1.區(qū)塊鏈技術簡介

1.1什么是區(qū)塊鏈技術

區(qū)塊鏈技術又稱為“分布式記賬”(distributed ledger)技術，被認為是確保數(shù)據(jù)儲存和移動安全的最新方式——它不是將數(shù)據(jù)存放在一個中心化的地方，而是將其“化整為零”后分別存放在全球互聯(lián)網(wǎng)絡中的數(shù)以千計的節(jié)點上，并同時使用一種強大的加密技術將這些數(shù)據(jù)相互鎖定在一起，從而能夠確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

區(qū)塊鏈的本質是由分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法、智能合約等技術組合而構成的技術體系。這些技術以新的方式組合在一起，可以完成防篡改的數(shù)據(jù)存儲、可追溯的數(shù)據(jù)查看、可信任的點對點傳輸，可解決許久以來的信任構建難題。

1.2區(qū)塊鏈發(fā)展歷程

在2008年11月1日中本聰提出比特幣（Bitcoin）的概念，并于2009年1月3日正式誕生，比特幣的設計初衷是在不信任環(huán)境下進行數(shù)字貨幣的支付，通過哈希函數(shù)、 非對稱加密、簽名等密碼學方法來實現(xiàn)用戶的匿名以及交易的確認，通過共識機制對共同維護的數(shù)據(jù)達成一致，對信任危機提出了一種新的解決思路自比特幣問世以來，比特幣的底層技術———區(qū)塊鏈技術也在不斷的發(fā)展，目前區(qū)塊鏈的發(fā)展可分為4個階段。

（1）區(qū)塊鏈1.0（BT為代表的數(shù)字應用）

區(qū)塊鏈1.0時代見證了整個去中心化概念的迭代，都圍繞著加密貨幣的演進。區(qū)塊鏈的最初出現(xiàn)始于第一個加密貨幣比特幣的誕生和發(fā)展。在這一階段，區(qū)塊鏈以完全去中心化的數(shù)字貨幣的高度安全、匿名、點對點交易為中心。

（2）區(qū)塊鏈2.0（金融領域的運用）

作為繼區(qū)塊鏈 1.0 之后的下一代區(qū)塊鏈技術，區(qū)塊鏈 2.0 顯然是以以太坊為代表的區(qū)塊鏈 1.0 的升級版。區(qū)塊鏈 2.0 基本上集中在以太坊的崛起和智能合約的整合上。以太坊已被構建為分散應用程序的建立手段。因此，區(qū)塊鏈 2.0 以它為中心，因為它為開發(fā)人員以開源和無需許可的方式將智能合約部署到以太坊區(qū)塊鏈提供了更大的途徑。這項技術引發(fā)了去中心化金融的創(chuàng)新（去中心化金融)、去中心化自治組織 (DAO)、初始代幣發(fā)行 (ICO) 和不可替代的代幣 (NFT）?？偟膩碚f，區(qū)塊鏈 2.0 可以定義為專注于智能合約的第二代區(qū)塊鏈技術。

（3）區(qū)塊鏈3.0

這是區(qū)塊鏈進化的階段，旨在提高可擴展性的特性，同時允許區(qū)塊鏈相互交互。區(qū)塊鏈 3.0 試圖引入 Cardano (ADA) 到現(xiàn)場。盡管對于它對互聯(lián)網(wǎng)的承諾沒有明確的定義，也沒有一定的看法，但人們認為區(qū)塊鏈采用了一種權益證明(PoS) 機制。然而，它的潛力集中在為經(jīng)濟之外的服務和行業(yè)創(chuàng)造解決方案。區(qū)塊鏈 3.0 被視為企業(yè)和機構區(qū)塊鏈。它旨在降低先前版本帶來的高昂gas費用，同時還增強了區(qū)塊鏈的安全功能。3.0超越了貨幣、金融領域，甚至是商業(yè)領域，延伸到一切領域，滲透到我們生活的方方面面，包括政治、社交、教育、醫(yī)療等。

（4）區(qū)塊鏈 4.0（新一代技術）

區(qū)塊鏈 4.0 是繼區(qū)塊鏈 3.0 之后的新一代區(qū)塊鏈技術。它旨在使區(qū)塊鏈最終在商業(yè)環(huán)境中用于創(chuàng)建和運行應用程序，從而使該技術完全成為主流。專注于創(chuàng)新。速度、用戶體驗和 04可用性將是區(qū)塊鏈4.0的重點領域。它可以將區(qū)塊鏈4.0應用分為兩個垂直領域：Web3.0和元宇宙。

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2.區(qū)塊鏈技術的原理

區(qū)塊鏈是一種去中心化的分布式記賬機制。運行原理就是一個人們在互聯(lián)網(wǎng)中達成共識，彼此信任的過程。區(qū)塊鏈的實質是一個人人都可以參與記賬的大賬本。每個人還有一個小的賬本，可以將大賬本里的全部數(shù)據(jù)備份下來。當一筆交易數(shù)據(jù)完成后，會有人將這筆數(shù)據(jù)進行處理。然后同步到每個人的小賬本中給大家進行確認。其中大部分的人認為這個數(shù)據(jù)是真實可信的時候。這筆數(shù)據(jù)才會記錄到整個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的賬本中。所有人再去同步更新新的數(shù)據(jù)。這個機制的好處就在于解決了信任問題。像現(xiàn)在的社交、購物。數(shù)據(jù)都是掌握在中心化的巨頭手中。一旦他們更改我們的數(shù)據(jù)，我們也無從得知。但放在區(qū)塊鏈的世界中，只要有人想要更改數(shù)據(jù)，就會跟其他小賬本所記錄的數(shù)據(jù)發(fā)生沖突。很快就會被人發(fā)現(xiàn)。從而保證了數(shù)據(jù)的安全問題和信任問題。也即是一個大家共同記賬、互相驗證、達成共識的過程。下面詳細介紹一下區(qū)塊鏈運行原理。

區(qū)塊鏈是一種分布式賬本，對任何人都是開放的。

分布式賬本指的是交易記賬由分布在不同地方的多個節(jié)點共同完成，而且每一個節(jié)點記錄的是完整的賬目，因此它們都可以參與監(jiān)督交易合法性，同時也可以共同為其作證。一旦數(shù)據(jù)被記錄在區(qū)塊鏈中，日后將很難被修改。這是如何做到的呢？我們首先了解一下區(qū)塊的組成。

2.1區(qū)塊的組成

每個數(shù)據(jù)塊都含有三種元素。

?分別是：數(shù)據(jù)（Data）、Hash值、前一個區(qū)塊的Hash值。

數(shù)據(jù)(Data)

存儲于塊中的數(shù)據(jù)取決于塊的類型。例如：比特幣的區(qū)塊鏈，記錄了交易的細節(jié)。如發(fā)送人、接收者、錢幣數(shù)量。

?Hash值

每個塊本身有一個Hash值，該值是獨一無二的，就好比每個人都有自己獨一無二的指紋。它用于鑒定一個塊和塊的內容。當一個數(shù)據(jù)塊被制作出來，它的Hash值同時也被計算出來了。

一個區(qū)塊中，包含了兩種哈希值：“上一個區(qū)塊的哈希值”和“本區(qū)塊的哈希值”。因為每個區(qū)塊都包含了上一個區(qū)塊的哈希值，所有的區(qū)塊就依次連成一條（邏輯上的）鏈?！吧弦粋€區(qū)塊的哈希值”就起到了“頁碼”的作用——給頁排序。

如果一個區(qū)塊上的交易信息被人惡意篡改的話，“本區(qū)塊的哈希值”就會改變。由于區(qū)塊鏈中下一個區(qū)塊包含了“上一個區(qū)塊的哈希值”，為了讓下一個區(qū)塊依然能連到本區(qū)塊，需要修改下一個區(qū)塊。而這又導致下下個、下下下個......區(qū)塊也必須修改。

2.2區(qū)塊鏈的運行步驟

1.發(fā)送節(jié)點將新的數(shù)據(jù)記錄向全網(wǎng)進行廣播。

2.接受節(jié)點對收到的數(shù)據(jù)記錄信息盡心驗證，如記錄信息是否合法，通過檢驗后，數(shù)據(jù)記錄將被納入一個區(qū)塊中。

3.全網(wǎng)所有接受結點對區(qū)塊執(zhí)行共識算法，包括工作量證明、權益證明等。

4.區(qū)塊通過共識算法過程后被正式納入?yún)^(qū)塊鏈中存儲，全網(wǎng)節(jié)點均表示接受該區(qū)塊，新區(qū)塊將以該區(qū)塊鏈為基礎進行延長。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖表 2-2?區(qū)塊鏈運行步驟

全網(wǎng)廣播，實際上不需要讓全網(wǎng)所有節(jié)點收到，只要大部分節(jié)點收到即可。對于那些沒有收到的、丟失的區(qū)塊，區(qū)塊鏈系統(tǒng)是具有容錯能力的，如果某節(jié)點沒有收到特定區(qū)塊，當節(jié)點發(fā)現(xiàn)自己缺失區(qū)塊時，可以提出自己下載區(qū)塊的請求。

節(jié)點始終都將最長的區(qū)塊鏈視為正確的鏈，并持續(xù)以此為基礎進行驗證和延長。?當其中一條被證實為較長，那么在另一條分支鏈條上工作的節(jié)點將轉換陣營，開始在較長的鏈條。

2.3以比特幣為例分析區(qū)塊鏈的的工作流程

如圖表 3-3節(jié)點Ａ與節(jié)點Ｂ之間發(fā)生轉賬交易，節(jié)點Ａ首先將自己的交易廣播到網(wǎng)絡中的所有節(jié)點，節(jié)點在收到交易請求后驗證節(jié)點Ａ 的簽名，驗證通過后將一段時間內接收到的交易組成新的區(qū)塊，各節(jié)點（礦 工）通過工作量證明（ＰｒｏｏｆｏｆＷｏｒｋ，ＰｏＷ）競爭算力來獲得新區(qū)塊的記賬權，在節(jié)點取得記賬權后將該區(qū)塊發(fā)布到網(wǎng)絡中， 其余節(jié)點在監(jiān)聽到新區(qū)塊后檢查區(qū)塊及交易的正確性，若新 區(qū)塊符合要求則將新區(qū)塊保存到本地并與之前的區(qū)塊鏈接形 成區(qū)塊鏈，同時作為對礦工消耗的計算、電力等資源的補償， 獲得記賬權的礦工將得到 一 定 的 比 特 幣（２０２０－２０２４ 年 為 ６．２５個比特幣）以及其中的交易費作為獎勵。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖表 2-3?比特幣工作流程

2.4區(qū)塊鏈的核心技術

利用塊鏈式數(shù)據(jù)結構驗證與存儲數(shù)據(jù)，利用分布式節(jié)點共識算法生成和更新數(shù)據(jù)，利用密碼學的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全，利用由自動化腳本代碼組成的智能合約

編程和操作數(shù)據(jù)的全新的分布式基礎架構與計算范式。區(qū)塊鏈技術操作的對象是數(shù)據(jù)，是對數(shù)據(jù)的一種處理方式。

（1）塊鏈式數(shù)據(jù)結構

儲存數(shù)據(jù)信息的區(qū)塊按照時間先后順序有序連接成一條鏈。每一個區(qū)塊都有一個對應的哈希值0每一個區(qū)塊均包含前一區(qū)塊的哈希值確保前一區(qū)塊的數(shù)據(jù)無法被篡改。由“區(qū)塊”構成“鏈”.

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圖表 2-4-1?塊鏈式數(shù)據(jù)結構

（2）分布式節(jié)點共識算法

每個區(qū)塊均會有眾多分布式節(jié)點(能連接在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡上的智能設備)。每個節(jié)點的數(shù)據(jù)都是獨立記錄和存儲。經(jīng)過節(jié)點共同驗證的數(shù)據(jù)存儲至區(qū)塊鏈上后會被永久儲存。

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圖表 2-4-2?分布式節(jié)點共識算法

區(qū)塊鏈的分布式體系具有天然的數(shù)據(jù)保護的優(yōu)勢如果有節(jié)點意圖篡改已上鏈的數(shù)據(jù)，那么需要同時控制系統(tǒng)中超過51%的節(jié)點，這對于分布廣泛的節(jié)點來說幾乎是不可能實現(xiàn)的。

（3）密碼學

每個區(qū)塊都通過SHA256算法加密后生成一個獨一無二的哈希值。對鏈條上某一區(qū)塊的改動都會導致該區(qū)塊的哈希值變化，進而導致后續(xù)區(qū)塊的哈希值變化，使其與原有節(jié)點記錄和儲存的數(shù)據(jù)對不上，因此篡改難度極高。

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圖表 2-4-3?密碼學

（4）智能合約

執(zhí)行合約條款的計算機交易協(xié)議，即一段寫在區(qū)塊鏈上的合約代碼，一旦某個事件觸發(fā)合約中的條款，智能合約的代碼即自動執(zhí)行。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖表 2-4-4?智能合約

一份被記錄在區(qū)塊鏈上的協(xié)議，不需人為操控，自動執(zhí)行，執(zhí)行過程可追蹤且不可逆轉，自動監(jiān)督和仲裁，無法修改，不可干預，公開透明，任何人均可查看。

總的來說區(qū)塊鏈，是一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽媚Ｐ?，由這4種技術所構成，就好比區(qū)塊鏈是一座高樓大廈，而技術則是搭建這座高樓的材料，正是因為有這些技術作為基礎，解決了一個又一個問題，才有了區(qū)塊鏈的廣闊前景。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-739615.html

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