区块链网络截

㈠ 区块链在技术层面有哪几种属性

区块链技术起源于化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的学者在2008年发表的奠基性论文《比特币: 一种点对点电子现金系统》。狭义来讲, 区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的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。区块链网络的技术属性主要在于：匿名性、去中心化、不可篡改、分布式存储、多备份、数据加密等。匿名性是指在区块链网络中任何一个用户在交易的过程中，发送的交易数据中都不包含任何和个人信息有关的数据，用户和用户之间通过地址进行交易，而且地址理论上可以无限生成。去中心化是指通过多节点共同决策达成共识的方法，将原本的单一管理决策方案转换成多方共同商量决策，并且区块链网络中的所有节点拥有平等的数据控制权利和义务，任何节点都可以访问区块链网络中存储的数据，访问的过程可以同步并发执行。不可篡改是指区块链除创世区块以外，之后的每一个区块中都包含有上一个区块中数据的唯一哈希值，然后通过唯一的哈希值将各个区块进行串联。一旦其中某一个节点的区块数据被更改，此区块生成的哈希值也会改变。在区块连接的过程中，后面的区块无法找到其前区块哈希值所对应的区块，区块链也就被迫断开，该节点所保存的数据就不再被其他节点承认，变得没有价值。分布式存储和多备份的概念和现在数据库的分布式存储不同。区块链的分布式存储不仅是将数据存储在不同的地理位置和物理设备上，每个设备中都有完整的账本数据，而不是数据碎片，通过使用 Merkle 树技术在一定程度上解决数据冗余的问题。数据加密主要是指通过非对称加密的方式对数据使用公钥进行加密私钥进行解密或者私钥加密公钥解密。这种加密方式在数据传输的过程中，数据中不必包含数据解密的密钥，而是通过接收方手中的密钥完成解密操作，排除数据传输过程中被截取所带来的信息安全隐患。

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• 比特币是一种货币。SaifedeanAmmous写了一本名为《比特币标准》的书，他在书中设定了一系列测试，以明确货币必须具有哪些特质，并将其分为三个主要类别：货币必须具有这些特质：第一点是具有价值存储功能（即保值、 ...

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㈡ 区块链技术框架有哪些

当前主流的区块链架构包含六个层级：网络层、数据层、共识层、激励层、合约层和应用层。图中将数据层和网络层的位置进行了对调，主要用途将在下一节中详述。
网络层：区块链网络本质是一个P2P（Peer-to-peer点对点）的网络，网络中的资源和服务分散在所有节点上，信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入。每一个节点既接收信息，也产生信息，节点之间通过维护一个共同的区块链来同步信息，当一个节点创造出新的区块后便以广播的形式通知其他节点，其他节点收到信息后对该区块进行验证，并在该区块的基础上去创建新的区块，从而达到全网共同维护一个底层账本的作用。所以网络层会涉及到P2P网络，传播机制，验证机制等的设计，显而易见，这些设计都能影响到区块信息的确认速度，网络层可以作为区块链技术可扩展方案中的一个研究方向；
数据层：区块链的底层数据是一个区块+链表的数据结构，它包括数据区块、链式结构、时间戳、哈希函数、Merkle树、非对称加密等设计。其中数据区块、链式结构都可作为区块链技术可扩展方案对数据层研究时的改进方向。
共识层：它是让高度分散的节点对区块数据的有效性达到快速共识的基础，主要的共识机制有POW（Proof Of Work工作量证明机制），POS（Proof of Stake权益证明机制），DPOS（Delegated Proof of Stake委托权益证明机制）和PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance实用拜占庭容错）等，它们一直是区块链技术可扩展方案中的重头戏。
激励层：它是大家常说的挖矿机制，用来设计一定的经济激励模型，鼓励节点来参与区块链的安全验证工作，包括发行机制，分配机制的设计等。这个层级的改进貌似与区块链可扩展并无直接联系。
合约层：主要是指各种脚本代码、算法机制以及智能合约等。第一代区块链严格讲这一层是缺失的，所以它们只能进行交易，而无法用于其他的领域或是进行其他的逻辑处理，合约层的出现，使得在其他领域使用区块链成为了现实，以太坊中这部分包括了EVM(以太坊虚拟机)和智能合约两部分。这个层级的改进貌似给区块链可扩展提供了潜在的新方向，但结构上来看貌似并无直接联系
应用层：它是区块链的展示层，包括各种应用场景和案例。如以太坊使用的是truffle和web3-js.区块链的应用层可以是移动端，web端，或是是融合进现有的服务器，把当前的业务服务器当成应用层。这个层级的改进貌似也给区块链可扩展提供了潜在的新方向，但结构上来看貌似并无直接联系。
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㈢ 区块链是什么东西

、区块链是利用块链式数据结构来验证与存储数据，利用分布式节点共识算法来生成和更新数据。
2、是一个去中介化的数据库，作为比特币的底层技术，还具备分布式数据存储、点对点传

㈣ 区块链是什么意思

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。区块链，是比特币的一个重要概念。

它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。

区块链在公共管理，能源，酒店经营，交通等领域都与民众的生产生活息息相关，但这些领域的中心化特质也带来了一些问题，可以用区块链来改造。

去中心化的完全分布式DNS服务通过网络中各个相互之间的点对点数据传输服务可以实现域名的查询和解析，可以用于某些重要的基础设施的操作系统和固件没有被篡改，可以进行监控软件的状态和初始，发现不良的篡改，并确保使用了物联网技术的系统所传输的数据没用经过篡改。

㈤ 区块链技术在网络安全中的作用是什么

提高网络安全
区块链是一个建立在提供绝对安全和信任的模型上的、分散的、分布式的电子分类记账方式。使用加密技术，按时间顺序和公开记录记录交易，每一个块都有时间标记并与前一个链接。重要的是，这些数字“块”只能通过所有参与者的共识来更新，数据拦截、修改和删除几乎是不可能的。

㈥ 为什么说虚拟币是区块链存在的唯一意义

为什么说虚拟币是区块链存在的唯一意义
区块链已经是一个世人皆知的名词了，有人甚至断言，未来人类社会的一切都将以区块链为基石。但若问区块链究竟是个什么技术，各路“专家”的解释可谓语焉不详：有些堆砌常人不可理解的术语，有些大谈其潜在应用，有些干脆冠之以“第四次工业革命”——至于区块链的本质，大家终究还是不甚了了。
之所以闪烁其词，原因并不难猜。就功能而言，区块链无非是一个特殊方式加密的公共数据库，这种毫不性感的概念是没法用来炒作的。当然，区块链吸睛如斯，其内涵和外延不可能如其功能般缺乏营养。要把它讲清楚，我们需要了解大量技术本体以外的信息，而其中的重中之重便是以比特币为代表的虚拟币。
区块链的痛点
放在五年前，世上并无太多人知道什么是区块链。作为比特币的底层技术，这个系统以数据块（block）的形式进行传输，并以末端追加的方式将数据块连成链状（chain），因而得名区块链（blockchain）。从技术层面看，区块链和之前存在的IT技术之间没有显著的壁垒，并无革新性的进步；但从价值观层面看，它们则有根本性的不同——以前所有的技术都旨在提高效率，而区块链是反其道而行之的。
鉴于比特币是区块链标志性的存在，我们不妨拿它作为样本。
比特币体系内的每一笔交易记账都在全网范围内由无数个用户验证，验证通过后，该次交易才能成立。而第一个成功记账的用户可以得到一定量的比特币奖励。这个信息处理过程俗称“挖矿”。目前比特币系统的活跃用户数约500万人，2017年全年处理量约3000万笔交易。3000万笔是个什么体量呢？2017年11月11日这一天时间里支付宝完成了14.8亿笔交易，约为比特币全年交易量的50倍。
这个差距并不说明太大问题。毕竟比特币的用户数远低于支付宝，应用场景也远少于支付宝，所以交易量有数量级的差别并不奇怪。真正说明问题的，是支持这3000万笔交易所消耗的电量：外媒Digiconomist公布，2017年比特币系统消耗的电能达到了300亿度，占全球耗电量的0.13%，超过数十个国家的全国年用电量。换言之，处理一笔交易，比特币系统平均需要消耗1000度电；以我国居民电价计，相当于每个活跃用户人均承担电费3000元。如此匪夷所思的耗电量意味着巨大的算力配置，这与其渺小的处理功能形成了强烈反差。
“去中心化”的低效，不只体现在算力，还体现在数据存储。
继续以比特币为例，众所周知，比特币（区块链技术）要求用户分布式储存公共账本。其背后的逻辑很奇葩：“去中心化”理念认为中心账本的管理者会作假，故账本的存储必须公共化。目前完整的比特币公共账本大小已经超过150GB，并以每年数十GB的速度快速递增——仅仅为了支持500万用户每年3000万笔交易。如果有朝一日其处理量与目前的支付宝比肩，那每年比特币账本的大小将增加超过500TB。这相当于把支付宝服务器的存储数据在所有用户的个人电脑上进行备份，其荒谬性是显而易见的。
为了解决这个问题，比特币系统现在允许用户存储不完整的公共账本，即“轻钱包”，但其交易验证仍然依赖网络上其他人的完整账本。我们试想，当公共账本大到绝大多数人都无力完整存储的时候，仅剩的那些完整用户节点不就又成了中心账本吗？
把视野延伸到虚拟币以外的区块链应用（如果存在的话），公共账本需要记录的将不仅仅是纯数字的交易金额，还可能是每一辆车的保险信息、每一个人的信用信息，这些多维度的数据若也要“去中心化”存储在每个用户的终端上，那我们需要的将是天文数字级的存储空间。短时间内，这将是一个不可能解决的难题。
从哲学高度讲，科学的本质是怀疑，宗教的本质是相信。区块链作为科技范畴内的概念，是如何让众人无视诸多悖论、沦为其信徒的呢？答案当然也离不开比特币，这个现世的造富奇迹。
比特币的哲学
不知从何时起，大佬们开始刻意把比特币和区块链作为两个概念割裂开来，众口一词称比特币只是区块链的应用之一。
其中的动机是多样的。
但凡稍有经济学常识的人都知道，比特币不可能成为正常经济体的通行货币。它自带通缩属性，无视货币政策，与现代经济理论八字不合。更重要的原因是，它所挑战的信用货币，实在是过于强大了。全世界除了少数几个失败国家，清一色都是基于政府信用发行货币的。信用货币之所以也被称为法币，是因为绝大多数国家都用法律明确规定，本国货币为国内流通领域“必须接受”的一般等价物。通过这种方式，国家确保信用货币不被拒绝，也同时保证了货币持有人的权利不受侵害。换言之，信用货币并不是凭空发行的，它背后有政府信用背书，有国家机器撑腰。
而比特币的发行机制（也就是挖矿），其用意就是把政府的货币集权“去中心化”，背后则是对政府存在之合理性的质疑。
前面已经提到过，“去中心化”的逻辑出发点是对中心化机构的不信任。比特币原教旨信徒之所以选择用“机器共识”来代替“制度共识”，根本上的理由是认为政府主导的货币发行制度无法体现公平正义——通胀、贫富不均——这些比特币试图解决的问题，无不指向建制。从这个角度看，比特币低效的共识机制也就有了“效率换公平”的哲学意义。
如果技术的进步终将让损失的效率忽略不计，那是否意味着“不值得信任的”中心化机构就无需存在呢？
这是一个危险的问题，好在我们暂时不必作答——因为比特币的“公平化”尝试已经基本失败了。
比特币设计者的初衷，是希望比特币参与者在同一时期能大致机会均等地获得比特币。为此设计了一个相当精巧而理想化的区块链算法，也就是所谓的PoW（ProofofWork，工作量证明）机制。通过穷举随机数变量，第一个得到特定要求哈希函数值（Hash）的用户将有权记账该轮交易，并获得对应的比特币奖励。基于PoW机制，每个用户获得比特币的概率直接由他贡献的算力决定，投入越多，回报越多，看似合情合理。
当然，事情没那么简单。
一方面，比特币的PoW是极其耗能的，每次生成随机数获得特定要求哈希值的预期概率是1/62^18(不到亿亿亿亿分之一)，所以全体设备需要海量的穷举运算才能决出记账权。比特币高昂的运行成本极大程度上应归功于这个“公平”的激励机制。
另一方面，比特币设计者对算力分布做出了严重误判。他本以为用户会老老实实用CPU运行挖矿程序，而受限于CPU的核心个数和成本，单一用户不太可能集中太多算力。然而后来发生的事情大家都已经了解了，从GPU到矿机，再到大型矿坑，一个旨在去中心化的系统已经近乎寡头化。
比特币之所以会严重背离其理念，原因其实并不偶然。
规模化的生产给“矿业巨头”带来了诸多好处：更强的电费议价能力，更高的固定资产利用效率，更低的综合人力成本，更薄的研发摊销成本。即便是比特币这样的虚拟产品，其生产过程终究还是符合边际成本递减这一朴素的经济学规律，这便是中心化存在的必然性。从自然科学角度看，类似的结论同样成立：一盘散沙的个体是熵值最高的状态，而高熵意味着无能。
有些人认为，是PoW扭曲了比特币理念，降低了效率，诱发了算力竞争，把它废止了问题就能迎刃而解。于是他们设计了PoS、DPoS等新的激励机制。依我愚见，这些努力是不会有结果的，因为在“效率”和“公平”这个跷跷板上，你不可能满足所有人，甚至不可能满足大多数人。
说得再玄一点：任何一种虚拟币激励机制都是一套经济制度——“死的制度”不可能保证一个动态经济体系稳定运转，只有“活的人”可以。
脱币化的困境
由于比特币的种种问题，圈内的有识之士意识到，继续把区块链和比特币绑定在一起，必将一损俱损，以“技术无罪”的名义切割关系已是当务之急。这不单是应时势，更是遂人愿：比特币的影响已经过于深远，若不把区块链解放出来，后来者的致富空间将被压榨殆尽。
然而，区块链真的可能脱币化吗？
很多不明真相的普通人，甚至一些知名投资者都觉得“真实，不可篡改”的区块链单凭技术本身便存在无限的价值。
对此我要说，这中间误会太大了。
比如银行间结算，即便区块链系统成功完成了记账操作，但某无赖银行拒绝对外打款，区块链能代替法律、保证对手银行权利不受侵害吗？再如产品防伪，即便二维码全程无误，但卖家第一时间在盒子里装的就是次品，区块链能施展魔法、让顾客顺利收到正品吗？事实上，区块链的“真实，不可篡改”，充其量只能作用于虚拟信息，它的触角根本伸不到现实世界。
然而，现在这些概念正被有意无意地滥用。负责任地说，大部分号称前景远大的区块链应用，完全是基于“真实，不可篡改”字面意思的臆想，提出这些应用的人并不理解区块链技术本身，他们找到的只是一些以“真实性”为痛点的应用场景而已——而此类场景当然是无处不在的。然而，最后所有人都会发现，即便克服了低效冗余安全性等众多难题，想象中的区块链需求依旧不会出现。
因为这很大程度上不是个技术问题，而是个经济问题。
区块链的“去中心化”设计意味着系统运行成本会被分摊到每个用户头上，但理性人的天性从来都不是共享和奉献，而是搭便车。以比特币为例，且不讲矿机之类的硬件投资，仅是电费一项，活跃用户人均就要支付每年3000元人民币。如果区块链应用不产生切实的个体收益，就不会有自发的参与者，即便勉强参与了，其可靠性亦会存疑。所以，区块链的商业应用断不能和激励机制脱钩。
说得更深入点，区块链的共识，并不单单是技术上的公共账本共识，更是对区块链价值介质的共识。比如在比特币系统里，如果没有激励机制，抑或比特币一文不值，那就不会有人提供算力，就不会有人提供存储空间，就不会有人传教布道——比特币本身就是系统的价值，理念和技术都只是美好的故事。
现在媒体报道的各种区块链应用，总结起来无非两种：要么就是借题材炒作，在中心化机构的交易中强行套用区块链算法；要么就是纯粹的“展望”，丝毫不考虑实现的方式和难度。出于某些原因，这些媒体在鼓吹区块链的过程中达成了奇妙的默契，绝口不提虚拟币，这对大家产生了严重误导，以为区块链只是一个纯粹的网络技术。事实上，如果确有名副其实的区块链生态出现，那白皮书最后图穷匕见的，必定是虚拟币。
据此，我们不妨重新审视下虚拟币和区块链的关系。
圈内有个说法，称“区块链为本，虚拟币为用”，此话的真伪甚是难辨。
挑明了说，区块链的本质是虚拟币为了建立“公平激励机制”而创造的特定算法，所谓的“区块链为本，虚拟币为用”无异于买椟还珠。在此我们大可断言，一旦失去虚拟币这个灵魂，区块链就不存在价值。
这个论点或让人一时难以接受，但逻辑上并无太多不妥。
所谓“产生价值”，无非三个标准：创造需求，降低成本，重塑公平。从成本看，区块链之于中心化可谓毫无优势；从公平看，宏大的比特币社会实验已然揭开分晓。那么唯一留有悬念的，就是区块链是否“创造需求”了。
这时候币圈人可以跳出来斩钉截铁说，当然有需求，你看这风起云涌的ICO！
ICO的狂欢
ICO，全称InitialCoinOffering，即首次代币发行。简而言之就是把早期项目的特定虚拟币，以比特币等通用虚拟币作价，向公众发售份额的众筹融资行为。所谓的“早期项目”有多早呢？组一个团队再写一个白皮书就够了。如果有闲工夫，顺便做个PPT那算是相当勤奋了。至于尽职调查、财务分析，那都完全不需要，因为大部分项目一分钱营业收入都没有。
“特定虚拟币”这个称呼略有点不专业，在币圈通行的叫法应是token，高雅点的翻译叫“通证”。在白皮书里，项目团队会画出各种大饼，告诉你将来自家通证会有多大“价值”。但你若想知道通证究竟是个什么东西，不好意思，区块链圈子有一个优良传统，叫“语焉不详”。
出于某些意味深长的原因，大部分ICO的法律文书（LegalDocuments）都是纯英文的，而通证的真实定义其实就藏在其中。几乎所有ICO都在法律文书里作了类似如下的规定：“通证不授予白皮书所规定回报以外的任何权利，且仅在项目成功时方能生效。众筹投资者对项目发展和管理不可施予任何影响。通证不代表投资者对项目拥有任何形式的所有权，亦不可凭此获得项目相关的未来收入和知识产权。”
这段让人瞠目结舌的文字，说白了就是：虽然你出了钱，但你什么都不是。ICO众筹并不是我们过去知道的那个众筹，投资者花钱买到的不是股份，而是筹码，什么时候庄家不玩了，筹码就归为空气——且不讲大多数庄家根本玩不起来。
没有底层资产，没有主体信用，没有商业模式，没有法律保障，这样的虚拟币，卖得出去吗？答案竟然是肯定的。
这一切看似荒谬绝伦，但背后的逻辑其实非常简单：因为很多人通过ICO赚了钱。
建团队写白皮书是ICO产业链的第一环，紧接着要拉大佬站台，到境外“交易所”发币，虚拟币上线了还要操纵币价吸引更多炒家入场，最后看准时机套现离场就算走完了全程。有人在这个游戏中直接实现了财务自由；有些虽然没吃到肉，但也喝到了汤。
面对门槛如此低的造富奇迹，任谁都要心动一下。
但是，如果项目本身无法盈利，那不管如何包装美化，ICO终究还是个零和游戏——如果有人赚得盆满钵满，那肯定有人赔得底裤不剩。这就像我们熟知的传销，所有人都知道接最后一棒会死，但都觉得自己不会接到最后一棒。
那区块链在ICO大潮中究竟扮演了什么角色呢？
众所周知，去中心化、去信用化和公平公正，这些都是区块链标榜的理念。我们反观ICO：若要上线发币，就必须向中心化的交易所支付巨额“上币费”，这是何等的“去中心化”？项目团队欺诈横行、币圈媒体刻意误导、交易账户频遭黑客，这是何等的“去信用化”？庄家大鳄肆意哄抬价格，牟取暴利，倾轧韭菜，这是何等的“公平公正”？事实上，除了提供虚拟币和噱头，区块链在币圈什么都不是。更具讽刺意味的是，很多ICO发行的虚拟币甚至都没有基于区块链技术。
所以，ICO不是区块链创造的需求，而是区块链之耻。
链和币的未来
既然我们已经知道虚拟币是区块链存在的唯一价值，那么对于区块链未来的分析也就有了大致的思路。
法定货币充分电子化的当下，基于区块链技术的虚拟币在正常社会生活中并无太多实用价值。但置于特殊场景，虚拟币却有一个电子法币不可复制的优点，那就是隐私性。
但凡以银行作为支付通道的交易，都是能被监管的，如果当局愿意，他们可以知道你把钱给了谁，这笔交易的背景，发生的时点，一切的一切。所以在比特币问世之前，绝大多数见不得人的交易都是用现金完成的。你只见过黑帮片里提着一大箱子现金去买毒品，绝对看不到带着一个POS机过去的。
而比特币的横空出世，革新了洗钱、贩毒和黑市军火买卖。有了这种完全匿名的货币，不法分子再也不必为一箱箱现金提心吊胆，再也不必为连号的美元支付折价了——比特币就是便携的黄金，正如它的设计理念一样。
所以，比特币及其替代品是不可能被彻底消灭的，因为逃脱监管的需求将永远存在。
只要虚拟币不死，区块链经济就一定有生存的空间，因为虚拟币代表的价值必然需要兑现的途径，而这个途径不可能永远是法币。
这里要插一句，最近区块链和中心化账本的妥协产物，比如雷电网络等，正逐渐露出头角。原理上中心账本能大幅提高处理效率，适应大规模高频次应用，但如果虚拟币核心用户的主要诉求是脱离监管，那么这个功能可能并不会受欢迎。结果如何，不久便知。
另一个大家关心的问题是：风起云涌的ICO会导致虚拟币大爆发吗？答案当然是否定的。
虚拟币不受法律强制保护，所以其公众接受度很大程度上决定了它的价值和前途。在接受法币支付时，我们默认自己得到的法币，别人也同样会接受，其面值在流通过程中不产生任何折价，具有100%的流动性。虚拟币的场合情况就不一样了，由于缺乏流动性量化指标，我们只能根据公众对其接受度的笼统判断，决定是否接受该种虚拟币支付。这种判断方式会形成强大的马太效应，因为公众的选择会迅速趋同。
另一方面，公众自发接受的货币种类也是有上限的。拿共享单车打个比方，我们会给摩拜充押金，会给OFO充押金，心很大的还会给Bluegogo充押金，敢问同时给4种以上共享单车充过押金的人有多少？通常情况下，大众对于同质化功能的接受上限仅有“三个”。在货币的场合，法币第一的位置无法动摇，第二多半是比特币，第三是以太坊——所以很不幸，不出意外其他所有虚拟币都长不大。
有人会说，这是基于公链的判断，我们还有私链和联盟链。
在这里，我们要旗帜鲜明地站定立场：私链就是个中心账本，和区块链理念一点关系都没有。至于联盟链，相关的误解就更多些。比方说，现在很多联盟链的构想是没有token成分的，这便是最大的误解。如之前分析，若没有激励机制，高频应用会变成低频应用搭便车的工具，更差的情况甚至连价值传输的介质都会缺失。另外，如果不同应用间token价值的兑现方式存在区别，联盟内部的套利也将不可避免。总之，联盟链和公链相比，除了隐私性略有提高外，问题只多不少。Token泛用性的差距意味着它只能在公链的阴影下靠底层资产价值苟延残喘。
综上，我们对于未来区块链的应用范围也就有了基本的认识：大部分自然生长的区块链经济，都将基于比特币和以太坊存在。这里说的自然生长，特指与中心化机构强行附会的伪区块链进行区别。无论是银行间结算、产品防伪还是其他任何场景，如果参与主体间的共识和信任早已存在，那所谓的区块链应用充其量只是个数据库，而且不会是最优设计的数据库。
最后一个问题：区块链的热潮什么时候会退去呢？
这是一个很难回答的问题。不过有句话说得好：你可以在一个时间愚弄所有人，也可以永远愚弄一个人，但不可能永远愚弄所有人。

㈦ 区块链结构层是什么

区块链总共有六个层级结构，这六个层级结构自下而上是：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。

数据层——数据层是区块链六个层级结构里面的最底层。数据层我们可以理解成数据库，只不过对于区块链来说，这个数据库是不可篡改的、分布式存储的数据库，也就是所谓的分布式账本。

合约层——合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制、智能合约，是区块链可编程的基础。我们说的智能合约便属于合约层。如果说比特币系统不够智能，那么以太坊提出的智能合约则能够满足许多应用场景。合约层的原理主要是将代码嵌入到区块链系统上，用这种方式来实现能够自定义的智能合约。这样一来，在区块链系统上，一旦触发了智能合约的条款，系统就能够自动执行命令。

网络层——区块链的网络系统，本质上是一个P2P（点对点）网络，点对点意味着不需要一个中间环节或者中心化服务器来操控这个系统，网络中的所有资源和服务都是分配在各个节点手中的，信息的传输也是两个节点之间直接往来就可以了。不过，需要注意的是P2P（点对点）并不是中本聪发明的，区块链只是融合了这一技术而已。所以，区块链的网络层实际上就是一个特别强大的点对点网络系统。在这个系统上，每一个节点既可以生产信息，也可以接收信息，就好比发邮件，你既可以编写自己的邮件，也可以收到别人给你发送的邮件。

应用层——应用层就是区块链的各种应用场景和案例，我们现在说的区块链＋就是所谓的应用层。目前已经落地的区块链应用主要是搭建在ETH、EOS等公链上的各类区块链应用，博彩、游戏类的应用比较多。真正实用的区块链落地应用，目前有由CoinBank投资的全球首条物联网落地应用。

共识层——在区块链的世界里，共识，简单来说就是全网要依据一个统一的、大家一致同意的规则来维护更新区块链系统这个总账本，类似于更新数据的规则。让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社区的治理机制。目前主流的共识机制算法有：比特币的工作量证明（POW）、以太坊的权益证明（POS）、EOS的委托权益证明（DPOS）等等。数据层、网络层、共识层这三层保证了区块链上有数据、有网络、有规则。

激励层——激励层就是所谓的挖矿机制，挖矿机制其实可以理解成激励机制：你为区块链系统做了多少贡献，你就可以得到多少奖励。用这种激励机制，能够鼓励全网节点参与区块链上的数据记录和维护工作。

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

㈧ 深入了解区块链的共识机制及算法原理

所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。

要想整个区块链网络节点维持一份相同的数据，同时保证每个参与者的公平性，整个体系的所有参与者必须要有统一的协议，也就是我们这里要将的共识算法。比特币所有的节点都遵循统一的协议规范。协议规范（共识算法）由相关的共识规则组成，这些规则可以分为两个大的核心：工作量证明与最长链机制。所有规则（共识）的最终体现就是比特币的最长链。共识算法的目的就是保证比特币不停地在最长链条上运转，从而保证整个记账系统的一致性和可靠性。

区块链中的用户进行交易时不需要考虑对方的信用、不需要信任对方，也无需一个可信的中介机构或中央机构，只需要依据区块链协议即可实现交易。这种不需要可信第三方中介就可以顺利交易的前提是区块链的共识机制，即在互不了解、信任的市场环境中，参与交易的各节点出于对自身利益考虑，没有任何违规作弊的动机、行为，因此各节点会主动自觉遵守预先设定的规则，来判断每一笔交易的真实性和可靠性，并将检验通过的记录写入到区块链中。各节点的利益各不相同，逻辑上将它们没有合谋欺骗作弊的动机产生，而当网络中有的节点拥有公共信誉时，这一点尤为明显。区块链技术运用基于数学原理的共识算法，在节点之间建立“信任”网络，利用技术手段从而实现一种创新式的信用网络。

目前区款连行业内主流的共识算法机制包含：工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制和Pool验证池这四大类。

工作量证明机制即对于工作量的证明，是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出。大家所熟知的比特币网络就应用工作量证明机制来生产新的货币。然而，由于工作量证明机制在比特币网络中的应用已经吸引了全球计算机大部分的算力，其他想尝试使用该机制的区块链应用很难获得同样规模的算力来维持自身的安全。同时，基于工作量证明机制的挖矿行为还造成了大量的资源浪费，达成共识所需要的周期也较长，因此该机制并不适合商业应用。

2012年，化名Sunny King的网友推出了Peercoin，该加密电子货币采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全，这是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。与要求证明人执行一定量的计算工作不同，权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。这种共识机制可以缩短达成共识所需的时间，但本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算。因此，PoS机制并没有从根本上解决PoW机制难以应用于商业领域的问题。

股份授权证明机制是一种新的保障网络安全的共识机制。它在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。

股份授权证明机制与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。

股份授权证明机制可以大大缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证。然而，该共识机制仍然不能完美解决区块链在商业中的应用问题，因为该共识机制无法摆脱对于代币的依赖，而在很多商业应用中并不需要代币的存在。

Pool验证池基于传统的分布式一致性技术建立，并辅之以数据验证机制，是目前区块链中广泛使用的一种共识机制。

Pool验证池不需要依赖代币就可以工作，在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础之上，可以实现秒级共识验证，更适合有多方参与的多中心商业模式。不过，Pool验证池也存在一些不足，例如该共识机制能够实现的分布式程度不如PoW机制等

这里主要讲解区块链工作量证明机制的一些算法原理以及比特币网络是如何证明自己的工作量的，希望大家能够对共识算法有一个基本的认识。

工作量证明系统的主要特征是客户端要做一定难度的工作来得到一个结果，验证方则很容易通过结果来检查客户端是不是做了相应的工作。这种方案的一个核心特征是不对称性：工作对于请求方是适中中的，对于验证方是易于验证的。它与验证码不同，验证码是易于被人类解决而不是易于被计算机解决。

下图所示的为工作量证明流程。

举个例子，给个一个基本的字符创“hello，world！”，我们给出的工作量要求是，可以在这个字符创后面添加一个叫做nonce（随机数）的整数值，对变更后（添加nonce）的字符创进行SHA-256运算，如果得到的结果（一十六进制的形式表示）以“0000”开头的，则验证通过。为了达到这个工作量证明的目标，需要不停地递增nonce值，对得到的字符创进行SHA-256哈希运算。按照这个规则，需要经过4251次运算，才能找到前导为4个0的哈希散列。

通过这个示例我们对工作量证明机制有了一个初步的理解。有人或许认为如果工作量证明只是这样一个过程，那是不是只要记住nonce为4521使计算能通过验证就行了，当然不是了，这只是一个例子。

下面我们将输入简单的变更为”Hello,World!+整数值”，整数值取1~1000，也就是说将输入变成一个1~1000的数组：Hello,World!1；Hello,World!2；...；Hello,World!1000。然后对数组中的每一个输入依次进行上面的工作量证明—找到前导为4个0的哈希散列。

由于哈希值伪随机的特性，根据概率论的相关知识容易计算出，预计要进行2的16次方次数的尝试，才能得到前导为4个0的哈希散列。而统计一下刚刚进行的1000次计算的实际结果会发现，进行计算的平均次数为66958次，十分接近2的16次方（65536）。在这个例子中，数学期望的计算次数实际就是要求的“工作量”，重复进行多次的工作量证明会是一个符合统计学规律的概率事件。

统计输入的字符创与得到对应目标结果实际使用的计算次数如下：

对于比特币网络中的任何节点，如果想生成一个新的区块加入到区块链中，则必须解决出比特币网络出的这道谜题。这道题的关键要素是工作量证明函数、区块及难度值。工作量证明函数是这道题的计算方法，区块是这道题的输入数据，难度值决定了解这道题的所需要的计算量。

比特币网络中使用的工作量证明函数正是上文提及的SHA-256。区块其实就是在工作量证明环节产生的。旷工通过不停地构造区块数据，检验每次计算出的结果是否满足要求的工作量，从而判断该区块是不是符合网络难度。区块头即比特币工作量证明函数的输入数据。

难度值是矿工们挖掘的重要参考指标，它决定了旷工需要经过多少次哈希运算才能产生一个合法的区块。比特币网络大约每10分钟生成一个区块，如果在不同的全网算力条件下，新区块的产生基本都保持这个速度，难度值必须根据全网算力的变化进行调整。总的原则即为无论挖矿能力如何，使得网络始终保持10分钟产生一个新区块。

难度值的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每隔2016个区块，所有节点都会按照统一的格式自动调整难度值，这个公式是由最新产生的2016个区块的花费时长与期望时长（按每10分钟产生一个取款，则期望时长为20160分钟）比较得出来的，根据实际时长一期望时长的比值进行调整。也就是说，如果区块产生的速度比10分钟快，则增加难度值；反正，则降低难度值。用公式来表达如下：

新难度值=旧难度值*（20160分钟/过去2016个区块花费时长）。

工作量证明需要有一个目标值。比特币工作量证明的目标值（Target）的计算公式如下：

目标值=最大目标值/难度值，其中最大目标值为一个恒定值

目标值的大小与难度值成反比，比特币工作量证明的达成就是矿中计算出来的区块哈希值必须小于目标值。

我们也可以将比特币工作量的过程简单的理解成，通过不停变更区块头（即尝试不同nonce值）并将其作为输入，进行SHA-256哈希运算，找出一个有特定格式哈希值的过程（即要求有一定数量的前导0），而要求的前导0个数越多，难度越大。

可以把比特币将这道工作量证明谜题的步骤大致归纳如下：

该过程可以用下图表示：

比特币的工作量证明，就是我们俗称“挖矿”所做的主要工作。理解工作量证明机制，将为我们进一步理解比特币区块链的共识机制奠定基础。

㈨ 区块链节点是什么意思

区块链节点的意思是一个连接在区块链网络上的智能设备，都可以称之为一个节点，只是这个节点根据设备的特性可能起到不同的作用。这是分布式网络的一个很大的特点，并且整个区块链网络上节点越多，意味着这个区块链网络分布得越广泛，越稳定以及越安全。节点包含了手机，矿机和服务器等等。操作一个节点的可以是普通的钱包用户，矿工和多个人协作的矿池用户。”
【拓展资料】
节点就是一个区域的服务器。在互联网区域，一个企业所有运行的数据都在一个服务器里，那么这个服务器就是节点。
就像是我们每天使用的微信，每天处理着这么多的聊天信息、转账等。这些数据的存储和运行都在腾讯的公司的服务器里面。那么这个处理数据的服务器，我们就可以称之为“节点”。再说区块链的世界，大家都已经知道区块链是去中心化的分布式数据库，它不依托于哪一个中心化的服务器，是由千千万万个“小服务器”组成。只要我们下载一个区块链客户端，我们就变成了那千千万万个“小服务器”中的一员。
这样来说，如果我们要玩区块链的话，我们自己就相当于是一个节点。
节点也分轻节点和全节点。全节点就是拥有全网所有的交易数据的节点，那么轻节点就是只拥有和自己相关的交易数据节点。而且节点分布越多、越广泛，区块链网络就更加的去中心化，网络运行也就越安全稳定。比如说链信，现在链信用户有1600万，这样就说明，现在链信节点也是有很多。现在想玩区块链的朋友可以去试试链信。链信是一个不错的区块链应用。
节点的存在就是区块链分布式的表征，也是区块链的魅力所在。
区块链是个分布式系统，系统里有很多节点，这些节点你只要单纯地理解为通过互联网相连的电脑或者服务器就好了。然后根据区块链性质的不同，成为节点的方式也不同，当然，对于节点的定义也不同。对于像比特币这样的公有链，理论上来讲，你下载完整的区块链，参与交易和挖矿，才算是节点。
然而，在现在的比特币里，矿工，完全节点，轻量节点，甚至普通用户，在不同的语境下都可能被称为节点。但无论如何，比特币的系统与其说是“连入网络就会自动更新区块链”，不如说是你想要挖矿或者是交易（同时你不信任其他人的验证结果），就必须更新整条区块链，这不是一个自动义务的事情，而是自愿的事情。