區塊鏈應用程序原理

① 區塊鏈技術開發到底是什麼原理

狹義來講，區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構， 並以密旦槐寬碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。

廣義來講，區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識演算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算方式。

工作原理

區塊鏈系統由數據層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成。 其中，數據層封裝了底層數據區塊以及相關的數據加密和時間戳等基礎明芹數據和基本演算法;網路層則包括分布式組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制等;共識層主要封裝網路節點的各類共識演算法;激勵層將經濟因素集成到區塊鏈技術體系中來，主要包括經濟激勵的發行機制和分配機制等;合約層主要封裝各類腳本、演算法和智能合約，是區塊鏈可編程特性的基礎;應用層則封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例。該模型中，基於時間戳的鏈式區塊結構、分布式節點的共識機制、基於共識算力的經濟激勵和靈活可編程的智能合模亮約是區塊鏈技術最具代表性的創新點。

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③ 區塊鏈的運行原理和發展，你不得不知！

一、為什麼會有區塊鏈的創新?
第一代互聯網的起點是TCP/IP協議，就是執行一個網路上所有節點統一格式對等傳輸信息的開放代碼。但是這樣一個並不復雜的創新對於人類的影響是劃時代的，她把全球統一市場所需要的基本價值觀：「自由、平等、博愛」，給程序化、協議化、可執行化了。進而派生出STMP郵件協議、HTTP域名協議等，去中心化的實現了全球信息傳遞的低成本高效率。正如阿里巴巴副總裁高紅冰所說：
「互聯網就是消滅那個價值很低、成本很高的(信息)供應鏈——它開放、互聯、對等、全球化、去中心化。」
我們知道：市場的本質也是去中心化的，她自動執行也就是「等價交換」的去中心化協議，就像諾貝爾獎金獲得者羅納德科斯總結的：「市場經濟建立在兩個深厚的認知基礎上：承認無知和包容不確定性。」亞當斯密也形容市場是：「看不見的手」!因此，市場一定需要信息去中心化的低成本流動，互聯網正是適應了全球統一市場形成的大氣候下，橫空出世了。
但是，第一代互聯網去中心化的解決了信息的低成本高效率傳輸的問題，她沒有解決信息的信用問題。因此，第二代互聯網必須突破的是：怎樣去中心化的建立全球信用?讓價值傳遞也低成本高效率進行。
那麼原來的中心化信用體系有什麼問題呢?眾所周知：中心化的信用，如各國法幣，信用價值不同，清算體系也各不兼容，給全球貿易增加了很大成本。目前以美元為中心的全球信用體系，在機制上存在「特里芬悖論」(實質就是一國法幣無法同時兼顧解決本國經濟利益和全球經濟需要的沖突)，因此2009年中國央行行長周小川呼籲超主權存儲貨幣的產生，同年，中本聰在網上公開了第一代區塊鏈源代碼————「比特幣」。
二、區塊鏈系統是怎樣運行的?
首先，中本聰很清楚建立一個支付系統的信用必須解決防止「重復支付」問題，也就是不能造假幣。中心化的信用系統是靠國家機器防止造假幣。「比特幣」怎麼辦呢?中本聰的偉大創新是給每一筆交易「蓋時間戳」(timestamp)。每十分鍾一個區塊(block：相當於網路賬簿)，把這十分鍾的全網交易都正確的蓋上時間戳。問題是誰來蓋呢?中本聰並沒有假設互聯網上都是雷鋒，他同意亞當.斯密的觀點：市場上的人是貪婪的。他讓所謂自稱「礦工」的人去競爭這十分鍾一個區塊的記賬權，競爭的規則就是正確記賬的同時要去解SHA256難題，誰能證明自己的計算機算力最快(所謂PROOF OF WORK 機制)，ta就能競爭到這十分鍾區塊的合法記賬權，並得到二十五個比特幣的獎勵。這就是所謂俗稱的「挖礦」過程，實際是建立一個全網總賬——區塊鏈的去中心化信用過程，所以礦工更本質的職能是「記賬員」!
中本聰在其比特幣白皮書中，比較詳盡的敘述了這個信用系統建立的過程：
第一步：每一筆交易為了讓全網承認有效，必須廣播給每個節點(node：也就是礦工);
第二步：每個礦工節點要正確無誤的給這十分鍾的每一筆交易蓋上時間戳並記入那個區塊(block);
第三步：每個礦工節點要通過解SHA256難題去競爭這個十分鍾區塊的合法記賬權，並爭取得到二十五個比特幣的獎勵(頭四年是每十分鍾五十個比特幣，每四年遞減一半);
第四步：如果一個礦工節點解開了這十分鍾的SHA256難題，ta將向全網公布ta這十分鍾區塊記錄的所有蓋時間戳交易，並由全網其他礦工節點核對;
第五步：全網其他礦工節點核對該區塊記賬的正確性(因為他們同時也在蓋時間戳記賬，只是沒有競爭到合法區塊記賬權，因此無獎勵)，沒有錯誤後他們將在該合法區塊之後競爭下一個區塊，這樣就形成了一個合法記賬的區塊單鏈，也就是比特幣支付系統的總賬——區塊鏈。
一般來說，每一筆交易，必須經過六次區塊確認，也就是六個十分鍾記賬，才能最終在區塊鏈上被承認合法交易。以下是比特幣的記賬格式：
所以所謂「比特幣」，就是這樣一個賬單系統：它包括所有者用私鑰進行電子簽名並支付給下一個所有者，然後由全網的「礦工」蓋時間戳記賬，形成區塊鏈。
三、比特幣的區塊鏈金融有哪些創新?
類黃金化，嘗試建立全球互聯網去中心化信用，有可能讓價值在全網高速低費率的流轉(目前每筆轉轉費率是萬分之一);
貨幣總量由密碼學協議約定;
比之於黃金，數字貨幣無限可分;
貨幣價值可以建立在大量的P2P交易之上;
財務管理的完全透明(每筆交易都能在區塊鏈上查到)。
比特幣的區塊鏈全網記賬，在全球互聯網上最高建立了市值100億美元的市值。因此，清華五道口金融學院院長吳曉靈點睛指出：區塊鏈實驗建立了分布式信用，是互聯網TCP/IP的升級版，是從信息傳遞升級到價值傳遞;
四、比特幣的區塊鏈系統有哪些內在缺陷?
比特幣的區塊鏈系統自2009年在互聯網上開源運行以來，有成功的地方，但也顯示出一些難以克服的內在缺陷：
總量不能隨著市場的情況變化，必然暴漲暴跌;
挖礦的高碳，只有不到1%的礦工能夠競爭到沒十分鍾區塊的記賬權，其他參與競爭的99%以上的礦工算力浪費;
每年10%左右的通貨膨脹大大增加了比特幣金融生態的成本，甚至威脅到她的生存;
作為去中心化自組織DAC系統，記賬和發行功能部分運行成本過高。
作為全球支付系統，效率遠遠達不到全球貿易的實際要求。比特幣網路每秒目前最多確認7筆交易，對比之下， Visa的網路系統每秒最快可處理10,000筆交易，支付寶的記錄是2014光棍節每秒鍾80,000筆!
五、區塊鏈技術2.0的發展：
作為區塊鏈的2.0升級發展，首先聚焦在解決比特幣記賬的挖礦高碳上：
在我們討論怎麼克服比特幣挖礦記賬高碳時，清華經濟學研究所的劉濤雄教授指出，挖礦靠算力競爭，最後只有一家競爭到合法記賬權，其他99%的礦工節點都白挖了，浪費了資源，顯然不太合理，如果全網透明的知道下一家區塊的合法記賬權，隨機的在全網產生，就免除了競爭記賬的高碳!我們聽後都大贊劉教授主意高明，因為現在比較成功的二代幣NXT正是這種機制，他們的白皮書叫「透明鍛造」，只是記賬權花落誰家的概率是和每個礦工節點錢包的NXT代幣持有量成正比，這個叫股權證明機制(PROOF OF STOCK)。當然，這也引發了NXT把代幣分發給早期投資開發者不公平的爭論!
RIPPLE是一個區塊鏈半去中心化的方案，利用「可信任網關」(trusted gateways)進行區塊鏈記賬，其信用是建立在這些網關不會同時作惡的共識記賬(consensus ledger)協議上。
最有雄心的嘗試是以太坊(Ethereum),她把區塊鏈的技術和圖靈完備結合起來，期望開發出一套未來滿足各種區塊鏈系統建設的基礎性平台，可以支持各種信用貨幣、數字資產、智能協議甚至金融衍生品的開發.其系統設計是ETHERUM平台統一區塊鏈記賬，為所有開發者共同使用，也許她們的正式版本能在不久地將來發布。
六、區塊鏈的創新在其他領域的可能應用：
現在，區塊鏈在建立去中心化信用的嘗試，已經不限於金融界，而被社會各個領域關注，特別是在中國目前一些中心性信用如「紅會」，處於「塌陷」態勢，區塊鏈更能為社會管理提供一種全新的思路和技術選項，以下是我們了解的一些新進展和相關討論：
區塊鏈和物聯網結合，將數字資產和原子資產統一起來，抹平消費資產和現金資產的區別，擴展大眾的信用，加速價值流通;(IBM-三星)
區塊鏈上建立知識產權保護系統，對知識產權的使用全網記賬，建立全球廣告市場;
區塊鏈是否可以為一帶一路的新興經濟體發行協議型密碼學貨幣提供技術支撐;
區塊鏈+雲計算可以發展成去中心化的自媒體和社區系統;
區塊鏈可以搭建去中心化的股權眾籌體系，讓創新項目提前進入流通領域;
區塊鏈可以發展出全透明的財務管理系統;
區塊鏈支持建立全球去中心化公司組織。
總之，在這個信用已經成為緊缺資源的時代，區塊鏈的技術創新，作為一種分布式信用的模式，為全球市場的金融、社會管理、人才評價和去中心化組織建設等，都提供了一個廣闊的發展前景。

④ 區塊鏈原理是什麼

使看到一些爭論區塊鏈定義的回答， 突然意識到自己這篇解釋原理的回答其實是一直是對著比特幣擼的， 介於區塊鏈的定義業界並沒有一個特別明確和唯一的回答， 這里先給出個人根據所讀論文而總結出的「區塊鏈」應有特質：

1.用了具有 "哈希鏈" (下文有解釋) 形式的數據結構保存基礎數據

2.有多個結點參與系統運行（分布式）

3.通過一定的協議或演算法對於基礎數據的一致性達成共識（共識協議/演算法）。

介於比特幣目前是區塊鏈最典型且最有影響力的應用之一， 理解比特幣如何使用區塊鏈後， 再去理解其他形式各樣的區塊鏈應用就會容易很多。

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