区块链的账本数据结构

什么是区块链？一幅漫画让你看懂（小白必看）

“区块链”一词其实在早期的密码学圈子里，对于比特币的底层技术就是称为“比特币”，英文则用大写的B开头的Bitcoin指比特币这个网络系统或者网络协议。

但是由于大众的混淆，现在一谈起比特币人们就十分抵触，认为比特币就是违法、骗局、传销的代名词，是互联网金融又一个现象级泡沫！于是乎，人们只好将所有的底层技术(时间戳、工作量证明机制等等等)合并起来，为了跟比特币区分，重新取了个名字叫Blockchain，翻译过来就成了“区块链”，这才有了“区块链”一词的出现。

区块链不是一个单一的技术，而是一系列技术的集合。

那区块链到底应该如何理解呢？我们首先用大家都爱谈的恋爱，举个简单的例子。建立一个简单的区块链模型，那么在这个区块链模型里面谈恋爱将会出现一下情况：

未来所有适龄男女恋爱，结婚的承诺全过程都被其他所有适龄男女共识，两个人在一起发生的所有故事就会形成区块。

其他所有男女就是链，如果有第三者来插足或自身违背另一半，其他人都能看到，以后就再也找不到对象了。

区块链准确的说就是“全中心”体系，就是链上的每个节点都是中心。

试婚男女谈恋爱，晒朋友圈，秀恩爱，承诺相爱一生一世并被其他所有适婚男女所知就是区块链的应用。如果有一天某一方违背诺言，不要以为删除照片就有用，因为桩桩件件都被所有适婚男女记录在案。

不可删除，不可更改，这就是区块链技术。

区块链是什么通俗解释，一张图看懂区块链

区块链是最近一个比较火热的话题，很多人都在讨论区块链的问题，最近国内也有一些公司开始用区块链的技术开发了一些产品，区块链是用于比特币的一种底层技术，这正式因为比特币的大火让很多人关注到了比特币，但有很多人对于区块链是什么还并不了解，下面就给我来解释一下区块链。

比特币是很多人比较关注的数字货币，而比特币的底层技术就是区块链，区块链是一种计算机技术，是一种新型的应用模式。区块链就好比是一个大的数据库账本，在这个大的账本上记录了所有的交易情况，而记录这个账本的人跟传统的记账有很大区别，传统记账通常是由专门的记账方进行操作，例如淘宝、天猫是阿里巴巴进行记账的，微信交易是由腾讯记账的，而区块链是由全民参与记账，每个参与记账的人入手都有一个账本。

举例来给大家说明，例如A想找B借款1万元，B想将钱借给A，但是又担心A借钱后赖账不还，因此在借钱时会找第三方的公证人，由公证人帮忙B将这笔账给记下来，这种就是传统的记账方式，靠第三方来获取信任，记账的账本是在第三方手中的，这种记账方式存在第三方篡改账本的可能性，而去中心话的意思就是在借款时不需要公证人，不需要依靠第三方来获取信任，去中心化的形势就好比B给A借钱时，B拿着大喇叭喊”A找我借了一万元钱，你们帮我记下账“这个时候，大家都会拿着自己手上的账本将这笔账给记录下来，每个人都有一个账本，可以避免账本被篡改的可能。

2019年10月25日，新闻联播传递出一个非常重要的信号：国家要大力发展区块链。之后，区块链简直就是网红，大街小巷都飘荡着“区块链“的身影。实际上，很多科技企业早已在区块链技术上布局。

尽管说区块链很火，但是很多人对于区块链并不是很了解。

区块链是什么呢？

我们先看一下度娘是怎么解释的。网络显示：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。

区块链为什么会被叫做区块链呢？

区块链是由一个个的区块链接而成，而区块是一个一个的存储单元，记录了各区块节点的交流信息，区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。而随着信息交流的扩大，一个区块与一个区块相继续，形成的结果就叫区块链。

区块链的特点有哪些呢？

区块链主要有以下几个方面的特点：

1、去中心化：在区块链的系统中，每一个节点都有同等的权利和义务，这里没有中心管制。去中心化很好的建立了彼此之前的信任联系，尽管没有一个中央管理机构，但是人们之间可以相互协作相互信任。这主要应用了区块链分布式账本技术。

2、开放性：区块链的数据对所有的人是开放的，除了一些加密的信息不被开放之外，所有人都可以在这里查到数据。

3、独立性：整个区块链系统不依赖其他第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。

4、安全性：区块链具有一定的安全性，不可篡改性。因为区块链系统中大家手里都是一样的账本，如果有人想篡改的话，那么只有在控制了超过51%的记账节点，才有可能伪造出一条不存在的记录。当然了，这基本上是不可能的。这主要是源于区块链的核心技术：共识机制，共识机制具备“少数服从多数”以及“人人平等”的特点。

5、匿名性：很多人觉得区块链这么开放，这么透明，是不是我们就没有隐私了？其实不是，虽然说在区块链中的交易信息是公开透明的，但是账户的身份信息是被进行加密的，只有得到了授权，才能访问。

现在给大家讲一个故事，帮助大家更好的理解区块链。

家里一共三口人，爸爸妈妈和哥哥弟弟。去年的时候，家里的账本是由爸爸来负责的，家里所有的进账以及支出都是爸爸一个人在负责。

然而双十一那天，一向节俭的妈妈想在某宝上给自己买一件漂亮的衣衣，一查账本，发现不对劲儿。按理说除了存银行和理财的一些钱，家里的日常消费的的钱的去向都在这个账本上，但是怎么看怎么都不对。有的消费明明没有，却被记录在内。

后来，爸爸主动招供，说是自己忍不住买了一包烟。

后来妈妈改了策略，全家人都记账，每个月的消费支出大家都记在自己的账本上。每当家里产生了一笔交易或者消费的时候，妈妈都会喊一声，记账啦，大家就都把交易记载自己的账本上。这就是去中心化记账模式，人人都是中心，人人手里都有账本。

而之前的爸爸记账模式就是中心化记账，如果爸爸一个人想做手脚，很难有人看得出来，而去中心化记账模式很好的解决了中心化记账的弊端，如果爸爸想篡改账本的话，非常难。

比如说，爸爸如果想从账本里拿点儿钱再偷偷买烟的话，钱的数量是有限的，而想拿钱就得改改账本，但是光篡改自己的账本是不行的，他得把包含他在内的三个人的账本都改掉。而这无疑是比登天还难。

所以，很多次爸爸动了抽烟的念头之后，但是无奈现状如此，只得放弃这个念头。

区块链和比特币是不是一回事儿呢？

实际上，区块链和比特币并不是一回事儿，它只是比特币的底层技术，比特币是区块链第一个应用的数字货币而已。

2008年中本聪第一次提出了区块链的概念，随后几年，成为了电子货币比特币的核心组成部分，作为所有交易的公共账簿。而区块链首先被应用于比特币。

区块链的缘起是解决信任问题，而且，区块链最成功的一个应用是数字货币。比特币可以说是到目前为止区块链最成功的一个应用。

区块链的应用有哪些？

区块链的应用其实很广泛，除了数字货币，比特币未来的应用还是非常广泛的，区块链技术目前已在不同行业得到了广泛的应用。如商品溯源、版权保护与交易、支付清算、物联网、数字营销、医疗等，推动不同行业快速进入“区块链+”时代。

1、支付清算：区块链可摒弃中转银行的角色，实现点到点支付，减少中转费用，加速资金利用率。

2、商品追溯：比如我们在某宝上买一件衣服，我们可以看到这件衣服的前世今生。

3、证券交易：传统的证券交易需要经过四大机构协调工作，效率低、成本高。区块链技术可独立地完成一条龙式服务。

4、供应链：将区块链技术引入供应链系统，系统内部同步信息、可做到对各个环节把控，更好的完成分工协作，便于事后追责。

5、知识产权：版权上链，我们的摄影作品、音乐作品、文学作品等都会成为我们的信息，信息所有权将得以确认，成为我们的财产。

漫画图解：什么是区块链

什么是区块链？

区块链，英文Blockchain，本质上是一种去中心化的分布式数据库。任何人只要架设自己的服务器，接入区块链网络，都可以成为这个庞大网络的一个节点。

区块链既然本质是数据库，里面究竟存储了什么东西呢？让我们来了解一下区块链的基本单元：区块（Block）。

一个区块分为两大部分：

1.区块头

区块头里面存储着区块的头信息，包含上一个区块的哈希值（PreHash），本区块体的哈希值（Hash），以及时间戳（TimeStamp）等等。

2.区块体

区块体存储着这个区块的详细数据（Data），这个数据包含若干行记录，可以是交易信息，也可以是其他某种信息。

刚才提及的哈希值又是什么意思呢？

想必大家都听说过MD5，MD5就是典型的哈希算法，可以把一串任意长度的明文转化成一串固定长度（128bit）的字符串，这个字符串就是哈希值。

而在我们的区块链中，采用的是一种更为复杂的哈希算法，叫做SHA256。最新的数据信息（比如交易记录）经过一系列复杂的计算，最终会通过这个哈希算法转化成了长度为256bit的哈希值字符串，也就是区块头当中的Hash，格式如下：

区块与Hash是一一对应的，Hash可以当做是区块的唯一标识。

不同的区块之间是如何进行关联的呢？依靠Hash和PreHash来关联。每一个区块的PreHash和前一个区块的Hash值是相等的。

为什么要计算区块的哈希值呢？

既然区块链是一个链状结构，就必然存在链条的头节点（第一个区块）和尾节点（最后一个区块）。一旦有人计算出区块链最新数据信息的哈希值，相当于对最新的交易记录进行打包，新的区块会被创建出来，衔接在区块链的末尾。

新区块头的Hash就是刚刚计算出的哈希值，PreHash等于上一个区块的Hash。区块体的Data存储的是打包前的交易记录，这部分数据信息已经变得不可修改。

这个计算Hash值，创建新区块的过程就叫做挖矿。

用于进行海量计算的服务器，叫做矿机。

操作计算的工作人员，叫做矿工。

计算哈希值究竟难在哪里？咱们来做一个最粗浅的解释，哈希值计算的公式如下：

Hash=SHA-256（最后一个区块的Hash+新区块基本信息+交易记录信息+随机数）

其中，交易记录信息也是一串哈希值，它的计算涉及到一个数据结构MerkleTree。有兴趣的小伙伴可以查阅相关资料，我们暂时不做展开介绍。

这里关键的计算难点在于随机数的生成。猥琐的区块链发明者为了增大Hash的计算难度，要求Hash结果的前72bit必须都是0，这个几率实在是太小太小。

由于（最后一个区块的Hash+新区块基本信息+交易记录信息）是固定的，所以能否获得符合要求的Hash，完全取决于随机数的值。挖矿者必须经过海量计算，反复生成随机数进行“撞大运”一般的尝试，才有可能得到正确的Hash，从而挖矿成功。

同时，区块头内还包含着一个动态的难度系数，当全世界的硬件计算能力越来越快的时候，区块链的难度系数也会水涨船高，使得全网平均每10分钟才能产生出一个新区块。

小伙伴们明白挖矿有多么难了吧？需要补充的是，不同的区块链应用在细节上是不同的，这里所描述的挖矿规则是以比特币为例。

区块链的应用

比特币（BitCoin）的概念最初由中本聪于2008年提出，而后根据这一思路设计发布了开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。

什么是P2P网络呢？

传统的货币都是由中央银行统一发行，所有的个人储蓄也是由银行统一管理，这是典型的中心化系统。

而比特币则是部署在一个全世界众多对等节点组成的去中心化网络之上。每一个节点都有资格对这种数字货币进行记录和发行。

至于比特币底层的数据存储，正是基于了区块链技术。比特币的每一笔交易，都对应了区块体数据中的一行，简单的示意如下：

交易记录的每一行都包含时间戳、交易明细、数字签名。

表格中只是为了方便理解。实际存储的交易明细是匿名的，只会记录支付方和收款方的钱包地址。

至于数字签名呢，可以理解为每一条单笔交易的防伪标识，由非对称加密算法所生成。

接下来说一说比特币矿工的奖励：

比特币协议规定，挖到新区块的矿工将获得奖励，从2008年起是50个比特币，然后每4年减半，目前2018年是12.5个比特币。流通中新增的比特币都是这样诞生的，也难怪大家对挖掘比特币的工作如此趋之若鹜！

区块链的优势和劣势

区块链的优势：

1.去中心化

区块链不依赖于某个中心节点，整个系统的数据由全网所有对等节点共同维护，都可以进行数据的存储和检验。这样一来，除非攻击者黑掉全网半数以上的节点，否则整个系统是不会遭到破坏的。

2.信息不可篡改

区块内的数据是无法被篡改的。一旦数据遭到篡改哪怕一丁点，整个区块对应的哈希值就会随之改变，不再是一个有效的哈希值，后面链接的区块也会随之断裂。

区块链的劣势：

1.过度消耗能源

想要生成一个新的区块，必须要大量服务器资源进行大量无谓的尝试性计算，严重耗费电能。

2.信息的网络延迟

以比特币为例，任何一笔交易数据都需要同步到其他所有节点，同步过程中难免会受到网络传输延迟的影响，带来较长的耗时。

几点补充：

1.本漫画部分内容参考了阮一峰的博文《区块链入门教程》，感谢这位大神的科普。

2.由于篇幅有限，关于MerkleTree和非对称加密的知识暂时没有展开细讲，有兴趣的小伙伴们可以查阅资料进行更深一步的学习。

⑶ 区块链账本如何同步(区块链上的总账数据共享)

一、区块链共识机制的目标

区块链是什么？简单而言，区块链是一种去中心化的数据库，或可以叫作分布式账本(distributedledger)。传统上所有的数据库都是中心化的，例如一间银行的账本就储存在银行的中心服务器里。中心化数据库的弊端是数据的安全及正确性全系于数据库运营方（即银行），因为任何能够访问中心化数据库的人（如银行职员或黑客）都可以破坏或修改其中的数据。

而区块链技术则容许数据库存放在全球成千上万的电脑上，每个人的账本通过点对点网络进行同步，网络中任何用户一旦增加一笔交易，交易信息将通过网络通知其他用户验证，记录到各自的账本中。区块链之所以得其名是因为它是由一个个包含交易信息的区块（block）从后向前有序链接起来的数据结构。

很多人对区块链的疑问是，如果每一个用户都拥有一个独立的账本，那么是否意味着可以在自己的账本上添加任意的交易信息，而成千上万个账本又如何保证记账的一致性？解决记账一致性问题正是区块链共识机制的目标。区块链共识机制旨在保证分布式系统里所有节点中的数据完全相同并且能够对某个提案（proposal）（例如是一项交易纪录）达成一致。然而分布式系统由于引入了多个节点，所以系统中会出现各种非常复杂的情况；随着节点数量的增加，节点失效或故障、节点之间的网络通信受到干扰甚至阻断等就变成了常见的问题，解决分布式系统中的各种边界条件和意外情况也增加了解决分布式一致性问题的难度。

区块链又可分为三种：

公有链：全世界任何人都可以随时进入系统中读取数据、发送可确认交易、竞争记账的区块链。公有链通常被认为是“完全去中心化“的，因为没有任何人或机构可以控制或篡改其中数据的读写。公有链一般会通过代币机制鼓励参与者竞争记账，来确保数据的安全性。

联盟链：联盟链是指有若干个机构共同参与管理的区块链。每个机构都运行着一个或多个节点，其中的数据只允许系统内不同的机构进行读写和发送交易，并且共同来记录交易数据。这类区块链被认为是“部分去中心化”。

私有链：指其写入权限是由某个组织和机构控制的区块链。参与节点的资格会被严格的限制，由于参与的节点是有限和可控的，因此私有链往往可以有极快的交易速度、更好的隐私保护、更低的交易成本、不容易被恶意攻击、并且能够做到身份认证等金融行业必须的要求。相比中心化数据库，私有链能够防止机构内单节点故意隐瞒或篡改数据。即使发生错误，也能够迅速发现来源，因此许多大型金融机构在目前更加倾向于使用私有链技术。

二、区块链共识机制的分类

解决分布式一致性问题的难度催生了数种共识机制，它们各有其优缺点，亦适用于不同的环境及问题。被众人常识的共识机制有：

lPoW（ProofofWork）工作量证明机制

lPoS（ProofofStake）股权/权益证明机制

lDPoS（DelegatedProofofStake）股份授权证明机制

lPBFT（）实用拜占庭容错算法

lDBFT（）授权拜占庭容错算法

lSCP(StellarConsensusProtocol)恒星共识协议

lRPCA（）Ripple共识算法

lPool验证池共识机制

（一）PoW（ProofofWork）工作量证明机制

1.基本介绍

在该机制中，网络上的每一个节点都在使用SHA256哈希函数(hashfunction)运算一个不断变化的区块头的哈希值(hashsum)。共识要求算出的值必须等于或小于某个给定的值。在分布式网络中，所有的参与者都需要使用不同的随机数来持续计算该哈希值，直至达到目标为止。当一个节点的算出确切的值，其他所有的节点必须相互确认该值的正确性。之后新区块中的交易将被验证以防欺诈。

在比特币中，以上运算哈希值的节点被称作“矿工”，而PoW的过程被称为“挖矿”。挖矿是一个耗时的过程，所以也提出了相应的激励机制（例如向矿工授予一小部分比特币）。PoW的优点是完全的去中心化，其缺点是消耗大量算力造成了的资源浪费，达成共识的周期也比较长，共识效率低下，因此其不是很适合商业使用。

2.加密货币的应用实例

比特币(Bitcoin)及莱特币(Litecoin)。以太坊(Ethereum)的前三个阶段（Frontier前沿、Homestead家园、Metropolis大都会）皆采用PoW机制，其第四个阶段(Serenity宁静)将采用权益证明机制。PoW适用于公有链。

PoW机制虽然已经成功证明了其长期稳定和相对公平，但在现有框架下，采用PoW的“挖矿”形式，将消耗大量的能源。其消耗的能源只是不停的去做SHA256的运算来保证工作量公平，并没有其他的存在意义。而目前BTC所能达到的交易效率为约5TPS（5笔/秒），以太坊目前受到单区块GAS总额的上限，所能达到的交易频率大约是25TPS，与平均千次每秒、峰值能达到万次每秒处理效率的VISA和MASTERCARD相差甚远。

3.简图理解模式

（ps：其中A、B、C、D计算哈希值的过程即为“挖矿”，为了犒劳时间成本的付出，机制会以一定数量的比特币作为激励。）

（Ps：PoS模式下，你的“挖矿”收益正比于你的币龄(币的数量*天数)，而与电脑的计算性能无关。我们可以认为任何具有概率性事件的累计都是工作量证明，如淘金。假设矿石含金量为p%质量,当你得到一定量黄金时，我们可以认为你一定挖掘了1/p质量的矿石。而且得到的黄金数量越多，这个证明越可靠。）

（二）PoS（ProofofStake）股权/权益证明机制

1.基本介绍

PoS要求人们证明货币数量的所有权，其相信拥有货币数量多的人攻击网络的可能性低。基于账户余额的选择是非常不公平的，因为单一最富有的人势必在网络中占主导地位，所以提出了许多解决方案。

在股权证明机制中，每当创建一个区块时，矿工需要创建一个称为“币权”的交易，这个交易会按照一定比例预先将一些币发给矿工。然后股权证明机制根据每个节点持有代币的比例和时间（币龄），依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，以加快节点寻找随机数的速度，缩短达成共识所需的时间。

与PoW相比，PoS可以节省更多的能源，更有效率。但是由于挖矿成本接近于0，因此可能会遭受攻击。且PoS在本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算，所以它同样难以应用于商业领域。

2.数字货币的应用实例

PoS机制下较为成熟的数字货币是点点币（Peercoin）和未来币（NXT），相比于PoW，PoS机制节省了能源，引入了"币天"这个概念来参与随机运算。PoS机制能够让更多的持币人参与到记账这个工作中去，而不需要额外购买设备（矿机、显卡等）。每个单位代币的运算能力与其持有的时间长成正相关，即持有人持有的代币数量越多、时间越长，其所能签署、生产下一个区块的概率越大。一旦其签署了下一个区块，持币人持有的币天即清零，重新进入新的循环。

PoS适用于公有链。

3.区块签署人的产生方式

在PoS机制下，因为区块的签署人由随机产生，则一些持币人会长期、大额持有代币以获得更大概率地产生区块，尽可能多的去清零他的"币天"。因此整个网络中的流通代币会减少，从而不利于代币在链上的流通，价格也更容易受到波动。由于可能会存在少量大户持有整个网络中大多数代币的情况，整个网络有可能会随着运行时间的增长而越来越趋向于中心化。相对于PoW而言，PoS机制下作恶的成本很低，因此对于分叉或是双重支付的攻击，需要更多的机制来保证共识。稳定情况下，每秒大约能产生12笔交易，但因为网络延迟及共识问题，需要约60秒才能完整广播共识区块。长期来看，生成区块（即清零"币天"）的速度远低于网络传播和广播的速度，因此在PoS机制下需要对生成区块进行"限速"，来保证主网的稳定运行。

4.简图理解模式

（PS：拥有越多“股份”权益的人越容易获取账权。是指获得多少货币，取决于你挖矿贡献的工作量，电脑性能越好，分给你的矿就会越多。）

（在纯POS体系中，如NXT，没有挖矿过程，初始的股权分配已经固定，之后只是股权在交易者之中流转，非常类似于现实世界的股票。）

（三）DPoS（DelegatedProofofStake）股份授权证明机制

1.基本介绍

由于PoS的种种弊端，由此比特股首创的权益代表证明机制DPoS（DelegatedProofofStake）应运而生。DPoS机制中的核心的要素是选举，每个系统原生代币的持有者在区块链里面都可以参与选举，所持有的代币余额即为投票权重。通过投票，股东可以选举出理事会成员，也可以就关系平台发展方向的议题表明态度，这一切构成了社区自治的基础。股东除了自己投票参与选举外，还可以通过将自己的选举票数授权给自己信任的其它账户来代表自己投票。

具体来说，DPoS由比特股（Bitshares）项目组发明。股权拥有着选举他们的代表来进行区块的生成和验证。DPoS类似于现代企业董事会制度，比特股系统将代币持有者称为股东，由股东投票选出101名代表，然后由这些代表负责生成和验证区块。持币者若想称为一名代表，需先用自己的公钥去区块链注册，获得一个长度为32位的特有身份标识符，股东可以对这个标识符以交易的形式进行投票，得票数前101位被选为代表。

代表们轮流产生区块，收益（交易手续费）平分。DPoS的优点在于大幅减少了参与区块验证和记账的节点数量，从而缩短了共识验证所需要的时间，大幅提高了交易效率。从某种角度来说，DPoS可以理解为多中心系统，兼具去中心化和中心化优势。优点：大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证。缺点：投票积极性不高，绝大部分代币持有者未参与投票；另整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币存在的。

DPoS机制要求在产生下一个区块之前，必须验证上一个区块已经被受信任节点所签署。相比于PoS的"全民挖矿"，DPoS则是利用类似"代表大会"的制度来直接选取可信任节点，由这些可信任节点（即见证人）来代替其他持币人行使权力，见证人节点要求长期在线，从而解决了因为PoS签署区块人不是经常在线而可能导致的产块延误等一系列问题。DPoS机制通常能达到万次每秒的交易速度，在网络延迟低的情况下可以达到十万秒级别，非常适合企业级的应用。因为公信宝数据交易所对于数据交易频率要求高，更要求长期稳定性，因此DPoS是非常不错的选择。

2.股份授权证明机制下的机构与系统

理事会是区块链网络的权力机构，理事会的人选由系统股东（即持币人）选举产生，理事会成员有权发起议案和对议案进行投票表决。

理事会的重要职责之一是根据需要调整系统的可变参数，这些参数包括：

l费用相关：各种交易类型的费率。

l授权相关：对接入网络的第三方平台收费及补贴相关参数。

l区块生产相关：区块生产间隔时间，区块奖励。

l身份审核相关：审核验证异常机构账户的信息情况。

l同时，关系到理事会利益的事项将不通过理事会设定。

在Finchain系统中，见证人负责收集网络运行时广播出来的各种交易并打包到区块中，其工作类似于比特币网络中的矿工，在采用PoW(工作量证明)的比特币网络中，由一种获奖概率取决于哈希算力的抽彩票方式来决定哪个矿工节点产生下一个区块。而在采用DPoS机制的金融链网络中，通过理事会投票决定见证人的数量，由持币人投票来决定见证人人选。入选的活跃见证人按顺序打包交易并生产区块，在每一轮区块生产之后，见证人会在随机洗牌决定新的顺序后进入下一轮的区块生产。

3.DPoS的应用实例

比特股(bitshares)采用DPoS。DPoS主要适用于联盟链。

4.简图理解模式

（四）PBFT（）实用拜占庭容错算法

1.基本介绍

PBFT是一种基于严格数学证明的算法，需要经过三个阶段的信息交互和局部共识来达成最终的一致输出。三个阶段分别为预备(pre-prepare)、准备(prepare)、落实(commit)。PBFT算法证明系统中只要有2/3比例以上的正常节点，就能保证最终一定可以输出一致的共识结果。换言之，在使用PBFT算法的系统中，至多可以容忍不超过系统全部节点数量1/3的失效节点(包括有意误导、故意破坏系统、超时、重复发送消息、伪造签名等的节点，又称为”拜占庭”节点)。

2.PBFT的应用实例

著名联盟链HyperledgerFabricv0.6采用的是PBFT，v1.0又推出PBFT的改进版本SBFT。PBFT主要适用于私有链和联盟链。

3.简图理解模式

上图显示了一个简化的PBFT的协议通信模式，其中C为客户端，0–3表示服务节点，其中0为主节点，3为故障节点。整个协议的基本过程如下：

(1)客户端发送请求，激活主节点的服务操作；

(2)当主节点接收请求后，启动三阶段的协议以向各从节点广播请求；

(a)序号分配阶段，主节点给请求赋值一个序号n，广播序号分配消息和客户端的请求消息m，并将构造pre-prepare消息给各从节点；

(b)交互阶段，从节点接收pre-prepare消息，向其他服务节点广播prepare消息；

(c)序号确认阶段，各节点对视图内的请求和次序进行验证后，广播commit消息，执行收到的客户端的请求并给客户端响应。

(3)客户端等待来自不同节点的响应，若有m+1个响应相同，则该响应即为运算的结果；

（五）DBFT（）授权拜占庭容错算法

1.基本介绍

DBFT建基于PBFT的基础上，在这个机制当中，存在两种参与者，一种是专业记账的“超级节点”，一种是系统当中不参与记账的普通用户。普通用户基于持有权益的比例来投票选出超级节点，当需要通过一项共识（记账）时，在这些超级节点中随机推选出一名发言人拟定方案，然后由其他超级节点根据拜占庭容错算法（见上文），即少数服从多数的原则进行表态。如果超过2/3的超级节点表示同意发言人方案，则共识达成。这个提案就成为最终发布的区块，并且该区块是不可逆的，所有里面的交易都是百分之百确认的。如果在一定时间内还未达成一致的提案，或者发现有非法交易的话，可以由其他超级节点重新发起提案，重复投票过程，直至达成共识。

2.DBFT的应用实例

国内加密货币及区块链平台NEO是DBFT算法的研发者及采用者。

3.简图理解模式

假设系统中只有四个由普通用户投票选出的超级节点，当需要通过一项共识时，系统就会从代表中随机选出一名发言人拟定方案。发言人会将拟好的方案交给每位代表，每位代表先判断发言人的计算结果与它们自身纪录的是否一致，再与其它代表商讨验证计算结果是否正确。如果2/3的代表一致表示发言人方案的计算结果是正确的，那么方案就此通过。

如果只有不到2/3的代表达成共识，将随机选出一名新的发言人，再重复上述流程。这个体系旨在保护系统不受无法行使职能的领袖影响。

上图假设全体节点都是诚实的，达成100%共识，将对方案A（区块）进行验证。

鉴于发言人是随机选出的一名代表，因此他可能会不诚实或出现故障。上图假设发言人给3名代表中的2名发送了恶意信息（方案B），同时给1名代表发送了正确信息（方案A）。

在这种情况下该恶意信息（方案B）无法通过。中间与右边的代表自身的计算结果与发言人发送的不一致，因此就不能验证发言人拟定的方案，导致2人拒绝通过方案。左边的代表因接收了正确信息，与自身的计算结果相符，因此能确认方案，继而成功完成1次验证。但本方案仍无法通过，因为不足2/3的代表达成共识。接着将随机选出一名新发言人，重新开始共识流程。

上图假设发言人是诚实的，但其中1名代表出现了异常；右边的代表向其他代表发送了不正确的信息（B）。

在这种情况下发言人拟定的正确信息（A）依然可以获得验证，因为左边与中间诚实的代表都可以验证由诚实的发言人拟定的方案，达成2/3的共识。代表也可以判断到底是发言人向右边的节点说谎还是右边的节点不诚实。

（六）SCP(StellarConsensusProtocol)恒星共识协议

1.基本介绍

SCP是Stellar(一种基于互联网的去中心化全球支付协议)研发及使用的共识算法，其建基于联邦拜占庭协议(FederatedByzantineAgreement)。传统的非联邦拜占庭协议（如上文的PBFT和DBFT）虽然确保可以通过分布式的方法达成共识，并达到拜占庭容错(至多可以容忍不超过系统全部节点数量1/3的失效节点)，它是一个中心化的系统—网络中节点的数量和身份必须提前知晓且验证过。而联邦拜占庭协议的不同之处在于它能够去中心化的同时，又可以做到拜占庭容错。

[…]

（七）RPCA（）Ripple共识算法

1.基本介绍

RPCA是Ripple（一种基于互联网的开源支付协议，可以实现去中心化的货币兑换、支付与清算功能）研发及使用的共识算法。在Ripple的网络中，交易由客户端（应用）发起，经过追踪节点（trackingnode）或验证节点（validatingnode）把交易广播到整个网络中。追踪节点的主要功能是分发交易信息以及响应客户端的账本请求。验证节点除包含追踪节点的所有功能外，还能够通过共识协议，在账本中增加新的账本实例数据。

Ripple的共识达成发生在验证节点之间，每个验证节点都预先配置了一份可信任节点名单，称为UNL（UniqueNodeList）。在名单上的节点可对交易达成进行投票。共识过程如下：

(1)每个验证节点会不断收到从网络发送过来的交易，通过与本地账本数据验证后，不合法的交易直接丢弃，合法的交易将汇总成交易候选集（candidateset）。交易候选集里面还包括之前共识过程无法确认而遗留下来的交易。

(2)每个验证节点把自己的交易候选集作为提案发送给其他验证节点。

(3)验证节点在收到其他节点发来的提案后，如果不是来自UNL上的节点，则忽略该提案；如果是来自UNL上的节点，就会对比提案中的交易和本地的交易候选集，如果有相同的交易，该交易就获得一票。在一定时间内，当交易获得超过50%的票数时，则该交易进入下一轮。没有超过50%的交易，将留待下一次共识过程去确认。

(4)验证节点把超过50%票数的交易作为提案发给其他节点，同时提高所需票数的阈值到60%，重复步骤(3)、步骤(4)，直到阈值达到80%。

(5)验证节点把经过80%UNL节点确认的交易正式写入本地的账本数据中，称为最后关闭账本（lastclosedledger），即账本最后（最新）的状态。

在Ripple的共识算法中，参与投票节点的身份是事先知道的，因此，算法的效率比PoW等匿名共识算法要高效，交易的确认时间只需几秒钟。这点也决定了该共识算法只适合于联盟链或私有链。Ripple共识算法的拜占庭容错（BFT）能力为（n-1）/5，即可以容忍整个网络中20%的节点出现拜占庭错误而不影响正确的共识。

2.简图理解模式

共识过程节点交互示意图：

共识算法流程：

（八）POOL验证池共识机制

Pool验证池共识机制是基于传统的分布式一致性算法（Paxos和Raft）的基础上开发的机制。Paxos算法是1990年提出的一种基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法。过去,Paxos一直是分布式协议的标准，但是Paxos难于理解，更难以实现。Raft则是在2013年发布的一个比Paxos简单又能实现Paxos所解决问题的一致性算法。Paxos和Raft达成共识的过程皆如同选举一样，参选者需要说服大多数选民(服务器)投票给他，一旦选定后就跟随其操作。Paxos和Raft的区别在于选举的具体过程不同。而Pool验证池共识机制即是在这两种成熟的分布式一致性算法的基础上，辅之以数据验证的机制。

看是存储什么类型的数据

如果是一些字符串或者json对象，可以扩展账本结构链上存储

如果是图片、视频、大文件；可以把hash值存在区块链上，原文件利用云存储