区块链不同节点算法

1. 区块链究竟是什么呢

区块链究竟是什么呢？本质上讲，区块链是一种分布式、去中心化的网络数据库系统， 这个系统会让数据的存储、更新、维护、操作变得不同。区块链有四项不可缺的核心技术， 分别是：分布式存储、共识机制、密码学原理、智能合约。

那么我们下面就讲一讲，与传统数据处理相比，区块链到底有什么不同，帮助大家了 解区块链是什么，让大家对区块链有一个总的认知。

一、区块链中的数据存储：块链式数据结构

在数据存储方面，区块链技术利用的是“块链式数据结构”来验证与存储数据的。

块链式结构是什么意思呢？铁链子大家都见过吧，一环套一环那种，那其实，每一环 我们可以看作是一个区块，很多环节扣在一起就形成了区块链。

这个所谓的“铁链”是如何存储数据的呢？简单来讲，区块链和普通存储数据的不同 之处在于：在区块链上，后一个区块里的数据是包含前一个区块里的数据的。

以读书为例：我们平时看书，看完第 1 页，接着读第 2 页、第 3 页......
那在区块链里面呢，如果给每个区块标注上页码，那么第 2 页的内容是包含第 1 页的 内容的，第 3 页的内容包含第 1 页和第 2 页的内容......第 10 页包含了前 9 页的内容， 就是这样一个层层嵌套的链条，这样一来，就可以追溯到最本源的数据了，这就是区块链 的可追溯性。

区块链这种“块链式数据结构”使之具备可追溯性，这就天然适用于许多领域，譬如： 食品溯源、药品溯源等等。这样一来，毒奶粉、假疫苗、伪劣食品事件出现的概率就会大 大降低，因为一旦出现问题，通过溯源可以清晰知道到底是哪个环节出现问题，问责追偿 将会更加清晰。

二、区块链中的数据更新：分布式节点共识算法

在数据更新方面，区块链技术是利用“分布式节点共识算法”来生成和更新数据。

每每生成新的区块（也就是更新数据的时候），都需要通过一种算法，获得全网 51% 以上节点的认可才能构成新的区块。说白了就是投票，超过半数人同意就可以生成，这就 使得区块链上的数据不容篡改。

为什么这么说呢？我们还是打一个比喻：我们把区块链比作一个账本，因为都是记录 数据的嘛，传统世界里，记账权力在于记账先生，账本属于记账先生一个人的。那么在区 块链里面，每一个人都拥有这个账本，想要更新账目呢，就要投票，半数人以上赞成才可 以去更新账目数据。

在这个过程中，我们会涉及到这么几个名词：分布式、节点、共识算法，这几个名词 其实非常好理解：

每个人都记账（也就是人人拥有账本，账本分散在每个人手里），就是所谓的“分布 式”；

大家讨论、投票产生的、一致赞同的记账办法，就是所谓的“共识算法”；

每一个参与记账的人，就是所谓的“节点”。

三、 区块链中的数据维护：密码学

在数据维护阶段，区块链的不同之处就在于：它利用密码学的方式来保证数据传输和 访问的安全。

区块链中所应用的密码学原理主要有：哈希算法、Merkle 哈希树、椭圆曲线算法、 Base58。这些原理，其实都是通过一系列复杂的运算以及换算，来保证区块链上数据安全。

四、 区块链中的数据操作：智能合约

智能合约，是由计算机程序定义并自动执行的承诺协议，说白了，就是用代码执行的 一套交易准则，类似于现在的信用卡自动还款功能，开启这个功能，你自己什么都不用管， 到期银行会自动扣除你欠的钱。

智能合约的突出优势就是，很大程度上避免了由信任产生的一系列问题。
我们很多人，都遇到过被借钱的事情：朋友手头紧了跟你借 2000 块钱，承诺下个月 发了工资还钱，到了下个月他又找别的借口不还，拖来托去这事儿就没谱了。本来没多少 钱，还是朋友，虽然你很郁闷，这事也就算了。

那么，有了智能合约以后，他就不能赖账了，因为在智能合约上，一旦触发合约中的 条款，代码就会自动执行，不管他愿不愿意，只要他发了工资、账户上有了钱，他就得还 你。

总结一下本节内容，区块链中有四项不可缺的核心技术，分别是：分布式存储、共识 机制、密码学原理、智能合约。

我们可以这样理解：分布式存储对应的是数据存储这个阶段，共识机制对应的是数据 的处理更新这个阶段，密码学对应的是数据安全，智能合约对应的是数据的操作问题。

2. 区块链有几种共识算法

Ripple Consensus（瑞波共识算法）
使一组节点能够基于特殊节点列表达成共识。初始特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51%的该俱乐部会员投票通过。共识遵循这核心成员的51%权力，外部人员则没有影响力。由于该俱乐部由“中心化”开始，它将一直是“中心化的”，而如果它开始腐化，股东们什么也做不了。
5、PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance（实用拜占庭容错算法）
PBFT是一种状态机副本复制算法，即服务作为状态机进行建模，状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态，同时也实现了服务的操作。将所有的副本组成的集合使用大写字母R表示，使用0到|R|-1的整数表示每一个副本。为了描述方便，假设|R|=3f+1，这里f是有可能失效的副本的最大个数。尽管可以存在多于3f+1个副本，但是额外的副本除了降低性能之外不能提高可靠性。
PBFT算法主要特点如下：客户端向主节点发送请求调用服务操作；主节点通过广播将请求发送给其他副本；所有副本都执行请求并将结果发回客户端；客户端需要等待f+1个不同副本节点发回相同的结果，作为整个操作的最终结果。

3. 区块链系统中不同节点之间是如何建立信任的

区块链是从零开始有序的链接在一起的，每个区块都指向前一个区块，称为前一个区块的子区块，前一区块称为父区块。
 
每个区块都有一个区块头，里边包含着父区块头通过算法生成的哈希值，通过这个哈希值可以找到父区块。当父区块有任何改动时，父区块的哈希值也发生变化。这将迫使子区块哈希值字段发生改变，以此类推，后边的子子区块，子子子区块都会受影响。一旦一个区块有很多后代以后，除非重新计算此区块所有后代的区块，但是这样重新计算需要耗费巨大的计算量，所以区块链越长区块历史越无法改变。

4. 区块链的概念是什么

从字面理解，区块链包含了两个概念：区块、链。区块链本身是由一个个区块（Block）组成，而不同节点链接在一起构建的网络，就是区块链。区块链的主要作用是储存信息，任何需要保存的信息，都可以写入区块链，也可以从里面读取。

每个区块存储：一些有效的记录或交易；涉及该块的信息；通过每个块的散列到前一个块和下一个块的链接——可以被认为是块的指纹的唯一代码。

因此，每个块在链内具有特定且不可移动的位置，因为每个块包含来自前一块的散列的信息。整个链存储在构成区块链的每个网络节点中，因此链的精确副本存储在所有网络参与者中。

用途

从本质上讲，区块链可用于存储任何类型的信息，这些信息必须保持完整，并且比通过中间人以安全，分散和更便宜的方式保持可用。此外，由于存储的信息是加密的，因此可以保证其机密性，因为只有拥有加密密钥的人才能访问它。

在医疗保健中使用区块链。例如，健康记录可以合并并存储在区块链中。这意味着每个患者的病史都是安全的，同时，每个被授权的医生都可以使用，无论患者接受治疗的健康中心如何。甚至制药行业也可以使用这种技术来验证药品并防止伪造。

区块链对于管理数字资产和文档也非常有用。到目前为止，数字化的问题在于一切都很容易复制，但Blockchain允许您记录购买，契约，文档或任何其他类型的在线资产，而不会被伪造。

5. 区块链是什么如何解释呢

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。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法
[1]
。
区块链（Blockchain）是比特币的一个重要概念，它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术。区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。
说说区块链的社会或者经济意义吧。以前的很多科技，其实都是致力在“生产力”这一块，比如说人工智能，它是生产力的一种进步。而区块链，对生产关系有很大的改进，致力的是生产关系。那么为什么这么说？
因为所谓的生产关系，其实就是人和人之间、商业伙伴之间，如何做生意。而这些东西，原来都是在人互相之间的认知过程中，并没有用什么特别的程序，把它程序化，或者量化。
比如我跟你现在是好朋友，我们就可以做生意，如果有人挑拨我们的关系，我们不是好朋友了，我们就不做生意了，即使我们做生意能够赚钱，我们也不干，因为大家互相之间已经没有任何信任了。
而区块链，它其实是由于数据都经过各方面节点的认证，同时备份，所以我的数据，是尽可能真实且肯定不能篡改的，那么既然这样，你相信我的数据，你就可以在此基础上，做一个程序编程，然后把这些数据，可以用来做什么样的商业合同、商业合作的这个“生产关系”，给程序化。这样大家就相信数据，相信算法编出来的程序，而由于你相信这个数据，相信这个程序，你就可以在这个程序上去开发各种APP，这些APP就是生产关系，就是到底去做什么生意。这个就是：区块链其实是对“生产关系”的一种重构。

6. 什么是区块链技术区块链技术的核心构成是什么

从技术的角度，架构的角度，用通俗的语言来跟大家讲讲，我对区块链的一些理解。

究竟啥是区块链？Block chain，一句话来说，区块链是一个存储系统，存储系统更细一点，区块链是一个没有管理员，每个节点都拥有全部数据的分布式存储系统。

那常见的存储系统，是什么样子的呢？

首先看一下如何保证高可用？

普通的存储系统通常是用“冗余”的方式来解决高可用问题的。图上图所示如果能够把数据复制成几份，冗余到多个地方，就能够保证高可用。一个地方的数据挂了，另外的地方还存有数据，例如MySQL的主从集群就是这个原理，磁盘的RAID也是这个原理。

这个地方需要强调的两点是：数据冗余，往往会引发一致性的问题

1、例如MySQL的主从集群中中其实读写会有延时的，它其实就是有一个短的时间内读写不一致。这个是数据冗余，带来的一个副作用。

2、第二个点是数据冗余往往会降低写入的效率，因为数据同步也是需要消耗资源的。你看单点写入，如果加了两个从库之后，其实写入的效率会受影响。普通的存储系统，就是采用冗余的方式，保证数据的高可用的。

那么第二个问题，普通的存储系统，能否多点写入呢？

答案是可以的，比如说以这个图为例：

其实MySQL的话可以做一个双主的主从同步，双主的主从同步，两个节点，同时可以写入。如果要做多机房多活的数据中心，其实多机房多活也是进行数据同步的。这里要强调的是多点写入，往往会引发写写冲突的一致性问题，以MySQl为例，假设有一个表的属性是自增ID，那么现在数据库中的数据是1234，那么其中一个节点写入，插入了一条数据，那它可能变成5了，然后这5条数据，向另外一个主节点进行数据同步，同步完成之前，如果另外一个写入节点，也插入了一条数据，也生成了一条这个自增id为5的数据。那么，生成之后，往另外一个节点同步，然后同步数据到达之后会与本地的这两条5冲突，就会同步失败，会引发写写的一致性冲突问题。这个多点写入的话都会出现这个问题。

多点写入，如何保证一致？

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7. 区块链技术上的节点是什么

节点就是各区块相连的地方，各区块需要链起来才有用。
最核心的解析：
一.透明性，二.开放性，三.信息不可篡改，四.去中心化，
五、详细的解析。
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。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。
1、狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，
并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。
2、广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。

8. 区块链是什么怎么理解区块链应用呢

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。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。
区块链（Blockchain）是比特币的一个重要概念，它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术。区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。
说说区块链的社会或者经济意义吧。以前的很多科技，其实都是致力在“生产力”这一块，比如说人工智能，它是生产力的一种进步。而区块链，对生产关系有很大的改进，致力的是生产关系。那么为什么这么说？
因为所谓的生产关系，其实就是人和人之间、商业伙伴之间，如何做生意。而这些东西，原来都是在人互相之间的认知过程中，并没有用什么特别的程序，把它程序化，或者量化。
比如我跟你现在是好朋友，我们就可以做生意，如果有人挑拨我们的关系，我们不是好朋友了，我们就不做生意了，即使我们做生意能够赚钱，我们也不干，因为大家互相之间已经没有任何信任了。
而区块链，它其实是由于数据都经过各方面节点的认证，同时备份，所以我的数据，是尽可能真实且肯定不能篡改的，那么既然这样，你相信我的数据，你就可以在此基础上，做一个程序编程，然后把这些数据，可以用来做什么样的商业合同、商业合作的这个“生产关系”，给程序化。这样大家就相信数据，相信算法编出来的程序，而由于你相信这个数据，相信这个程序，你就可以在这个程序上去开发各种APP，这些APP就是生产关系，就是到底去做什么生意。这个就是：区块链其实是对“生产关系”的一种重构。

9. 区块链技术的六大核心算法

区块链技术的六大核心算法
区块链核心算法一：拜占庭协定
拜占庭的故事大概是这么说的：拜占庭帝国拥有巨大的财富，周围10个邻邦垂诞已久，但拜占庭高墙耸立，固若金汤，没有一个单独的邻邦能够成功入侵。任何单个邻邦入侵的都会失败，同时也有可能自身被其他9个邻邦入侵。拜占庭帝国防御能力如此之强，至少要有十个邻邦中的一半以上同时进攻，才有可能攻破。然而，如果其中的一个或者几个邻邦本身答应好一起进攻，但实际过程出现背叛，那么入侵者可能都会被歼灭。于是每一方都小心行事，不敢轻易相信邻国。这就是拜占庭将军问题。
在这个分布式网络里：每个将军都有一份实时与其他将军同步的消息账本。账本里有每个将军的签名都是可以验证身份的。如果有哪些消息不一致，可以知道消息不一致的是哪些将军。尽管有消息不一致的，只要超过半数同意进攻，少数服从多数，共识达成。
由此，在一个分布式的系统中，尽管有坏人，坏人可以做任意事情(不受protocol限制)，比如不响应、发送错误信息、对不同节点发送不同决定、不同错误节点联合起来干坏事等等。但是，只要大多数人是好人，就完全有可能去中心化地实现共识
区块链核心算法二：非对称加密技术
在上述拜占庭协定中，如果10个将军中的几个同时发起消息，势必会造成系统的混乱，造成各说各的攻击时间方案，行动难以一致。谁都可以发起进攻的信息，但由谁来发出呢?其实这只要加入一个成本就可以了，即：一段时间内只有一个节点可以传播信息。当某个节点发出统一进攻的消息后，各个节点收到发起者的消息必须签名盖章，确认各自的身份。
在如今看来，非对称加密技术完全可以解决这个签名问题。非对称加密算法的加密和解密使用不同的两个密钥.这两个密钥就是我们经常听到的”公钥”和”私钥”。公钥和私钥一般成对出现, 如果消息使用公钥加密,那么需要该公钥对应的私钥才能解密; 同样，如果消息使用私钥加密,那么需要该私钥对应的公钥才能解密。
区块链核心算法三：容错问题
我们假设在此网络中，消息可能会丢失、损坏、延迟、重复发送，并且接受的顺序与发送的顺序不一致。此外，节点的行为可以是任意的：可以随时加入、退出网络，可以丢弃消息、伪造消息、停止工作等，还可能发生各种人为或非人为的故障。我们的算法对由共识节点组成的共识系统，提供的容错能力，这种容错能力同时包含安全性和可用性，并适用于任何网络环境。
区块链核心算法四：Paxos 算法(一致性算法)
Paxos算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值(决议)达成一致。一个典型的场景是，在一个分布式数据库系统中，如果各节点的初始状态一致，每个节点都执行相同的操作序列，那么他们最后能得到一个一致的状态。为保证每个节点执行相同的命令序列，需要在每一条指令上执行一个“一致性算法”以保证每个节点看到的指令一致。一个通用的一致性算法可以应用在许多场景中，是分布式计算中的重要问题。节点通信存在两种模型：共享内存和消息传递。Paxos算法就是一种基于消息传递模型的一致性算法。
区块链核心算法五：共识机制
区块链共识算法主要是工作量证明和权益证明。拿比特币来说，其实从技术角度来看可以把PoW看做重复使用的Hashcash，生成工作量证明在概率上来说是一个随机的过程。开采新的机密货币，生成区块时，必须得到所有参与者的同意，那矿工必须得到区块中所有数据的PoW工作证明。与此同时矿工还要时时观察调整这项工作的难度，因为对网络要求是平均每10分钟生成一个区块。
区块链核心算法六：分布式存储
分布式存储是一种数据存储技术，通过网络使用每台机器上的磁盘空间，并将这些分散的存储资源构成一个虚拟的存储设备，数据分散的存储在网络中的各个角落。所以，分布式存储技术并不是每台电脑都存放完整的数据，而是把数据切割后存放在不同的电脑里。就像存放100个鸡蛋，不是放在同一个篮子里，而是分开放在不同的地方，加起来的总和是100个。