区块链七大设计原则

Ⅰ 区块链技术的工作原理是什么

从数据的角度来看，区块链是一种分布式数据库或称为分布式共享总账，这里的“分布式”不仅体现为数据的分布式存储，也体现为数据的分布式记录。从效果的角度来看，区块链可以生成一套记录时间先后的、不可篡改的、可信任的数据库。
区块链有四大核心技术，第一个核心技术就是区块+链，这是区块链当中最核心的技术，也是最基本的技术。第二个核心技术是分布式结构，区块链结构设计精妙就是让每一个参与数据交易的节点都记录并存储下所有的数据。第三个核心技术就是非对称加密算法，第四个核心技术就是脚本，脚本可以理解为一种可编程的智能合约。

Ⅱ 区块链的基本要素包括

1-包含一个分布式数据库

2-分布式数据库是区块链的物理载体，区块链是交易的逻辑载体，所有核心节点都应包含该条区块链数据的全副本

3-区块链按时间序列化区块，且区块链是整个网络交易数据的唯一主体

4-区块链只对添加有效，对其他操作无效

5-基于非对称加密的公私钥验证

6-记账节点要求拜占庭将军问题可解/避免

7-共识过程（consensus progress）是演化稳定的，即面对一定量的不同节点的矛盾数据不会崩溃。

8-共识过程能够解决double-spending问题。

区块链的五个特点：
去中心化
由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。
得益于区块链的去中心化特征，比特币也拥有去中心化的特征 [6] 。
开放性
系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。
自治性
区块链采用基于协商一致的规范和协议（比如一套公开透明的算法）使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。
信息不可篡改
一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。
匿名性
由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的（区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效），因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任，对信用的累积非常有帮助。

Ⅲ 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。

Ⅳ 区块链的商业模式是什么

首先，区块链本身没有什么商业模式可言。
你说的是利用区块链技术和某个产业相结合，也就是我们说的“区块链＋”在结合了具体的项目之后，进行技术和产业的深度结合，在开发出相对应的落地应用。
区块链技术特点，以及可以应用的领域
①数据的不可篡改，区块链是一个去中心化的分布式数据库，没有中心化的服务器，不是由某一个人，或者是某一家机构能控制的，区块链系统中的数据是每个节点各自存储一份，如果节点上的数据被更改了，那么在整个区块链网络中得不到验证通过，有了这个特点在，金融、公共政务数据、审计数据等都会得到很好的一个利用。
②分布式存储，在区快链系统中，每一个运行的节点都有一份完整的数据副本，可以让每个节点能够独立地验证和检索数据，大大地增加了这个系统的可靠性，结合这个区块链技术的特点，应用在游戏上，大家都熟悉我们游戏都应用在一个游戏服务器上，就可以大大地增加这个游戏的稳定性，也可以提升玩家的一个游戏体验
③匿名性，传统的软件客户端，都需要注册一个用户名，绑定手机号等 有的为了增加用户的识别度还会增加身份认证，结合区块链技术，通过公开的密码算法生成的公钥转换而来的，这通常是一串乱码般的字符串。比特币系统就是这样的，但是我们并不知道背后的操作者是谁
那么结合这个在技术特点，可以利用在线上支付上，或者是收款，链上的财产等，极大的保护了用户的信息。

Ⅳ 以大小丑区块链交易平台靠谱吗

区块链原本是一种基于互联网的信息编码、传输、加密、解密、验证技术，但在我看来，现在已经上升到了一种“去中心化”的理念，本质上是一种理念上的革新。而比特币就是这种理念的一个具体应用。打个比方来说，区块链就相当于电子商务，你想想二十年前，有几个人搞得懂什么是电子商务，它本质上也是一种理念，只不过这种理念必须要借助一定的技术手段来实现。而比特币就相当于淘宝网，是电子商务的一个具体应用。

理解了去中心化，你就等于理解了区块链，一个真正的区块链项目就是通过合理的游戏规则设计辅以信息技术，来践行去中心化理念的项目。比特币系统就是去中心化理念和区块链技术的一个优秀示范项目。不夸张地说，我觉得这是一场互联网的理念革命，是人类的又一次平等化革命，上一次是打破了人与人之间在身份地位上的不平等，这一次是打破了游戏规则本身的不平等。正因为这样，所以区块链才能激发人们如此大的热情，这是一个听上去可以颠覆一切旧规则的新事物。

为什么要叫“区块链”？

因为中本聪把这个账本设计成了由一个个“信息包”首尾相连而成的长链，每一个“信息包”被称为一个“区块”，这些区块每一个都有唯一的编号（在比特币系统中，编号被称为高度（height）），这些编号就是自然数 1、2、3、4……一直往下排，不允许跳跃，也不允许中断和重复。

下面讲解区块的具体规则：

第一个区块当然是由区块链的发明人“中本聪”亲自创建的，那是北京时间 2009 年 1 月 4 日，在芬兰赫尔辛基的一台小型服务器上，第一个区块诞生了，这也被称作“创世区块”。在这个区块上，包含的主要信息是：

中间那段话是“中本聪”刻在第一个区块上的纪念，从第 2 个区块开始，以后每一个区块都必须严格按照比特币系统的规则来创建。区块的规则是：

区块规则

区块链所有的奥妙就在尾巴上加的这个随机数上，因为它实在太奥妙，让我等凡夫俗子只能大呼过瘾，所以后面我就把它称为“奥数”，以方便讲解。

因为二进制数，每一位只有两种可能性，0 或者 1，所以，凑出一个奥数的可能性是 2 的 72 次方分之一，也就是 1 / 4722366482869645213696。这个数字已经大到看花眼了吧，它大约就是 4.7 万亿亿分之一。换句话说呢，就是平均要进行 4.7 万亿亿次 SHA 计算，才可能得到一个“奥数”，你可见每一个“奥数”的金贵。

可能成为新的奥数，完全没有规律可循。

Ⅵ 区块链如何保证使用安全

区块链项目（尤其是公有链）的一个特点是开源。通过开放源代码，来提高项目的可信性，也使更多的人可以参与进来。但源代码的开放也使得攻击者对于区块链系统的攻击变得更加容易。近两年就发生多起黑客攻击事件，近日就有匿名币Verge（XVG）再次遭到攻击，攻击者锁定了XVG代码中的某个漏洞，该漏洞允许恶意矿工在区块上添加虚假的时间戳，随后快速挖出新块，短短的几个小时内谋取了近价值175万美元的数字货币。虽然随后攻击就被成功制止，然而没人能够保证未来攻击者是否会再次出击。

当然，区块链开发者们也可以采取一些措施

一是使用专业的代码审计服务，

二是了解安全编码规范，防患于未然。

密码算法的安全性

随着量子计算机的发展将会给现在使用的密码体系带来重大的安全威胁。区块链主要依赖椭圆曲线公钥加密算法生成数字签名来安全地交易，目前最常用的ECDSA、RSA、DSA 等在理论上都不能承受量子攻击，将会存在较大的风险，越来越多的研究人员开始关注能够抵抗量子攻击的密码算法。

当然，除了改变算法，还有一个方法可以提升一定的安全性：

参考比特币对于公钥地址的处理方式，降低公钥泄露所带来的潜在的风险。作为用户，尤其是比特币用户，每次交易后的余额都采用新的地址进行存储，确保有比特币资金存储的地址的公钥不外泄。

共识机制的安全性

当前的共识机制有工作量证明（Proof of Work，PoW）、权益证明（Proof of Stake，PoS）、授权权益证明（Delegated Proof of Stake，DPoS）、实用拜占庭容错（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）等。

PoW 面临51%攻击问题。由于PoW 依赖于算力，当攻击者具备算力优势时，找到新的区块的概率将会大于其他节点，这时其具备了撤销已经发生的交易的能力。需要说明的是，即便在这种情况下，攻击者也只能修改自己的交易而不能修改其他用户的交易（攻击者没有其他用户的私钥）。

在PoS 中，攻击者在持有超过51%的Token 量时才能够攻击成功，这相对于PoW 中的51%算力来说，更加困难。

在PBFT 中，恶意节点小于总节点的1/3 时系统是安全的。总的来说，任何共识机制都有其成立的条件，作为攻击者，还需要考虑的是，一旦攻击成功，将会造成该系统的价值归零，这时攻击者除了破坏之外，并没有得到其他有价值的回报。

对于区块链项目的设计者而言，应该了解清楚各个共识机制的优劣，从而选择出合适的共识机制或者根据场景需要，设计新的共识机制。

智能合约的安全性

智能合约具备运行成本低、人为干预风险小等优势，但如果智能合约的设计存在问题，将有可能带来较大的损失。2016 年6 月，以太坊最大众筹项目The DAO 被攻击，黑客获得超过350 万个以太币，后来导致以太坊分叉为ETH 和ETC。

对此提出的措施有两个方面：

一是对智能合约进行安全审计，

二是遵循智能合约安全开发原则。

智能合约的安全开发原则有：对可能的错误有所准备，确保代码能够正确的处理出现的bug 和漏洞；谨慎发布智能合约，做好功能测试与安全测试，充分考虑边界；保持智能合约的简洁；关注区块链威胁情报，并及时检查更新；清楚区块链的特性，如谨慎调用外部合约等。

数字钱包的安全性

数字钱包主要存在三方面的安全隐患：第一，设计缺陷。2014 年底，某签报因一个严重的随机数问题（R 值重复）造成用户丢失数百枚数字资产。第二，数字钱包中包含恶意代码。第三，电脑、手机丢失或损坏导致的丢失资产。

应对措施主要有四个方面：

一是确保私钥的随机性；

二是在软件安装前进行散列值校验，确保数字钱包软件没有被篡改过；

三是使用冷钱包；

四是对私钥进行备份。

Ⅶ 关于区块链的七大认识误区

关于区块链的七大认识误区
基于区块链的系统未来前景广阔，但我们需要非常清楚区块链可以做什么。想象一下未来20年的区块链技术，其影响可能与互联网一样大。
但是令人震惊的是，我们今天主要看到项目貌似基于去中心化设计，其实存在一些对区块链认识的错误观念。
如果我们想让技术朝正确的方向不断推进，我们需要将这种狂热转化为具有生产力并且合乎实际的期望，从而降低供应链跌入“谷底”的可能性，一旦跌入“谷底”，它就可能会与无意义的概念验证一同被丢弃在角落，无人问津。
让我们来看看对区块链冠以不切实际期望的七大误区：
误区1：具有高度的可扩展性
与传统的（基于服务器的）交易方法相比，区块链部署不具有真正的可扩展性，并且目前交易时间取决于缓慢的一方。它们只对某些类型的交易是可扩展的，比如有效载荷小的和接近某种极限的交易。你不能只在区块链上堆积信息。
误区2：是绝对安全的
尽管区块链基于加密标准，但确保隐私的方法完全在任何区块链标准和实施之外的。只有加密专家才能真正理解和验证区块链整合。但是，每个实施者都有责任确保安全性，因此这种处理方式很大程度上与旧时代的金融交易管理方式相同。
误区3：值得信赖
区块链确保交易和信息的完整性，否则在区块链中储存的任何内容都不可信赖。你需要通过确保在区块链中存储事实的各方值得信赖并能确保事实的真实性，才能确定它是真正可信赖的。这个治理模式允许多方对基础设施承担连带责任，同时需要安全访问才能在区块链中存储事实。
误区4：可在区块链中放入任何东西
区块链是一种以代码表示的协议，它并没有按照任何标准进行定义。没有标准机构来提供制裁的实施规则或指导。
通常情况下，你只能处理小型有效载荷，并且你仍需要所有参与者之间达成一致的标准，以便任何人了解存储的内容。
误区5：可在智能合约中表达任何东西
虽然这在技术上是可行的，但在实践中，区块链仅限于简单且易于理解的用例。智能合约本质上是非常复杂的。按照设计，一旦发布，你无法修改或修复它们。它们包含非常复杂的交互和不可撤销的结果。
误区6：不喜欢公有链，请选择私有链
私有链并不是获取隐私或访问受限信息的通道。事实上，你甚至可以认为私有链不应该成为一个公开的选项。尽管如此，企业区块链可能无法实现区块链技术的任何固有优势，私人开发的区块链可能缺乏确保其属性所必需的社区和学术审查。
误区7：社区的大小无所谓
由社区推动的区块链产品正在由私人玩家在各方面进行分叉，他们以各种方式加强它们的作用。但是，由采用者、用户、学者和实施者组成的大型社区是确保密码属性生效的唯一力量。只有拥有最大社区和安装采用基地的开源区块链才会持续。其余的可以被认为是实验室中的实验，其中99.9％会“死于非命”。
精明的技术人员会根据用例和一系列头脑中的首要原则不断前进。首先，可能永远不会有一个区块链来管理他们所有人。两种不同的用例需要不同的区块链。有些的参与者很多，有些很少，有些会围绕事实需要很强的隐私，有些会充分透明。
考虑到以上所有内容，我们现在能共同做的就是进行创新、攻克真正的业务问题，并发起推动概念验证，以更好地理解区块链的力量。

Ⅷ 区块链的八大痛点是什么

始于2017年，火遍全社会、全世界的区块链概念还在升温，吸引人和社会资金蜂拥而入；助推比特币，以及类似网络“加密数字货币”（如以太币、莱特币等）价格的大幅上升，创造了诸多“一夜暴富”的神话。有关数字币、区块链将颠覆传统，深刻变革世界的说法不断拔高。区块链创业和发展看似如海啸般扑面而来，但却越来越集中到造币和炒币之中，越来越陷入挖矿造币的“比特币区块链”思维和范式不能自拔。

在比特币必须与法定货币兑换，必须加入网络交易平台等辅助环节才能发挥更大功能的情况下，就使得比特币区块链区中心、去中介等特性反而可能产生严重问题。放在现实世界的大环境看，其货币资产的转移如果通过比特币区块链体系运行，实际上是增加了中介环节，而不是去中介，而且由于比特币体系高度匿名，刻意规避监管，难以充分满足反洗钱、反恐怖输送等方面的要求，反而可能产生很多新的严重问题，很多有关比特币、区块链的说法都难以成立。

那些看不见的痛点

比特币区块链所谓“去中心”、“民主平等与自由”等标签，经不起推敲；真相是，其如果过于强调“去中心”反而影响效率；包括比特币尚无法成为真正的货币；ICO式集资方式更是无助于区块链之发展……但人们如信仰般狂热追捧区块链时，看不见这些“痛点“：

其一，比特币区块链难以建设一个去中心、民主平等的社会。

比特币区块链体系设想的是建立一个所有参与者平等民主的世界，但实际上却出现了编码维护的核心团队与参与挖矿和运行的主要力量发挥更大影响力的不是那么平等民主的局面。受计算机运算能力的影响，比特币的挖矿和获得，并不是像宣传的那样人人都有平等的机会，竞争的结果，使得挖矿获得比特币的机会越来越集中到少数算力强大的矿池或节点上，而更多的人尽管也参与挖矿，消耗了资源，却不一定能够获得比特币。这使比特币更多地被少数人所占有，并会增强其对网络规则调整的话语权或影响力。

其二，比特币区块链“去信任”、“去中介”的点对点交易是有严格条件的。

Ⅸ 区块链的主要特点是什么

去中心化
由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。
开放性
系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。
自治性
区块链采用基于协商一致的规范和协议（比如一套公开透明的算法）使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。
信息不可篡改
一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。
匿名性
由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的（区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效），因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方对自己产生信任，对信用的累积非常有帮助

Ⅹ 区块链架构设计有哪些

区块链作为一种架构设计的实现，与基础语言或平台等差别较大。区块链是加密货币背后的技术，是当下与VR虚拟现实等比肩的热门技术之一，本身不是新技术，类似Ajax，可以说它是一种技术架构，所以我们从架构设计的角度谈谈区块链的技术实现。无论你擅长什么编程语言，都能够参考这种设计去实现一款区块链产品。与此同时，梳理与之相关的知识图谱和体系，帮助大家系统去学习研究。

从架构设计上来说，区块链可以简单的分为三个层次，协议层、扩展层和应用层。其中，协议层又可以分为存储层和网络层，它们相互独立但又不可分割。

区块链架构图

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。