我知道区块链是一个无法篡改的分散数据库，或者说是一个分布式账本。有一个小故事可以帮助你理解区块链科技是怎么回事：“咬村的故事”。起初，在一个村庄里，村民们互相交换黄金。后来村民发现直接用金条交易非常不方便。第一，金条容易佩戴；二是金条质量比较重，交易时可能需要随身携带，特别不方便。

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后来他们提出了一个方法，由一个受人尊敬的村长为大家记账，从村长那里领取金条，记录每个人有多少钱，余额信息记录在村长的账本上。之后村民互相交易的时候，只需要告诉村长自己转了多少钱，比如买牛的时候张三转了多少钱给李四。村长完成交易记录后，转账完成。这就是集中账本，也可以理解为数字货币时代。

但是中本聪发现这个模型可能存在一些问题：

1。中心的信任度。村长可以做假账，增加自己或朋友的余额。普通村民无法监督这样的变化，这样整个市场流通的货币可能会增加，导致通货膨胀。2.这个账本只有村长在这里保管，所以账本的维护可能会有问题。如果账本损坏或其他因素导致历史记录丢失，可能再也找不到了。中本聪提出了分散账本的思想，目的是在没有可信中心的情况下建立一个全国性的账本。这种账本的主要原理就是大家一起记账，每一笔账都需要所有记账人的共识，而且每个人都有这样一个一模一样的账本，这样就不用担心个别记账人的造假或者流失问题了。第一，一个人的假户口本不会被所有人认可；第二，一个人丢失了账本，可以通过别人重新找回账本，恢复所有的历史交易记录。但是这个分布式的账本会有一些问题需要解决：

第一个问题：

账本的一致性，因为每个人都参与记账，如何保持每个人的账本一致是最关键的问题；

第二个问题：

每个人都有这样一个账本，也就是说每个人的交易都是公开的，大概每个人的余额也是公开的。交易能否匿名处理，意味着所有人的资产信息都是隐藏的；

第三个问题：

你如何鉴别一笔交易的真伪？也就是如何防止别人冒名顶替你，花你的钱？

第四个问题

:每个人都记账，记账肯定有消费，需要存储，也需要消耗能量。怎样才能长期留住记账员？针对这些问题，中本聪提出了解决这些问题的一些关键技术，我们将在后面解释。区块链技术架构可以分为七层，自下而上有加密层、数据层、网络层、共识层、激励层、契约层和应用层，每一层都使用一些技术来保证整个区块链系统的正常运行。

加密层

1。哈希函数；

也称为哈希函数，将一段数据压缩成摘要。这个摘要比原始信息小，但是它有一些特殊的属性。首先，它是确定性的。如果相同的输入数据得到相同的输出。基本上是不可逆的。给定一个输出，直接计算输入是不可能的。虽然我们知道有无数的输入会输出相同的哈希值，但是如果哈希值已知，就很难计算出任何输入。“雪崩”效应，只要输入信息的一小部分被修改，哪怕是一个单词、一个字母甚至是1-1位的值，输出的哈希值都会有翻天覆地的变化，这就保证了它的不可逆性。

哈希函数有什么用？

在分布式账本中，为了保证数据的完整性，会使用哈希值进行校验。比如一笔交易，账本的一页(也就是块的概念)，哈希后生成摘要，意味着整个块的交易信息不可篡改(也就是摘要不能在之后保持不变 区块链最初的定义或狭义的理解是区块链的形式，它是通过散列连接起来的。每个块可能有许多事务，整个块可以通过哈希函数生成汇总信息。然后规定每个区块需要记录前一个区块的汇总信息，这样就可以把所有区块连成一个链。如果历史中某个块的数据发生了变化，也就是说这个块的汇总值(即hash值)会发生变化，那么下一个块中记录的前一个块的hash也要做相应的修改，以此类推。也就是说，如果要修改历史记录，必须从该点开始修改所有记录，以保证账本的合法性，而哈希函数会增加篡改账本的难度。

2。采用非对称加密技术。

这是相对于对称加密而言的，对称加密使用同一个密钥进行加密和解密，而非对称加密使用一对密钥，分别称为“公钥”和“私钥”。公钥可以公开，私钥由个人存储和维护。用公钥加密的数据只能用配对的私钥解密，用私钥加密的数据也可以用配对的公钥解密。数字签名可以通过不对称加密生成。假设有一笔交易，我转10元。该消息或该事务具有固定的数据格式。这个事务的哈希值(消息摘要)是通过哈希函数计算的，通过用私钥加密得到数字签名。然后，数字签名和该邮件可以同时发送给其他人。别人得到这个消息和数字签名后，可以先计算出这个消息的消息摘要，然后用公钥验证这个签名是不是真的从这个消息摘要计算出来的，再判断这个消息是不是我签名的，有没有被篡改。这就是数字签名的效果。其作用如下：第一，可以确认消息的归属，即可以验证消息是否确实是私钥所有者发送的。只要用相应的公钥验证签名，就可以证明消息是私钥所有者验证后发出的；二是保证消息的完整性。如果邮件被篡改，哈希值将发生变化，并且无法使用相同的数字签名进行验证。非对称加密和数据签名解决了“比特村”的两个问题：一是交易可以鉴蓑衣网小编2022别真伪；第二，可以保证交易的匿名性。现在，不需要实名认证每个人有多少钱。你只需要用公钥作为钱包的地址。花掉公钥钱包里的钱，只需要用相应的私钥签一笔交易，证明自己是钱包的主人。此交易不能被他人篡改或伪造。而且公私钥可以自己在网上生成，不需要在户口本上实名登记。如果没有账本之外的额外信息，没有人会知道某个公钥钱包属于谁，从而达到交易匿名的目的。

数据层

刚才区块的概念可以理解为账簿中的一页记账纸，里面记录了几笔交易。此外，区块中应该包含哪些信息？一是有块高，可以理解为账本的页码；包含前一块的汇总信息，这是为了确保整个区块链链的总账不能被篡改；包含该块中所有数据事务的哈希摘要值。

网络层

网络层使用P2P网络传播消息。P2P网络是一种对等网络，也可以称为无中心的自组织网络。它的特点是没有集中的服务器，在这个网络中任何一个节点既是服务器又是客户端。消息的发送和网络的组织是自发的，整个网络可以无限扩展，任何节点可以随时加入和退出。网络层规定交易如何在区块链系统中传输，以及每个账簿(即块)如何传输。

共识层

是使全网所有记账人的账本一致，也就是说所有交易都有一个顺序，达成完全一致。 具体来说，共识机制主要需要解决以下三个问题：1 .什么，下一块包括哪些交易；2.谁，谁就生产下一块；

3。什么时候，下一块什么时候出；

最常用的区块链共识算法是PoW，字面意思是工作量证明，也就是证明你做了一定量的工作。工作量证明的官方定义是，要求用户进行一些复杂耗时的操作，然后答案能被其他人快速验证。工作期间消耗的时间、设备、能源作为保证成本，保证资源被真正的需求者使用。PoW最初用于反垃圾邮件。在发送一封电子邮件之前，本地需要平均几秒钟的功率计算，以便增加黑客大量发送一些垃圾邮件的成本。对于正常用户来说，发一封邮件是低频操作，一次等待几秒钟完全可以接受；但对于制作垃圾邮件的人来说，成本大大增加。通常，幂是通过散列函数来实现。哈希函数的特点是结果是确定的，但不可逆。知道一个哈希蓑衣网小编2022值或哈希值特征，很难计算输入。如何利用哈希函数实现PoW？假设现在有一条消息，哈希值是确定的。如果规则允许给这个消息添加一个随机数(我们称之为nonce值)，然后计算hash，那么这个hash可以随着nonce值的变化而变化。我们可以通过不断尝试不同的nonce值来获得不同的哈希值。当获得的散列值满足某个特征时，例如前三位是0或小于某个数，则随机数值被接受为令人满意的答案。在这个过程中，计算器需要多次尝试才能得到一个合格的答案。条件越严格，需要计算的次数就越多。这个答案在检查端只需要一次哈希计算，就可以知道这个nonce值是不是合格答案。通过使用哈希函数，PoW保证了难以计算，易于验证。

PoW用于比特币端，在块头有一个Nonce值。每个挖掘者都需要不断调整块的nonce值，使整个块的hash值小于某个目标hash(这个目标hash值由难度值决定，难度值越高，目标hash值越小)。这种封锁是合法的。谁先计算出这个合法块，广播到网络上，谁就被别人接受。【POW的优点是工程上非常简单可靠，容易实现。容错率能达到50%，全网计算能力达不到50%。基本上不可能篡改历史记录。这是一个公平的机制，在中本聪的一篇论文中有严格的数据论证。计算能力投入越多，获得记账权的概率越大，产生新块的可能性越大。缺点是效率低，计算能力和能量浪费非常严重。有人统计过，现在整个区块链网络的耗电量超过了一个小国。同时，POW也会出现分叉。可能有几个矿工，同时计算下一个区块。因为哈希值是随机的，所以可能有人在类似的时间内计算过。因为网络的延迟，不同的矿工接受不同的块，然后就出现了分叉。分叉可能需要等待多个区块确认，此交易的确认时间不确定。目前计算能力越来越集中，因为如果一个独立矿工想挖一个区块，你的计算能力可能在全网都很低，挖到下一个区块的概率低到他可能一辈子都挖不到一个区块。这时候最好的选择就是加入某个矿池，贡献你的算力，按照算力份额来分。比如全矿池挖出下一块，下一块的奖励平均分配给全矿池内的算力。这样你加入矿池就可以获得相对稳定的奖励，这也导致计算能力越来越集中在矿池手里。除了POW，共识层还有其他算法，比如POS权限证明，即份额越多，获得下一个区块发布权限的概率越大。简单的理解 早期的POS和POW一样。结合POW，通过计算目前持有的股权比例来确定这个节点的难度。你可能握得越多，需要计算的难度值就越低，就越有可能解出下一个方块。这是早期的POS。后来有人提出了纯POS的想法，完全是由节点的权益决定的区块形成的。这个时候挖矿不需要计算POW，但是现在业内还没有公认的安全可靠的纯POS项目。不过学术界也有一些论文，也提出了一些解决方案。安全性有严格的数据论证，但其工程化非常困难。POS的优势是资源消耗少；共识效率高；公平平等。缺点是实现复杂，安全性需要验证，容易导致马太效应。有钱人越有钱，权益就会越集中，类似POW。上面已经提到了加密层、数据层、网络层、共识层，基本上可以确定一个交易的流程：新交易创建后，通过P2P网络广播给全网所有矿工。矿工验证交易后，会打包成块，然后开始计算PoW。在获得某个nonce值使该块的hash值满足条件后，该块将通过P2P网络广播给所有矿工。在其他矿工核实这个区块合法后，他们将开始计算功率。

激励层

这样的分布式账本系统，需要所有矿工消耗CPU、存储、带宽等资源来老老实实记账。如果完全没有激励，这些矿工可能就没有动力去维持这个体系。比特币的激励机制是，如果一个矿工计算出一个新的区块，这个区块就会产生一些新的比特币，这些比特币连同区块内所有交易的手续费可以归矿工所有。这些比特币是对一个诚实矿工的奖励。如果一个矿工试图修改历史记录或将非法交易打包到一个新的块中，那么这个矿工将浪费他的计算能力，而不是让其他矿工同步他们自己的账簿。这种计算能力的浪费可以理解为对不诚实矿工的惩罚。在公共链中，激励机制是必要的。在联盟链中，所有节点都是经过组织认证的，它们会自发地维护整个系统的安全和稳定，不需要额外的激励。但在公链中，节点可以随时加入和退出网络，无需认证，计费需要消耗CPU、存储、带宽等资源。因此，需要有一定的激励机制来保证矿工在核算过程中能够获利，从而保证整个区块链体系朝着良性循环的方向发展。

契约层

契约层是区块链可编程功能的基础。区块链可以理解为一个去中心化、不可改变的账本，程序代码也是数据，也可以存储在账本里。智能合同是一段不能被篡改并存储在区块链中的程序。它可以自动执行一些预定义的规则和条款，并对收到的信息做出响应。合同解除后，其运维交由全网矿工达成共识。契约的开发者定义了契约运行的规则，公开透明，发布后不可更改。

应用层

运行在契约层，利用契约层的脚本和代码构建去中心化的应用。现在比较流行的应用有众筹的WeiFund，游戏的加密猫，赌博的Fomo3D等。

总结

加密层

是区块链技术的基石，为整个区块链系统的安全性和匿名性提供了保障。

数据层

采用部分数据结构和消息摘要的形式，不易篡改历史数据，保证了数据的完整性。

网络层

，规定了整个网络节点中的通信机制，无需中心服务器即可实现数据共享。

共识层

，通过POW、POS等共识算法保证全网数据的一致性，是区块链技术中的关键。

激励层

是一种经济激励机制，使整个区块链

契约层

提供了区块链系统的可编程性。

应用层

，可以开发分布式应用，丰富整个区块链的生态。区块链的整个发展过程可以分为区块链1.0，即比特币，是一种可信的分布式账本，更多应用于数字加密货币领域；以以太坊为代表的区块链2.0在可信分布式账本的基础上增加了图灵的完全智能契约，基本上所有的程序逻辑都可以用智能契约的形式编写。区块链2.0拓展了区块链的应用场景；区块链3.0，目前没有公认的区块链3.0项目，未来可能在可扩展性或区块链应用上有更大的突破。区块链的技术特点是没有特定的主体，是一个由P2P网络连接的去中心化的全球系统，这确实会给监管带来很多挑战。目前区块链行业比较混乱，需要监管介入，促进区块链行业健康发展，但同时也要避免过于严格的监管阻碍区块链行业的发展。来源：OK区块链工程院