區塊鏈技術原理的英文論文

Ⅰ 區塊鏈技術的原理

下面就以比特幣為例進行說明：
區塊鏈（Blockchain）是比特幣的一個重要概念，本質上是一個去中心化的資料庫，同時作為比特幣的底層技術。區塊鏈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。
區塊鏈在網路上是公開的，可以在每一個離線比特幣錢包數據中查詢。比特幣錢包的功能依賴於與區塊鏈的確認，一次有效檢驗稱為一次確認。通常一次交易要獲得數個確認才能進行。輕量級比特幣錢包使用在線確認，即不會下載區塊鏈數據到設備存儲中。
比特幣的眾多競爭幣也使用同樣的設計，只是在工作量證明上和演算法上略有不同。如，採用權益證明和SCrypt等等。
除此之外，萊特幣、以太坊、微盟幣、狗狗幣、瑞泰幣等數字加密貨幣也都是利用區塊鏈的技術。

Ⅱ 區塊鏈技術的意義區塊鏈技術的原理

區塊鏈原理要了解透徹就必須從它的誕生與發展來進行系統的了解，從而從多個角度來更清晰的辨別區塊鏈原理。區塊鏈技術（Block Chain）是指通過去中心化的方式集體維護一個可靠資料庫的技術方案。該技術方案主要讓區塊（Block）通過密碼學方法相關聯起來，每個數據塊包含了一定時間內的系統全部數據信息，並且生成數字簽名以驗證信息的有效性並鏈接到下一個數據塊形成一條主鏈（Chain）。

區塊（Block）是區塊鏈中的一條記錄，包含並確認待處理的交易。

挖礦（Mining）指通過計算形成新的區塊，是交易的支持者利用自身的計算機硬體為網路做數學計算進行交易確認和提高安全性的過程。以比特幣為例：交易支持者（礦工）在電腦上運行比特幣軟體不斷計算軟體提供的復雜的密碼學問題來保證交易的進行。作為對他們服務的獎勵，礦工可以得到他們所確認的交易中包含的手續費，以及新創建的比特幣。

對等式網路（Peer-to-Peer Network）是指通過允許單個節點與其他節點直接交互，從而實現整個系統像有組織的集體一樣運作的系統。以比特幣為例：網路以這樣一種方式構建——每個用戶都在傳播其他用戶的交易。而且重要的是，不需要銀行或其他金融機構作為第三方。

哈希散列(Hash)是密碼學里的經典技術，把任意長度的輸入通過哈西演算法，變換成固定長度的由字母和數字組成的輸出。

數字簽名（Digital Signature）是一個讓人可以證明所有權的數學機制。

私鑰（Private Key）是一個證明你有權從一個特定的錢包消費電子貨幣的保密數據塊，是通過數字簽名來實現的 。

雙重消費指用戶試圖非法將電子貨幣同時支付給兩個不同的收款人，是電子貨幣的最大風險之一。

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區塊鏈的起源：一種支持比特幣運行的底層技術

區塊鏈的概念首次在2008年末由中本聰（Satoshi Nakamoto）發表在比特幣論壇中的論文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》提出。論文中區塊鏈技術是構建比特幣數據結構與交易信息加密傳輸的基礎技術，該技術實現了比特幣的挖礦與交易。中本聰認為：第一，藉助第三方機構來處理信息的模式擁有點與點之間缺乏信任的內生弱點，商家為了提防自己的客戶，會向客戶索取完全不必要的信息，但仍然不能避免一定的欺詐行為；第二，中介機構的存在，增加了交易成本，限制了實際可行的最小交易規模；第三，數字簽名本身能夠解決電子貨幣身份問題，如果還需要第三方支持才能防止雙重消費，則系統將失去價值。基於以上三點現存的問題，中本聰在區塊鏈技術的基礎上，創建了比特幣。

2009年1月3日，中本聰製作了比特幣世界的第一個區塊「創世區塊」並挖出了第一批比特幣50個。

2010年5月21日，佛羅里達程序員用1萬比特幣購買了價值25美元的披薩優惠券，隨著這筆交易誕生了比特幣第一個公允匯率。

2010年7月，第一個比特幣平台成立，新用戶暴增，價格暴漲。

2011年2月，比特幣價格首次達到1美元，此後與英鎊、巴西雷亞爾、波蘭茲羅提匯兌交易平台開張。

2012年，瑞波（Ripple）發布，其作為數字貨幣，利用區塊鏈轉移各國外匯。

2013年，比特幣暴漲。美國財政部發布了虛擬貨幣個人管理條例，首次闡明虛擬貨幣釋義。

2014年，以中國為代表的礦機產業鏈日益成熟，同年，美國IT界認識到了區塊鏈對於數字領域的跨時代創新意義。

2015年，美國納斯達克證券交易所推出基於區塊鏈的數字分類賬技術Linq進行股票的記錄交易與發行。

區塊鏈原理從一個個應用案例中就可以了解清晰了，關於區塊鏈原理的應用也是越來越火熱，近期，花旗集團、日本三菱日聯金融集團、瑞士聯合銀行和德意志銀行等全球大型金融機構，也將應用「區塊鏈」技術，打造快捷、便利、成本低廉的交易作業系統。在金融領域之外，區塊鏈技術也開始應用於保護知識產權、律師公證、網路游戲等有信息透明公開並永久記錄需求的領域。

Ⅲ 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。

Ⅳ 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。

Ⅳ 區塊鏈技術與應用：未來的一場技術革命

區塊鏈技術起源於中本聰提出的《比特幣：一種點對點的電子現金系統》，其中的「區塊」是指每一個信息塊內含有一個時間戳，含有時間戳的信息區塊彼此連接，構成的信息區塊鏈條，便是「區塊鏈」。

區塊鏈是一種通過去中心化，去信任化的方式集體維護一個可靠資料庫的技術方案。從數據方面來看，區塊鏈是一種單個節點或多個節點無法有意更改數據記錄的分布式資料庫，其分布化體現在對數據的分布式存儲和分布式記錄。從技術方面來看，區塊鏈技術是多種技術融合後的新興技術成果，通過多項技術的組合發展完善後，形成一種更為高效的數據記錄，存儲和表達的方式。

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Ⅵ 區塊鏈技術的工作原理是什麼

從數據的角度來看，區塊鏈是一種分布式資料庫或稱為分布式共享總賬，這里的「分布式」不僅體現為數據的分布式存儲，也體現為數據的分布式記錄。從效果的角度來看，區塊鏈可以生成一套記錄時間先後的、不可篡改的、可信任的資料庫。
區塊鏈有四大核心技術，第一個核心技術就是區塊+鏈，這是區塊鏈當中最核心的技術，也是最基本的技術。第二個核心技術是分布式結構，區塊鏈結構設計精妙就是讓每一個參與數據交易的節點都記錄並存儲下所有的數據。第三個核心技術就是非對稱加密演算法，第四個核心技術就是腳本，腳本可以理解為一種可編程的智能合約。

Ⅶ 區塊鏈技術發展現狀與展望

區塊鏈技術發展現狀與展望
區塊鏈技術起源於2008年由化名為 「中本聰」 （Satoshi Nakamoto）的學者在密碼學郵件組發表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》。近兩年來，區塊鏈技術的研究與應用呈現出爆發式增長態勢，被認為是繼大型機、個人電腦、互聯網、移動/社交網路之後計算範式的第五次顛覆式創新，是人類信用進化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行紙幣信用之後的第四個里程碑。區塊鏈技術是下一代雲計算的雛形，有望像互聯網一樣徹底重塑人類社會活動形態，並實現從目前的信息互聯網向價值互聯網的轉變。區塊鏈的技術特點

區塊鏈具有去中心化、時序數據、集體維護、可編程和安全可信等特點。 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，採用純數學方法而不是中心機構來建立分布式節點間的信任關系，從而形成去中心化的可信任的分布式系統； 時序數據：區塊鏈採用帶有時間戳的鏈式區塊結構存儲數據，從而為數據增加了時間維度，具有極強的可驗證性和可追溯性； 集體維護：區塊鏈系統採用特定的經濟激勵機制來保證分布式系統中所有節點均可參與數據區塊的驗證過程（如比特幣的「挖礦」過程），並通過共識演算法來選擇特定的節點將新區塊添加到區塊鏈； 可編程：區塊鏈技術可提供靈活的腳本代碼系統，支持用戶創建高級的智能合約、貨幣或其它去中心化應用； 安全可信：區塊鏈技術採用非對稱密碼學原理對數據進行加密，同時藉助分布式系統各節點的工作量證明等共識演算法形成的強大算力來抵禦外部攻擊、保證區塊鏈數據不可篡改和不可偽造，因而具有較高的安全性。區塊鏈與比特幣 比特幣是迄今為止最為成功的區塊鏈應用場景，區塊鏈技術為比特幣系統解決了數字加密貨幣領域長期以來所必需面對的雙重支付問題和拜占庭將軍問題。與傳統中心機構（如中央銀行）的信用背書機制不同的是，比特幣區塊鏈形成的是軟體定義的信用，這標志著中心化的國家信用向去中心化的演算法信用的根本性變革。近年來，比特幣憑借其先發優勢，目前已經形成體系完備的涵蓋發行、流通和金融衍生市場的生態圈與產業鏈，這也是其長期占據絕大多數數字加密貨幣市場份額的主要原因。區塊鏈的發展脈絡與趨勢
區塊鏈技術是具有普適性的底層技術框架，可以為金融、經濟、科技甚至政治等各領域帶來深刻變革。按照目前區塊鏈技術的發展脈絡，區塊鏈技術將會經歷以可編程數字加密貨幣體系為主要特徵的區塊鏈1.0模式，以可編程金融系統為主要特徵的區塊鏈2.0模式和以可編程社會為主要特徵的區塊鏈3.0模式。然而，上述模式實際上是平行而非演進式發展的，區塊鏈1.0模式的數字加密貨幣體系仍然遠未成熟，距離其全球貨幣一體化的願景實際上更遠、更困難。目前，區塊鏈領域已經呈現出明顯的技術和產業創新驅動的發展態勢，相關學術研究嚴重滯後、亟待跟進。區塊鏈的基礎模型與關鍵技術
一般說來，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技術；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。區塊鏈技術的應用場景
區塊鏈技術不僅可以成功應用於數字加密貨幣領域，同時在經濟、金融和社會系統中也存在廣泛的應用場景。根據區塊鏈技術應用的現狀，本文將區塊鏈目前的主要應用籠統地歸納為數字貨幣、數據存儲、數據鑒證、金融交易、資產管理和選舉投票共六個場景：數字貨幣：以比特幣為代表，本質上是由分布式網路系統生成的數字貨幣，其發行過程不依賴特定的中心化機構。數據存儲：區塊鏈的高冗餘存儲、去中心化、高安全性和隱私保護等特點使其特別適合存儲和保護重要隱私數據，以避免因中心化機構遭受攻擊或許可權管理不當而造成的大規模數據丟失或泄露。數據鑒證：區塊鏈數據帶有時間戳、由共識節點共同驗證和記錄、不可篡改和偽造，這些特點使得區塊鏈可廣泛應用於各類數據公證和審計場景。例如，區塊鏈可以永久地安全存儲由政府機構核發的各類許可證、登記表、執照、證明、認證和記錄等。金融交易：區塊鏈技術與金融市場應用有非常高的契合度。區塊鏈可以在去中心化系統中自發地產生信用，能夠建立無中心機構信用背書的金融市場，從而在很大程度上實現了「金融脫媒」；同時利用區塊鏈自動化智能合約和可編程的特點，能夠極大地降低成本和提高效率。資產管理：區塊鏈能夠實現有形和無形資產的確權、授權和實時監控。無形資產管理方面已經廣泛應用於知識產權保護、域名管理、積分管理等領域；有形資產管理方面則可結合物聯網技術形成「數字智能資產」，實現基於區塊鏈的分布式授權與控制。選舉投票：區塊鏈可以低成本高效地實現政治選舉、企業股東投票等應用，同時基於投票可廣泛應用於博彩、預測市場和社會製造等領域。區塊鏈技術的現存問題
安全性威脅是區塊鏈迄今為止所面臨的最重要的問題。其中，基於PoW共識過程的區塊鏈主要面臨的是51%攻擊問題，即節點通過掌握全網超過51%的算力就有能力成功篡改和偽造區塊鏈數據。其他問題包括新興計算技術破解非對稱加密機制的潛在威脅和隱私保護問題等。 區塊鏈效率也是制約其應用的重要因素。區塊鏈要求系統內每個節點保存一份數據備份，這對於日益增長的海量數據存儲來說是極為困難的。雖然輕量級節點可部分解決此問題，但適用於更大規模的工業級解決方案仍有待研發。比特幣區塊鏈目前每秒僅能處理7筆交易，且交易確認時間一般為10分鍾，這極大地限制了區塊鏈在大多數金融系統高頻交易場景中的應用。 PoW共識過程高度依賴區塊鏈網路節點貢獻的算力，這些算力主要用於解決SHA256哈希和隨機數搜索，除此之外並不產生任何實際社會價值，因而一般意義上認為這些算力資源是被「浪費」掉了，同時被浪費掉的還有大量的電力資源。如何能有效匯集分布式節點的網路算力來解決實際問題，是區塊鏈技術需要解決的重要問題。 區塊鏈網路作為去中心化的分布式系統，其各節點在交互過程中不可避免地會存在相互競爭與合作的博弈關系，例如比特幣礦池的區塊截留攻擊博弈等。區塊鏈共識過程本質上是眾包過程，如何設計激勵相容的共識機制，使得去中心化系統中的自利節點能夠自發地實施區塊數據的驗證和記賬工作，並提高系統內非理性行為的成本以抑制安全性攻擊和威脅，是區塊鏈有待解決的重要科學問題。智能合約與區塊鏈技術
智能合約是一組情景-應對型的程序化規則和邏輯，是部署在區塊鏈上的去中心化、可信共享的程序代碼。通常情況下，智能合約經各方簽署後，以程序代碼的形式附著在區塊鏈數據（例如一筆比特幣交易）上，經P2P網路傳播和節點驗證後記入區塊鏈的特定區塊中。智能合約封裝了預定義的若干狀態及轉換規則、觸發合約執行的情景（如到達特定時間或發生特定事件等）、特定情景下的應對行動等。區塊鏈可實時監控智能合約的狀態，並通過核查外部數據源、確認滿足特定觸發條件後激活並執行合約。 智能合約對於區塊鏈技術來說具有重要的意義。一方面，智能合約是區塊鏈的激活器，為靜態的底層區塊鏈數據賦予了靈活可編程的機制和演算法，並為構建區塊鏈2.0和3.0時代的可編程金融系統與社會系統奠定了基礎；另一方面，智能合約的自動化和可編程特性使其可封裝分布式區塊鏈系統中各節點的復雜行為，成為區塊鏈構成的虛擬世界中的軟體代理機器人，這有助於促進區塊鏈技術在各類分布式人工智慧系統中的應用，使得基於區塊鏈技術構建各類去中心化應用（Decentralized application, Dapp）、去中心化自治組織（Decentralized Autonomous Organization, DAO）、去中心化自治公司（Decentralized Autonomous Corporation, DAC）甚至去中心化自治社會（Decentralized Autonomous Society, DAS）成為可能。 區塊鏈和智能合約技術的主要發展趨勢是由自動化向智能化方向演化。現存的各類智能合約及其應用的本質邏輯大多仍是根據預定義場景的「 IF-THEN」類型的條件響應規則，能夠滿足目前自動化交易和數據處理的需求。未來的智能合約應具備根據未知場景的「 WHAT-IF」推演、計算實驗和一定程度上的自主決策功能，從而實現由目前「自動化」合約向真正的「智能」合約的飛躍。區塊鏈驅動的平行社會
近年來，基於CPSS（Cyber-Physical-SocialSystems）的平行社會已現端倪，其核心和本質特徵是虛實互動與平行演化。區塊鏈是實現CPSS平行社會的基礎架構之一，其主要貢獻是為分布式社會系統和分布式人工智慧研究提供了一套行之有效的去中心化的數據結構、交互機制和計算模式，並為實現平行社會奠定了堅實的數據基礎和信用基礎。 就數據基礎而言，管理學家愛德華戴明曾說過：除了上帝，所有人必須以數據說話。然而在中心化社會系統中，數據通常掌握在政府和大型企業等「少數人」手中，為少數人「說話」，其公正性、權威性甚至安全性可能都無法保證。區塊鏈數據則通過高度冗餘的分布式節點存儲，掌握在「所有人」手中，能夠做到真正的「數據民主」。就信用基礎而言，中心化社會系統因其高度工程復雜性和社會復雜性而不可避免地會存在「默頓系統」的特性，即不確定性、多樣性和復雜性，社會系統中的中心機構和規則制定者可能會因個體利益而出現失信行為；區塊鏈技術有助於實現軟體定義的社會系統，其基本理念就是剔除中心化機構、將不可預測的行為以智能合約的程序化代碼形式提前部署和固化在區塊鏈數據中，事後不可偽造和篡改並自動化執行，從而在一定程度上能夠將「默頓」社會系統轉化為可全面觀察、可主動控制、可精確預測的「牛頓」社會系統。 ACP（人工社會Artificial Societies、計算實驗Computational Experiments和平行執行ParallelExecution）方法是迄今為止平行社會管理領域唯一成體系化的、完整的研究框架，是復雜性科學在新時代平行社會環境下的邏輯延展和創新。 ACP方法可以自然地與區塊鏈技術相結合，實現區塊鏈驅動的平行社會管理。首先，區塊鏈的P2P 組網、分布式共識協作和基於貢獻的經濟激勵等機制本身就是分布式社會系統的自然建模，其中每個節點都將作為分布式系統中的一個自主和自治的智能體（agent）。隨著區塊鏈生態體系的完善，區塊鏈各共識節點和日益復雜與自治的智能合約將通過參與各種形式的Dapp，形成特定組織形式的DAC和DAO，最終形成DAS，即ACP中的人工社會。其次，智能合約的可編程特性使得區塊鏈可進行各種「 WHAT-IF」 類型的虛擬實驗設計、場景推演和結果評估，通過這種計算實驗過程獲得並自動或半自動地執行最優決策。最後，區塊鏈與物聯網等相結合形成的智能資產使得聯通現實物理世界和虛擬網路空間成為可能，並可通過真實和人工社會系統的虛實互動和平行調諧實現社會管理和決策的協同優化。不難預見，未來現實物理世界的實體資產都登記為鏈上智能資產的時候，就是區塊鏈驅動的平行社會到來之時。