区块链如何做用什么技术
Ⅰ 区块链的核心技术是什么
简单来说,区块链是一个提供了拜占庭容错、并保证了最终一致性的分布式数据库;从数据结构上看,它是基于时间序列的链式数据块结构;从节点拓扑上看,它所有的节点互为冗余备份;从操作上看,它提供了基于密码学的公私钥管理体系来管理账户。
或许以上概念过于抽象,我来举个例子,你就好理解了。
你可以想象有 100 台计算机分布在世界各地,这 100 台机器之间的网络是广域网,并且,这 100 台机器的拥有者互相不信任。
那么,我们采用什么样的算法(共识机制)才能够为它提供一个可信任的环境,并且使得:
节点之间的数据交换过程不可篡改,并且已生成的历史记录不可被篡改;
每个节点的数据会同步到最新数据,并且会验证最新数据的有效性;
基于少数服从多数的原则,整体节点维护的数据可以客观反映交换历史。
区块链就是为了解决上述问题而产生的技术方案。
二、区块链的核心技术组成
无论是公链还是联盟链,至少需要四个模块组成:P2P 网络协议、分布式一致性算法(共识机制)、加密签名算法、账户与存储模型。
1、P2P 网络协议
P2P 网络协议是所有区块链的最底层模块,负责交易数据的网络传输和广播、节点发现和维护。
通常我们所用的都是比特币 P2P 网络协议模块,它遵循一定的交互原则。比如:初次连接到其他节点会被要求按照握手协议来确认状态,在握手之后开始请求 Peer 节点的地址数据以及区块数据。
这套 P2P 交互协议也具有自己的指令集合,指令体现在在消息头(Message Header) 的 命令(command)域中,这些命令为上层提供了节点发现、节点获取、区块头获取、区块获取等功能,这些功能都是非常底层、非常基础的功能。如果你想要深入了解,可以参考比特币开发者指南中的 Peer Discovery 的章节。
2、分布式一致性算法
在经典分布式计算领域,我们有 Raft 和 Paxos 算法家族代表的非拜占庭容错算法,以及具有拜占庭容错特性的 PBFT 共识算法。
如果从技术演化的角度来看,我们可以得出一个图,其中,区块链技术把原来的分布式算法进行了经济学上的拓展。
在图中我们可以看到,计算机应用在最开始多为单点应用,高可用方便采用的是冷灾备,后来发展到异地多活,这些异地多活可能采用的是负载均衡和路由技术,随着分布式系统技术的发展,我们过渡到了 Paxos 和 Raft 为主的分布式系统。
而在区块链领域,多采用 PoW 工作量证明算法、PoS 权益证明算法,以及 DPoS 代理权益证明算法,以上三种是业界主流的共识算法,这些算法与经典分布式一致性算法不同的是,它们融入了经济学博弈的概念,下面我分别简单介绍这三种共识算法。
PoW: 通常是指在给定的约束下,求解一个特定难度的数学问题,谁解的速度快,谁就能获得记账权(出块)权利。这个求解过程往往会转换成计算问题,所以在比拼速度的情况下,也就变成了谁的计算方法更优,以及谁的设备性能更好。
PoS: 这是一种股权证明机制,它的基本概念是你产生区块的难度应该与你在网络里所占的股权(所有权占比)成比例,它实现的核心思路是:使用你所锁定代币的币龄(CoinAge)以及一个小的工作量证明,去计算一个目标值,当满足目标值时,你将可能获取记账权。
DPoS: 简单来理解就是将 PoS 共识算法中的记账者转换为指定节点数组成的小圈子,而不是所有人都可以参与记账。这个圈子可能是 21 个节点,也有可能是 101 个节点,这一点取决于设计,只有这个圈子中的节点才能获得记账权。这将会极大地提高系统的吞吐量,因为更少的节点也就意味着网络和节点的可控。
3、加密签名算法
在区块链领域,应用得最多的是哈希算法。哈希算法具有抗碰撞性、原像不可逆、难题友好性等特征。
其中,难题友好性正是众多 PoW 币种赖以存在的基础,在比特币中,SHA256 算法被用作工作量证明的计算方法,也就是我们所说的挖矿算法。
而在莱特币身上,我们也会看到 Scrypt 算法,该算法与 SHA256 不同的是,需要大内存支持。而在其他一些币种身上,我们也能看到基于 SHA3 算法的挖矿算法。以太坊使用了 Dagger-Hashimoto 算法的改良版本,并命名为 Ethash,这是一个 IO 难解性的算法。
当然,除了挖矿算法,我们还会使用到 RIPEMD160 算法,主要用于生成地址,众多的比特币衍生代码中,绝大部分都采用了比特币的地址设计。
除了地址,我们还会使用到最核心的,也是区块链 Token 系统的基石:公私钥密码算法。
在比特币大类的代码中,基本上使用的都是 ECDSA。ECDSA 是 ECC 与 DSA 的结合,整个签名过程与 DSA 类似,所不一样的是签名中采取的算法为 ECC(椭圆曲线函数)。
从技术上看,我们先从生成私钥开始,其次从私钥生成公钥,最后从公钥生成地址,以上每一步都是不可逆过程,也就是说无法从地址推导出公钥,从公钥推导到私钥。
4、账户与交易模型
从一开始的定义我们知道,仅从技术角度可以认为区块链是一种分布式数据库,那么,多数区块链到底使用了什么类型的数据库呢?
我在设计元界区块链时,参考了多种数据库,有 NoSQL 的 BerkelyDB、LevelDB,也有一些币种采用基于 SQL 的 SQLite。这些作为底层的存储设施,多以轻量级嵌入式数据库为主,由于并不涉及区块链的账本特性,这些存储技术与其他场合下的使用并没有什么不同。
区块链的账本特性,通常分为 UTXO 结构以及基于 Accout-Balance 结构的账本结构,我们也称为账本模型。UTXO 是“unspent transaction input/output”的缩写,翻译过来就是指“未花费的交易输入输出”。
这个区块链中 Token 转移的一种记账模式,每次转移均以输入输出的形式出现;而在 Balance 结构中,是没有这个模式的。
Ⅱ 如何系统学习区块链技术
在最初自己自学区块链相关知识的时候,可以采用“自下而上”的方法,也就是通过看书、阅读白皮书等方式,自己查资料,再自行汇总和连接起这些知识,整合成一个较为完整的知识体系。
一、学习白皮书
上大学之前,我读过很多有关《论语》的书,都是关于应该如何读论语,应该如何理解论语的解读。直到有一天我发现,如此钟爱《论语》的我,却从来没有耐下性子来,认真读一读《论语》的原本。
于是,我去书店买回了一本《论语》,从头到尾认认真真地看了一遍,发现其实里面有太多细节和感悟,是没有办法通过任何解读传递的。而居然之前花了大量的时间,阅读了大量的解读,真的是舍本逐末,不得要领地在努力。
每个领域都一样。当你不了解它的时候,你会对它产生一种莫名的畏惧,认为它高高在上,高不可攀。为了快速踏进这些领域,你会在它周围寻找很多所谓的“解读”,打听很多“消息”。
二、技术角度
基础阶段:
1、《区块链开发指南》-作者申屠青春:
作者多余比特币底层的研究可谓是非常深入,讲解的也非常通俗易懂。
2、《区块链技术指南》-作者邹均:
作为国内第一本从技术角度讲解区块链的书籍,值得一读,2016年出版以来一致评价不错。
3、《区块链 原理、设计与应用》-作者杨保华陈昌:
陈昌前辈作为纸贵的CTO、记得之前的墨链就是基于Hyperledger Fabric的,所以这本书对于Hyperledger 相关开源产品的讲解很透彻。
3、《区块链世界》
这本书分为上下两篇。上篇通过翔实的资料,全面地回顾了区块链从2008年诞生、成长和逐步发展的历程,详尽地介绍了区块链技术的独创性、机制的科学性、逻辑的艺术性,通过金融、防伪、医疗等十余个行业场景介绍区块链的应用特性。下篇结合二十国集团峰会精神、 “十三五”规划等蕞新政策,探索研究区块链与数字经济的结合,以及作者对行业发展趋势的观点和建议。
Ⅲ 学习区块链技术需要什么条件
从目前的区块链领域的人才需求来看,大致分为以下几种:
1.搭建基于DLT技术的分布式账本应用,在DLT上实现客户要求的业务需求。这类领域目前比较出名的就是瑞波了。所以DLT是什么意思,看看瑞波在做什么你就懂了。
2.在已有的公链上开发自己的应用,目前大部分的公司都是在做这个。这一类的特点也是门槛低、商业潜力大、风险也较低。
3.公司开发自己的公链,这一类的未来潜力最大,但是风险与技术难度也是最高。
4.区块链生态基础设施类。比如说移动钱包、硬件冷钱包、交易平台、区块链内容平台等等,这一类是目前商业利润最高的区块链产业,相对来说门槛低、风险低,但是竞争者非常多。
如果从技术切入,需要学习哪些语言与知识呢?
对于第一类来说,go语言是必要的,因为DLT基本以go语言为主,同时还需要掌握一定的应用开发的能力,因为交付给客户的必定是一个软件而不是一堆命令行源程序。而对于第二类来讲,目前智能合约的主流还是以太坊智能合约的solidity语言,所以如果想要进入第二类的企业,就需要以以太坊来入手。第三类的公链开发,主流的是c++和go,但也有不少有名项目是以rust实现的,比如说:Facebook的libra、火币公链的nervos等等。第四类实际上则与区块链技术的关系不算太大,因为诸如交易平台这样的开发并不需要区块链技术。
而除了以上的技术硬实力以外,区块链公司更偏爱的人才是“斜杠青年”,也就是同时掌握多领域知识的人才,这里主要也分为三大类:金融与区块链、内容运营与区块链、社区运营与区块链。而在这里面,第三类人才又是最为稀少的,因为大多数技术型人才都不善于沟通与交流,但是区块链由于其分布式的特点,又特别需要社区的共同发力来创建与维护一条链。
最后,很多人误以为区块链是个全新的行业、区块链与传统领域完全不搭,这其实是一个很大的误区,从上述所写来看,你也可以发现区块链说到底最后还是要解决现实中的实际需求,不同的只是解决需求的工具变了,所以不要以为只懂区块链就可以大杀四方,选好要切入的需求领域,具备那个需求领域所需要的基本知识还是非常重要的。
区块链的应用领域有数字货币、通证、金融、防伪溯源、隐私保护、供应链、娱乐等等,区块链、比特币的火爆,不少相关的top域名都被注册,对域名行业产生了比较大的影响。
Ⅳ 区块链是怎样的一种技术
区块链是多种信息技术的融合创新,具有公开透明、隐私性、防篡改、可追溯等特性。区块链技术结合人工智能、大数据、物联网、云计算等技术,可以在疫情防控、公益慈善、供应链金融和身份存证等方面发挥出巨大的功效。区块链应用现在是非常火热的,长沙高新区发起的现在有一个中芯区块链服务平台项目的,是区块链+公共服务模式,正在征集企业上链的。
Ⅳ 区块链技术的是用什么编程语言进行开发的
技术与语言无关。正常情况下同样的技术,在有权限的情况下多数语言都可以实现同样的功能。
你说的应该是虚拟币上的技术,这个源码通常是C++开发的。
Ⅵ 区块链技术主要可以运用到哪些方面
区块链技术的核心优势是去中心化,能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段,在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作,从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。
区块链的应用领域有数字货币、通证、金融、防伪溯源、隐私保护、供应链、娱乐等等,区块链、比特币的火爆,不少相关的top域名都被注册,对域名行业产生了比较大的影响。
以旅游业为例,区块链应用主要集中在旅游出行、旅游社区点评、数字身份管理、信用消费管理、追踪飞行员的职业证书和资格、酒店和航空公司的忠诚度计划、预订管理、消费积分管理这几个应用领域。另外区块链在金融、游戏、娱乐等领域也有应用。
Ⅶ 区块链技术包含的几种基础技术是什么
区块链1.0时代即是数字货币的时代,技术基础为:
1.
以区块为单位的连庄数据块结构
2.
全网共享账本
3.
非对称加密
4.
源代码开源
区块链2.0时代技术基础:
1.
智能合约;是区块链系统中的应用,是以编码的可自动运行的的业务逻辑,通常有自己代币和专用开发语言;
2.
DAPP:包含用户接卖弄的应用,包括但不限于各种加密货币,如以太坊钱包;
3.
虚拟机:用于执行智能合约编译后的代码,虚拟机是图灵完备的。
随着区块链技术的应用和不断深入,区块链3.0时代已经来临,从各行各业的运转背后都可以看到区块链协作运转的模式,因此区块链必将广泛而深刻的改变人类的生活方式,因此整个生活服务将进入区块链时代。在这个互联网发展过程当中,区块链+实体行业、区块链电商、区块链社群运营都可以运用到区块链技术。
当然3.0伴随着现代密码学发展才产生的,现今应用的密码学是20年前的的密码学成果,因此要将区块链技术应用于更多参与场景,特别是应用于互联网经济等方面,现有的加密技术是否满足需求还需要更多的验证,需要更深入的整合密码学前沿技术,不断创新。
Ⅷ 区块链如何开发
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区块链技术的应用范围还是很广的,基于去中心化,去信任,集体维护,可靠数据库等特点,其在金融行业的应用是先行一步的。
区块链是比特币的底层技术,区块链在数字货币的应用开发已经是成熟的了。
像英唐众创提供的基于区块链的交易系统开发方案,开发出来的软件系统有很大的安全系数和透明度。