如何將數據寫入區塊鏈

⑴ 區塊鏈技術中數據的儲存方式是怎樣的

簡單的來說，區塊鏈的數據儲存是通過區塊通過公式演算法過程後被正式納入區塊鏈中儲存，全網節點均表示接受該區塊，而表示接受的方法，就是將區塊的隨機散列值是為最新的區塊散列值，興趣快的製造將以該區塊鏈為基礎進行延長。

⑵ 區塊鏈入門的教程

可是，簡單易懂的入門文章卻很少。區塊鏈到底是什麼，有何特別之處，很少有解釋。
下面，我就來嘗試，寫一篇最好懂的區塊鏈教程。畢竟它也不是很難的東西，核心概念非常簡單，幾句話就能說清楚。我希望讀完本文，你不僅可以理解區塊鏈，還會明白什麼是挖礦、為什麼挖礦越來越難等問題。
需要說明的是，我並非這方面的專家。雖然很早就關注，但是仔細地了解區塊鏈，還是從今年初開始。文中的錯誤和不準確的地方，歡迎大家指正。
一、區塊鏈的本質
區塊鏈是什麼?一句話，它是一種特殊的分布式資料庫。
首先，區塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息，都可以寫入區塊鏈，也可以從裡面讀取，所以它是資料庫。
其次，任何人都可以架設伺服器，加入區塊鏈網路，成為一個節點。區塊鏈的世界裡面，沒有中心節點，每個節點都是平等的，都保存著整個資料庫。你可以向任何一個節點，寫入/讀取數據，因為所有節點最後都會同步，保證區塊鏈一致。
二、區塊鏈的最大特點
分布式資料庫並非新發明，市場上早有此類產品。但是，區塊鏈有一個革命性特點。
區塊鏈沒有管理員，它是徹底無中心的。其他的資料庫都有管理員，但是區塊鏈沒有。如果有人想對區塊鏈添加審核，也實現不了，因為它的設計目標就是防止出現居於中心地位的管理當局。
正是因為嫌敗無法管理，區塊鏈才能做到無法被控制。否則一旦大公司大集團控制了管理權，他們就會控制整個平台，其他使用者就都必須聽命於他們了。
但是，沒有了管理員，人人都可以往裡面寫入數據，怎麼才能保證數據是可信的呢?被壞人改了怎麼辦?請接著往下讀，這就是區塊鏈奇妙的地方。
三、區塊
區塊鏈由一個個區塊(block)組成。區塊很像資料庫的記錄，每次寫入數據，就是創建一個區塊。
每個區塊包含兩個部分。
區塊頭(Head)：記錄當前區塊的特徵值
區塊體(Body)：實際數據
區塊頭包含了當前區塊的多項特徵值。
生成時間
實際數據(即區塊體)的哈希
上一個區塊的哈希
...
這里，你需要理解什麼叫哈希(hash)，這是理解區塊鏈必需的。
所謂哈希就是計算機可以對任意內容，計算出一個長度相同的特徵值。區塊鏈的 哈希長度是256位，這就是說，不管原始內容是什麼，最後都會計算出一個256位的二進制數字。而且可以保證，只要原始內容不同，對應的哈希一定是不同的。
舉例來說，字元串123的哈希是(十六進制)，轉成二進制就是256位，而且只有123能得到這個哈希。(理論上，其他字元串也有可能得到這個哈希，但是概率極低，可以近似認為不可能發生。)
因此，就有兩個重要的推論。
推論1：每個區塊的哈希都是不一樣的，可以通過哈希標識區塊。
推論2：如果區塊的內容變了，它的哈希一定會改變。
四、 Hash 的不可修改性
區塊與哈希是一一對應的，每個區塊的哈希都是針對區塊頭(Head)計算的。也就是說，把區塊頭的各項特徵值，按照順序連接在一起，組成一個很長的字元串，再對這個字元串計算哈希。
Hash = SHA256( 區塊頭 )
上面就是區塊哈希的計算公式，SHA256是區塊鏈的哈希演算法。注意，這個公式裡面只包含區塊頭，不包含區塊體，也就是說，哈希由區塊頭唯一決定，
前面說過，區塊頭包含很多內容，其中有當前區塊體的哈希，還有上一個區塊的哈希。這意味著，如果當前區塊體的內容變了，或者上一個區塊的哈希變了，一定會引起當前區塊的哈希改彎首變。
這一點對區塊鏈有重大意義。如果有人修改了一個區塊，該區塊的哈希就變了。為了讓後面的區塊還能連到它(因為下一個區塊包含上一個區塊的哈希)，該人必須依次修改後面所有的區塊，否則被改掉的區塊就脫離區塊鏈了。由於後面要提到的原因，哈希的計算很耗時，短時間內修改多個區塊幾乎不可能發生，除非有人掌握了全網51%以上的計算能力。
正是通過這種聯動機制，區塊鏈保證了自身的可靠性，數據一旦寫入，就無法被篡改。這就像歷史一樣，發生了就是發生了，從此再無法改變。
每個區塊都連著上一個區塊，這也是區塊鏈這個名字的由來。
五、采礦
由於必須保證節點之間的同步，所以新區塊的添加速度芹鬧顫不能太快。試想一下，你剛剛同步了一個區塊，准備基於它生成下一個區塊，但這時別的節點又有新區塊生成，你不得不放棄做了一半的計算，再次去同步。因為每個區塊的後面，只能跟著一個區塊，你永遠只能在最新區塊的後面，生成下一個區塊。所以，你別無選擇，一聽到信號，就必須立刻同步。
所以，區塊鏈的發明者中本聰(這是假名，真實身份至今未知)故意讓添加新區塊，變得很困難。他的設計是，平均每10分鍾，全網才能生成一個新區塊，一小時也就六個。
這種產出速度不是通過命令達成的，而是故意設置了海量的計算。也就是說，只有通過極其大量的計算，才能得到當前區塊的有效哈希，從而把新區塊添加到區塊鏈。由於計算量太大，所以快不起來。
這個過程就叫做采礦(mining)，因為計算有效哈希的難度，好比在全世界的沙子裡面，找到一粒符合條件的沙子。計算哈希的機器就叫做礦機，操作礦機的人就叫做礦工。
六、難度系數
讀到這里，你可能會有一個疑問，人們都說采礦很難，可是采礦不就是用計算機算出一個哈希嗎，這正是計算機的強項啊，怎麼會變得很難，遲遲算不出來呢?
原來不是任意一個哈希都可以，只有滿足條件的哈希才會被區塊鏈接受。這個條件特別苛刻，使得絕大部分哈希都不滿足要求，必須重算。
原來，區塊頭包含一個難度系數(difficulty)，這個值決定了計算哈希的難度。舉例來說，第100000個區塊的難度系數是 14484.16236122。
區塊鏈協議規定，使用一個常量除以難度系數，可以得到目標值(target)。顯然，難度系數越大，目標值就越小。
哈希的有效性跟目標值密切相關，只有小於目標值的哈希才是有效的，否則哈希無效，必須重算。由於目標值非常小，哈希小於該值的機會極其渺茫，可能計算10億次，才算中一次。這就是采礦如此之慢的根本原因。
前面說過，當前區塊的哈希由區塊頭唯一決定。如果要對同一個區塊反復計算哈希，就意味著，區塊頭必須不停地變化，否則不可能算出不一樣的哈希。區塊頭裡面所有的特徵值都是固定的，為了讓區塊頭產生變化，中本聰故意增加了一個隨機項，叫做 Nonce。
Nonce 是一個隨機值，礦工的作用其實就是猜出 Nonce 的值，使得區塊頭的哈希可以小於目標值，從而能夠寫入區塊鏈。Nonce 是非常難猜的，目前只能通過窮舉法一個個試錯。根據協議，Nonce 是一個32位的二進制值，即最大可以到21.47億。第 100000 個區塊的 Nonce 值是274148111，可以理解成，礦工從0開始，一直計算了 2.74 億次，才得到了一個有效的 Nonce 值，使得算出的哈希能夠滿足條件。
運氣好的話，也許一會就找到了 Nonce。運氣不好的話，可能算完了21.47億次，都沒有發現 Nonce，即當前區塊體不可能算出滿足條件的哈希。這時，協議允許礦工改變區塊體，開始新的計算。
七、難度系數的動態調節
正如上一節所說，采礦具有隨機性，沒法保證正好十分鍾產出一個區塊，有時一分鍾就算出來了，有時幾個小時可能也沒結果。總體來看，隨著硬體設備的提升，以及礦機的數量增長，計算速度一定會越來越快。
為了將產出速率恆定在十分鍾，中本聰還設計了難度系數的動態調節機制。他規定，難度系數每兩周(2016個區塊)調整一次。如果這兩周裡面，區塊的平均生成速度是9分鍾，就意味著比法定速度快了10%，因此接下來的難度系數就要調高10%;如果平均生成速度是11分鍾，就意味著比法定速度慢了10%，因此接下來的難度系數就要調低10%。
難度系數越調越高(目標值越來越小)，導致了采礦越來越難。
八、區塊鏈的分叉
即使區塊鏈是可靠的，現在還有一個問題沒有解決：如果兩個人同時向區塊鏈寫入數據，也就是說，同時有兩個區塊加入，因為它們都連著前一個區塊，就形成了分叉。這時應該採納哪一個區塊呢?
現在的規則是，新節點總是採用最長的那條區塊鏈。如果區塊鏈有分叉，將看哪個分支在分叉點後面，先達到6個新區塊(稱為六次確認)。按照10分鍾一個區塊計算，一小時就可以確認。
由於新區塊的生成速度由計算能力決定，所以這條規則就是說，擁有大多數計算能力的那條分支，就是正宗的區塊鏈。
九、總結
區塊鏈作為無人管理的分布式資料庫，從2009年開始已經運行了8年，沒有出現大的問題。這證明它是可行的。
但是，為了保證數據的可靠性，區塊鏈也有自己的代價。一是效率，數據寫入區塊鏈，最少要等待十分鍾，所有節點都同步數據，則需要更多的時間;二是能耗，區塊的生成需要礦工進行無數無意義的計算，這是非常耗費能源的。
因此，區塊鏈的適用場景，其實非常有限。
不存在所有成員都信任的管理當局
寫入的數據不要求實時使用
挖礦的收益能夠彌補本身的成本
如果無法滿足上述的條件，那麼傳統的資料庫是更好的解決方案。
目前，區塊鏈最大的應用場景(可能也是唯一的應用場景)，就是以比特幣為代表的加密貨幣。

⑶ 區塊鏈應用什麼技術來實現此功能

區塊鏈應用了以下的技術來實現
第一種是共識機制，常用的共識機制主要有PoW、PoS、DPoS、PBFT、PAXOS等。由於區塊鏈系統中沒有一個中心，因此需要有一個預設的規則來指導各方節點在數據處理上達成一致，所有的數據交互都要按照嚴格的規則和共識進行；
第二種是密碼學技術，密碼學技術是區塊鏈的核心技術之一，目前的區塊鏈應用中採用了很多現代密碼學的經典演算法，主要包括：哈希演算法、對稱加密、非對稱加密、數字簽名等。
第三種是分布式存儲，區塊鏈是一種點對點網路上的分布式賬本，每個參與的節點都將獨立完整地存儲寫入區塊數據信息。分布式存儲區別於傳統中心化存儲的優勢主要體現在兩個方面：每個節點上備份數據信息，避免了由於單點故障導致的數據丟失；每個節點上的數據都獨立存儲，有效規避了惡意篡改歷史數據。
智能合約：智能合約允許在沒有第三方的情況下進行可信交易，只要一方達成了協議預先設定的目標，合約將會自動執行交易，這些交易可追蹤且不可逆轉。具有透明可信、自動執行、強制履約的優點。區塊鏈技術有許多獨特的特點，使它成為一項獨特的發明，並賦予它無限的視野去探索。

⑷ 一條數據是如何完成上鏈的

區塊鏈處理的流程大致分為三個階段：
分別是上鏈前處理階段、鏈上處理階段和智能合約處理階段。

上鏈前處理階段

業務數據上鏈前需要將業務數據處理，並且對信息進行簽名。這些過程可以通過對應的工具，比如序列化工具和各種橢圓曲線的簽名工具來完成，不過更多的時候是通過將各種工具集成的SDK來完成，以太坊的web3就是比較典型的上鏈前處理的開發工具。

上鏈處理階段

處理完成的數據發送到區塊鏈節點後，就形成了一筆區塊鏈交易並進入上鏈處理的階段，鏈上處理大體可分為交易廣播和區塊共識流程。

智能合約處理階段

上鏈處理完成後，業務數據已經記錄在鏈上了，對於單純存證的業務來說，將業務信息寫入區塊已經完成了這筆業務處理，只需記錄存證業務的交易哈希並在取的時候通過交易哈希查詢即可。但是大部分業務場景都需要進行一定的邏輯處理，因此通過智能合約處理是必須的。智能合約處理包括合約邏輯處理以及修改狀態梅克爾樹等流程。

鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。

⑸ 區塊鏈技術如何運用到實際場景中

區塊鏈分為公有鏈和私有鏈，但其實，用公有鏈和許可鏈的概念來區分更合適。

公共鏈所有人都可加入，為了吸引更多的人加入，其本身也有一定的激勵機制。這個激勵機制建立在區塊鏈的共識演算法之上，採用比特幣等做為記賬單位。為了讓激勵更有效，通常又採取錨定法幣等方式令記賬單位有價值。隨著時間的推移，就積累起了一定的公信力，在公有鏈上可以做存證、支付等業務。

許可鏈包括一般所說的私有鏈和聯盟鏈。

用「專有鏈」來表述指稱「私有鏈」更為恰當。專有鏈通常在一個大公司或大集團內部使用。在多對多的匯報體系及對賬體系之中，管理成本很高，採用區塊鏈技術，實現了信息共享和更有效的監督，就能大大降低成本、提高效率。

聯盟鏈往往是幾家企業聯合構造的一個區塊鏈，這些企業原本就有關聯，或者是上下游甲乙方關系，或者是橫向互聯合作關系，為了降低成本，提高效率，而採用了區塊鏈技術。

從某種程度上來講，聯盟鏈和專有鏈的本質上是一樣的，都需要參與者在技術上得到許可才能加入，其中各方也是受限的，因此叫許可鏈。因為在原本的經濟活動中就有關聯，所以不再需要區塊鏈上的激勵機制，在實際應用中也不一定產生代幣。

2.信息公開的區塊鏈之上如何保護隱私？

區塊鏈的應用中，信息是透明的、共享的，那麼隱私保護問題如何解決？如何處理監督制衡與隱私保護之間的關系？

其實，區塊鏈上信息的共享是有選擇的共享，透明也是有限度的透明。並不是所有的數據都會寫入區塊鏈，只有那些需要監督和共享的數據才需寫入。另外，對於已經寫入區塊鏈的數據，也並非全部透明，那些不透明的數據可能是需要得到授權才能看到。這些是通過加密手段可以實現的。

3.如何在數據高速增長的同時保證處理效率？

隨著數據的增長，資料庫越來越大，不但增加存儲負擔，隨時處理效果也會受到影響，如何處理效率與數據增長之間的矛盾，是人們非常關心的問題。

而且由於區塊鏈中有多方參與，所以有人可能會認為其處理數據的效率一定比中心化的網路要低。

其實這要視實際需求而定，在大多數情況下，區塊鏈是可以滿足效率需求的。

影響處理效率的兩大環節，一是驗證機制，即驗證每一個打包塊的真實性；二是共識演算法。此二環節耗時最多。

對於許可鏈來說，可以採取多種辦法提高效率。例如在驗證機制中不用POW演算法，而用驗證池的演算法。哪些數據寫入區塊鏈、哪些數據是透明的、哪些是被監督的，都可以與實際情況結合來定。

4.區塊鏈的真實應用需求。

在當下的各種討論中，人們暢想了各種各樣的區塊鏈應用需求。但其中很多並不是真實的需求。

一個區塊鏈應用需求是否是在真實的，很容易判斷，就是看區塊鏈的應用是否解決了實際問題——能否降低成本、提高效率，而不是為了應用區塊鏈而應用區塊鏈。

根據客戶方面的反饋，在區塊鏈的實際應用中，最看重的就是安全可控——共識演算法、分級授權、聯合簽名只有在可控的前提下才能應用。再進一步的要求是能夠高性能處理，包括對交易的處理效率以及對存儲結構的讀取效率。第三是私鑰與隱私管理。既要透明監督，又要有隱私保護，這當然是必須的。第四是內置的簡單合約。之所以是簡單合約而非智能合約，也是出於可控性方面的考慮，智能化提高，可控性勢必下降。最後，可擴展性，即支持多種類型的交易與存證、支持海量數據與大規模用戶，為了更好的用戶體驗，也一定要有快捷開發與可視化工具，這對於區塊鏈應用的普及是很關鍵的。

⑹ 區塊鏈的概念是什麼

從字面理解，區塊鏈包含了兩個概念：區塊、鏈。區塊鏈本身是由一個個區塊（Block）組成，而不同節點鏈接在一起構建的網路，就是區塊鏈。區塊鏈的主要作用是儲存信息，任何需要保存的信息，都可以寫入區塊鏈，也可以從裡面讀取。

每個區塊存儲：一些有效的記錄或交易；涉及該塊的信息；通過每個塊的散列到前一個塊和下一個塊的鏈接——可以被認為是塊的指紋的唯一代碼。

因此，每個塊在鏈內具有特定且不可移動的位置，因為每個塊包含來自前一塊的散列的信息。整個鏈存儲在構成區塊鏈的每個網路節點中，因此鏈的精確副本存儲在所有網路參與者中。

用途

從本質上講，區塊鏈可用於存儲任何類型的信息，這些信息必須保持完整，並且比通過中間人以安全，分散和更便宜的方式保持可用。此外，由於存儲的信息是加密的，因此可以保證其機密性，因為只有擁有加密密鑰的人才能訪問它。

在醫療保健中使用區塊鏈。例如，健康記錄可以合並並存儲在區塊鏈中。這意味著每個患者的病史都是安全的，同時，每個被授權的醫生都可以使用，無論患者接受治療的健康中心如何。甚至制葯行業也可以使用這種技術來驗證葯品並防止偽造。

區塊鏈對於管理數字資產和文檔也非常有用。到目前為止，數字化的問題在於一切都很容易復制，但Blockchain允許您記錄購買，契約，文檔或任何其他類型的在線資產，而不會被偽造。