區塊鏈中的數學原理
㈠ 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約是區塊鏈技術最具代表性的創新點。
㈡ 什麼是區塊鏈技術區塊鏈技術的核心構成是什麼
從技術的角度，架構的角度，用通俗的語言來跟大家講講，我對區塊鏈的一些理解。
究竟啥是區塊鏈？Block chain，一句話來說，區塊鏈是一個存儲系統，存儲系統更細一點，區塊鏈是一個沒有管理員，每個節點都擁有全部數據的分布式存儲系統。
那常見的存儲系統，是什麼樣子的呢？
首先看一下如何保證高可用？
普通的存儲系統通常是用「冗餘」的方式來解決高可用問題的。圖上圖所示如果能夠把數據復製成幾份，冗餘到多個地方，就能夠保證高可用。一個地方的數據掛了，另外的地方還存有數據，例如MySQL的主從集群就是這個原理，磁碟的RAID也是這個原理。
這個地方需要強調的兩點是：數據冗餘，往往會引發一致性的問題
1、例如MySQL的主從集群中中其實讀寫會有延時的，它其實就是有一個短的時間內讀寫不一致。這個是數據冗餘，帶來的一個副作用。
2、第二個點是數據冗餘往往會降低寫入的效率，因為數據同步也是需要消耗資源的。你看單點寫入，如果加了兩個從庫之後，其實寫入的效率會受影響。普通的存儲系統，就是採用冗餘的方式，保證數據的高可用的。
那麼第二個問題，普通的存儲系統，能否多點寫入呢？
答案是可以的，比如說以這個圖為例：
其實MySQL的話可以做一個雙主的主從同步，雙主的主從同步，兩個節點，同時可以寫入。如果要做多機房多活的數據中心，其實多機房多活也是進行數據同步的。這里要強調的是多點寫入，往往會引發寫寫沖突的一致性問題，以MySQl為例，假設有一個表的屬性是自增ID，那麼現在資料庫中的數據是1234，那麼其中一個節點寫入，插入了一條數據，那它可能變成5了，然後這5條數據，向另外一個主節點進行數據同步，同步完成之前，如果另外一個寫入節點，也插入了一條數據，也生成了一條這個自增id為5的數據。那麼，生成之後，往另外一個節點同步，然後同步數據到達之後會與本地的這兩條5沖突，就會同步失敗，會引發寫寫的一致性沖突問題。這個多點寫入的話都會出現這個問題。
多點寫入，如何保證一致？
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比特幣是基於一種特定演算法所產生的數字貨幣
比特幣相當於數字黃金，黃金作為大家所公認的一般等價物，天然具有貨幣屬性，自古就被當做是一種流通貨幣。比特幣誕生於2009年，是一位名為中本聰的人所創造的，作為最早的數字貨幣在創造之初可以說是一文不值，而直到2017年比特幣的交易價格最高超過3萬人民幣，之所以比特幣變成了一種有價的數字貨幣有以下原因：
首先，它就像黃金一樣，作為一種天然礦物，總量是有限的，比特幣同樣根據自身演算法無法超發，也就不會出現因為貨幣濫發，導致貨幣急速貶值的情況，比特幣的數量由於演算法原因被控制在不超過2100萬個，無法大量發行，讓其價值得到了保證。
㈣ 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。
㈤ 區塊鏈原理
區塊鏈是一種技術,但它不是一種單一的技術,而是由多種技術整合的結果,包括密碼學、數學、經濟學、網路科學等。你可以把它看做是一個分布式共享記賬技術,也可以看做是一個資料庫,只不過這個資料庫是由在這個鏈上的所有節點共同維護,每個節點都有一份賬本,因為所有節點的賬本一致,不同節點之間可以互相信任,對數據沒有疑問,所以大家都說區塊鏈從技術上實現了信任。詳細的專業技術可以咨詢一些專業的技術公司，例：金博科技，專注開發區塊鏈相關產品，專業研發團隊和完善的售後服務，可以電話咨詢。
㈥ 區塊鏈本質是什麼比特幣原理又是什麼二者究竟有何區別
一枚比特幣價格從2萬多美元狂漲到4萬美元。這不由得引起了我的研究興趣，或者說簡單了解了一下比特幣到底是什麼，它的機理具體是什麼樣子的，揭開它的神秘面紗。因此，簡單搜索了一些資料，也對比特幣有些了解，便把手頭上的資料整理了一下。
（3）目的：去中心化，減少風險
中心式網路只有中央伺服器能夠存儲和處理數據，其缺點是工作量大，一旦癱瘓則整個系統癱瘓；數據存儲量大；中央管理者許可權大。
分布式網路中的所有伺服器均能夠存儲和處理數據，各伺服器之間地位平等，可以存儲更多的數據和具有更高的安全性。
大致的科普內容就是這樣，如果還想多了解一些，可以看看中本聰的論文和下面的官方科普視頻。
㈦ 區塊鏈是什麼：這樣解釋區塊鏈更加通俗易懂
區塊鏈是比特幣的一個重要概念，它本質上是一個去中介化的資料庫，同時作為比特幣的底層技術，是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次比特幣網路交易的信息，用於驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊。
區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。
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 。
(7)區塊鏈中的數學原理擴展閱讀：
區塊鏈的進化方式是：
▪ 區塊鏈1.0——數字貨幣；
▪ 區塊鏈2.0——數字資產與智能合約；
▪ 區塊鏈3.0——各種行業分布式應用落地。
區塊鏈特徵：
1.去中介化。由於使用分布式核算和存儲，體系不存在中心化的硬體或管理機構，任意節點的權利和義務都是均等的，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。
2.開放性。系統是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人公開，任何人都可以通過公開的介面查詢區塊鏈數據和開發相關應用，因此整個系統信息高度透明。
3.自治性。區塊鏈採用基於協商一致的規范和協議（比如一套公開透明的演算法）使得整個系統中的所有節點能夠在去信任的環境自由安全的交換數據，使得對「人」的信任改成了對機器的信任，任何人為的干預不起作用。
4.信息不可篡改。一旦信息經過驗證並添加至區塊鏈，就會永久的存儲起來，除非能夠同時控制住系統中超過51%的節點，否則單個節點上對資料庫的修改是無效的，因此區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高。
5.匿名性。由於節點之間的交換遵循固定的演算法，其數據交互是無需信任的（區塊鏈中的程序規則會自行判斷活動是否有效），因此交易對手無須通過公開身份的方式讓對方對自己產生信任，對信用的累積非常有幫助。
㈧ 區塊鏈技術的定義應該如何理解
重慶金窩窩分析區塊鏈技術的定義如下：
1，區塊鏈是一個放在非安全環境中的分布式資料庫（系統）。
2，區塊鏈採用密碼學的方法來保證已有數據不可能被篡改。
3，區塊鏈採用共識演算法來對於新增數據達成共識。
具有以上三個性質的系統，就是區塊鏈。
㈨ 什麼是數據區塊鏈（BlockChain）怎麼解釋讓人更容易理解
想了解區塊鏈應用，可以多參考很多書籍和觀點，有《圖說區塊鏈》《區塊鏈：重塑經濟與世界》《新經濟藍圖與導讀》，還有幣安社區的文章，包括對幣安社區這個平台也詳細了解，實力牛X。
一、區塊鏈是什麼
區塊鏈（Blockchain），顧名思義，是由區塊（Block）和鏈（chain）組成，它是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。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，並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造、安全可信的分布式賬本。
2008年，中本聰發表的論文《比特幣：一種點對點的電子現金系統》中第一次提出區塊鏈和加密數字貨幣的構想。從比特幣開始，區塊鏈成為各種各樣數字貨幣的底層技術。
二、區塊鏈的工作原理:
1、基本概念包括：（1）交易（Transaction）：操作一次，會使賬本狀態改變一次，如添加一條記錄；（2）區塊（Block）：記錄規定時間內發生的交易和狀態數據，是對當前賬本狀態的一次共識和保存；（3）鏈（Chain）：由一個個區塊按照時間順序串聯而成，是整個狀態變化的日誌記錄。理解了區塊鏈的工作概念也就不難理解其工作原理，假設存在一個分布式的數據記錄本，這個記錄本只允許添加、不允許刪除和更改，其結構是由一個個「區塊」串聯而成的線性的鏈（這也是「區塊鏈」名字的來源），新的數據要加入，必須放到一個新的區塊中，維護節點可以提議一個新的區塊，但是必須經過一定的共識機制來對最終選擇的區塊達成一致。
2、以比特幣為例來看區塊鏈的工作原理。
比特幣的區塊分為區塊頭和區塊體兩部分。
三.區塊鏈的核心優勢和特點
1、去中心化區塊鏈數據的驗證、記賬、存儲、維護和傳輸等過程均是基於分布式系統結構，不存在中心化的硬體或管理機構，任意節點的權利和義務都是均等的，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。2、開放透明系統是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人公開，任何人都可以通過公開的介面查詢區塊鏈數據和開發相關應用，因此整個系統信息高度透明。3、安全性區塊鏈採用基於協商一致的規范和協議（比如一套公開透明的演算法）使得整個系統中的所有節點能夠在去信任的環境自由安全的交換數據，使得對「人」的信任改成了對機器的信任，任何人為的干預不起作用。4、信息不可篡改一旦信息經過驗證並添加至區塊鏈，就會永久的存儲起來，除非能夠同時控制住系統中超過51%（幾乎不可能）的節點，否則單個節點上對資料庫的修改是無效的，因此區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高。5、匿名性由於節點之間的交換遵循固定的演算法，其數據交互是無需信任的（區塊鏈中的程序規則會自行判斷活動是否有效），因此交易對手無須通過公開身份的方式讓對方自己產生信任，對信用的累積非常有幫助。
四、區塊鏈的分類
目前來說，區塊鏈最主流的分類是根據參與者的不同，把區塊鏈分為公有鏈（Public Blockchain）、私有鏈（Private Blockchain）和聯盟鏈（Consortium Blockchain）。
1、公有鏈：任何人都可以參與使用和維護，並且能夠獲得該區塊鏈的有效確認，公有鏈是最早的區塊鏈，也是目前應用最廣泛的區塊鏈，典型的如比特幣區塊鏈，信息是完全公開的。
如果引入許可機制，包括私有鏈和聯盟鏈兩種。2、私有鏈：一個公司或者個人，僅使用區塊鏈的技術，獨享該區塊鏈的寫入許可權，信息不公開。目前保守的巨頭（傳統金融）都是想實驗嘗試私有區塊鏈，私鏈的應用產品還在摸索當中。3、聯盟鏈：是介於公有鏈和似有鏈之間，由多個組織共同控制的區塊鏈，該鏈的使用是有許可權的管理，可以受制於管理者，也根據管理者的意願開放給他人。除此之外，根據區塊鏈使用場景和目的的不同，分為以數字貨幣為目的的貨幣鏈，以記錄產權為目的的產權鏈，以眾籌為目的的眾籌鏈等。
五、區塊鏈的具體應用場景分析
1、信息防偽
5月28日，騰訊CEO馬化騰在貴陽數博會上就茅台酒打假問題提出了：基於雲端的綜合區塊鏈技術的防偽方法，其效率將遠高於傳統防偽方式。未來的防偽驗證場景可能只需用戶使用手機進行簡單的掃描，就可以得到大量的基於不同的維度的完整信息。
以茅台酒為例：
酒廠地址，製作車間，操作員工，檢驗員，出廠時間，運輸車輛信息及駕駛人員信息，
酒的年份原料來源，原料提供商，保存倉庫編號，原料運輸車輛及駕駛人員信息，
所有的信息都能夠精準溯源，被永久記錄且不可篡改。
綜合以上信息即可輕易驗證真偽。
2、食品安全問題
早在去年11月份沃爾瑪就已經和IBM進行合作，通過使用區塊鏈技術來追蹤食品來源，以此來確保食品的安全性及增加食品的而流通性以降低成本，對於沃爾瑪等大型超市來說，以往出現食品安全問題需要幾天時間進行問題食品的來源調查，使用了此項技術之後，只需要產品的一項信息就能夠做到精準溯源，食品產地、檢驗者、供應商、物流運輸等重要信息，幾分鍾之內就能快速發現問題。目前來說使用區塊鏈追蹤的產品有包括美國的包裝產品和中國的豬肉。
3、信息安全
區塊鏈技術正在推動一場信息安全技術變革。中間人攻擊、數據篡改、DDoS三大安全威脅
（1）身份保護
PKI是電子郵件、消息應用、網站等各種通訊應用中常見的公鑰加密技術。但是由於大多數PKI的實現以來集中式的可信第三方認證機構(CA)來發放、激活和存儲用戶證書，黑客可攻擊PKI假冒用戶身份或破解加密信息。
CertCoin是首個區塊鏈PKI實現，來自MIT，去除了中心化的認證中心，以區塊鏈作為於域名和公鑰的分布式賬本。
Pomcor公司：區塊鏈PKI實現路徑：保留認證中心，用區塊鏈存儲已經發放和激活的證書的hash值。用戶通過去中心化和透明的來源鑒別證書的真實性，同時還能通過本地基於區塊鏈拷貝進行秘鑰和簽名的認證來提高網路訪問性能。
（2）數據完整性保護
GuardTime開發了基於區塊鏈技術的無秘鑰簽名架構(KSI)，取代基於秘鑰的數據認證技術。KSI在區塊鏈上存儲原始數據和文件的哈希表，運行哈希演算法來驗證其他拷貝，將結果與區塊鏈存儲的數據對比。任何數據的篡改都會被迅速發現，因為原始哈希表存儲在數以百萬計的節點。
（3）關鍵基礎設施保護
互聯網的「阿喀琉斯之踵」，DDoS進入TB時代，DDoS仍然是黑客低成本搞垮大目標的最簡單的武器，DNS服務是黑客進行大規模破壞的首要目標，但區塊鏈技術有望從根本上解決。
區塊鏈的分布式存儲，使黑客攻擊失去焦點，Nebulis正在開發一種分布式DNS系統，使用以太坊區塊鏈和星際互聯文件系統(IPFS，HTTP的分布式替代品)來注冊和解析域名。DNS最大弱點是緩存，緩存使DDoS攻擊成為可能，也是集權政府審查社交網路，操縱DNS注冊的禍根。一個高度透明的、分布式的DNS系統能夠有效杜絕任何實體，包括政府恣意操縱記錄。
四、金融行業
（1）數字貨幣：提高貨幣發行及使用的便利性
如國外的比特幣、以太幣，我國目前有果仁寶等等。
從使用實物交易,到物理貨幣和信用貨幣,再到比特幣網路的崛起,讓更多的人意識到其背後的分布式賬本區塊鏈技術,逐步在數字貨幣外的許多場景進行應用。
（2）跨境支付與結算：實現點到點交易,減少中間費用
轉賬與支付。目前，區塊鏈技術最成熟的應用便是支付與轉賬，區塊鏈技術能夠避免繁雜的系統，省卻銀行間對賬和審查的流程，加速結算速度；用虛擬貨幣無需清算所的介入，減少交易費用。各國家的清算程序不同,單筆匯款需2、3天才到帳,效率低,在途資金佔比極大。不再通過第三方,通過區塊鏈技術形成點對點的支付。省去第三方機構的環節,即可全天支付、實時到賬、提現快捷及降低隱形成本,有助於規避資金風險。具有及時性便利性。
（3）票據與供應鏈金融業務：減少人為介入,降低成本及操作風險
點對點之間的價值傳遞,實物票據或中心系統進行控制驗證;中介將被消除,減少人為介入。效率的提升,融資渠道更暢通,風險更低，多方受益。
（4）證券發行與交易：實現准實時資產轉移,加速交易清算速度
區塊鏈技術的應用可使證券交易的流程更簡潔、透明、快速,減少重復功能的IT系統,提高市場運轉的效率。對於股票,區塊鏈可以消除紙筆或電子表格記錄,減少交易的人為差錯,提高交易平台的透明度和可追蹤性。花旗與納斯達克合作推進區塊鏈應用。
（5）客戶徵信與反欺詐：降低法律合規成本,防止金融犯罪
記載於區塊鏈中的客戶信息與交易紀錄有助於銀行識別異常交易並有效防止欺詐。區塊鏈的技術特性可以改變現有的徵信體系,在銀行進行「認識你的客戶」(KYC)時,將不良紀錄客戶的數據儲存在區塊鏈中。
股權眾籌：建立在區塊鏈技術上的股權眾籌可以實現去中心化信任，投資者的回報也得到保證。
5、供應鏈管理
分布式分類帳系統，參與者全程跟蹤資產的所有權，可應用於國家和工廠之間移動時跟蹤汽車零件。
豐田為其核心零部件供應鏈運營，研發區塊鏈技術解決方案的前提。通過大量的數據幫助豐田更高效地確保記錄數據准確性，也能幫助管理供應鏈。同時，區塊鏈供應鏈能夠通過智能合同來控制保修，維修貨物相關成本和規格，整個產品生命周期內的交易不可撤銷。
航運業的第一個公共解決方案解決方案由海運國際（MTI）部署，使用區塊鏈供應鏈技術共享運輸集裝箱的驗證總量（VGM）信息。有關集裝箱VGM的信息對於確保船舶正確存放，防止在海上和港口事故發生是非常重要的。VGM數據存儲在區塊鏈供應鏈上，為港口官員，運輸公司，托運人和貨主提供永久記錄。這取代了麻煩的日誌，電子表格，數據中介和私人資料庫。
物流誠信體系 貨車幫貨車幫推出基於區塊鏈的物流企業金融解決方案，旨在為企業提供可靠的金融服務。不僅能幫助司機解決貸款難的問題，亦能改變行業誠信缺失的現狀，助力打造物流誠信體系。幫助構建物流企業身份鏈，打造物流企業可信數據生態。以透明、可監督、可追溯的演算法模型，篩選需要資金支持且可靠的企業，為其提供金融服務。另一方面，在技術層面將各執法部門鏈接起來，對失信企業進行聯合處罰。
6、政務管理
（1）選舉
基於區塊鏈技術特徵，聯想到現在選舉技術的弊端，我們將搭建一個開源的、針對選舉、投票和彩票的區塊鏈應用，我們稱之為選舉鏈（ElectionChain）。我們希望優化選舉和投票技術，使得投票更加公開透明，減少人為操控，讓選民可驗證自己的選舉結果。
包括身份認證、多鏈體系、閃投協議、共識演算法EDPOS、隱私保護、選票機制設計、去中心化ELC租借市場、存貯方案、智能合約等。
（2）政務服務
旨在實現基於區塊鏈技術的電子政務數字生態系統，向公民提供政務服務和政府各部門業務的自動化機制，必須將國家政務所有領域結合在一起，形成一個共有的信息空間，包含政府機構、經濟數據、金融交易和社會領域。這個生態系統還應包括注冊管理部門機構和對應軟體，用於構建基於智能合約的政府機構、企業和公共用戶的應用程序和平台。