使用了一套基于堆栈的脚本语言，这语言虽然具有一定灵活性，使得像多重签名这样的功能得以实现，然而却不足以构建更高级的应用，例如去中心化交易所等。以太坊从设计上就是为了解决比特币扩展性不足的问题。
以太坊设计原则
- 简洁原则
以太坊协议将尽可能简单，即便以某些数据存储和时间上的低效为代价。一个普通的程序员也能够完美地去实现完整的开发说明。这将最终有助于降低任何特殊个人或精英团体可能对协议的影响并且推进以太坊作为对所有人开放的协议的应用前景。添加复杂性的优化将不会被接受，除非它们提供了非常根本性的益处。 - 通用原则
没有“特性”是以太坊设计哲学中的一个根本性部分。取而代之的是，以太坊提供了一个内部的图灵完备的脚本语言以供用户来构建任何可以精确定义的智能合约或交易类型。想建立一个全规模的守护程序（Daemon）或天网（Skynet），你可能需要几千个联锁合约并且确定慷慨地喂养它们，一切皆有可能。 - 模块化原则
以太坊的不同部分应被设计为尽可能模块化的和可分的。开发过程中，应该能够容易地让在协议某处做一个小改动的同时应用层却可以不加改动地继续正常运行。以太坊开发应该最大程度地做好这些事情以助益于整个加密货币生态系统，而不仅是自身。 - 无歧视原则
协议不应主动地试图限制或阻碍特定的类目或用法，协议中的所有监管机制都应被设计为直接监管危害，不应试图反对特定的不受欢迎的应用。人们甚至可以在以太坊之上运行一个无限循环脚本，只要他愿意为其支付按计算步骤计算的交易费用。
小结
区块链1.0 比特币技术：分布式数据存储，点对点传输，共识机制，加密算法（保障交易的安全性）
区块链2.0 以太坊：在比特币系统的基础上做以下改进：
- 使用ghost协议加快分叉链的合并，从而提高交易速度。
- 使用pos(权益证明算法）代替pow算法，节省了电量，保护环境，并且相比pow更加安全
- 引入智能合约，公开透明，将传统比特币的货币去中心化转换为业务去中心化。
区块链应用
金融服务
银行：
eg:腾讯下的微众银行和招商银行都引入智能合约提高结算和清算的效率，简化交易和对账过程
证劵交易：
目前证劵市场还使用中心化的交易方式，使用区块链交易也会变得更加安全，透明
众筹：
可能存在暗箱操作，侵吞投资人的合法利益，甚至可能拿钱跑路。通过智能合约代码就可以完全规避掉这种风险，比如需要所有投资人投票成功后才能使用合约中的钱。
竞拍：
恶意竞拍，可以排除拍卖行和人勾结，光喊高价不卖的情况。
征信权属管理
个人征信：
各个结构的个人征信信息存在信息差，没有发挥一些大金融机构掌握的个人征信信息。可以将这些信息放到区块（分布式账本，可以特定指定某些人可以访问，加密算法并不是对所有信息都加密）中，实现信息共享和合作，打破数据孤岛。
物品所有权：
住房已出售，但仍然被出租的情况。这时可以将住房信息存放到区块链中，供所有租客查看。
贸易管理
跨境贸易：
不同国家交易的货币不同，就导致交易双方都想用自己的货币进行交易。但是双方都不同意，过去只能采用美元的方式进行交易，现在可以使用智能合约的方式进行交易。
物流供应链：
食品安全
社交通讯
密码加密，保护隐私。
自媒体可以通过直接以太币的方式进行交易，避免别平台砍价。
电子游戏
在去年七月份区块链游戏《Axie Infinity》近30天收入再创新高，直达3.34亿美元，超过了王者荣耀7月份2.3亿美元的收入，未来随着GameFi不断迭代，当游戏体验达到了手游体验效果。
其他应用
投票，医疗，云存储
延展：NFT
通过区块链+加密技术将任意一个虚拟产品变得独一无二。将数字信息变成真正的数字资产。