区块链

• 区块链
• 区块链基础知识
• • 区块链概念
  • 区块链发展历史
  • 区块链技术基础
  • 区块链特性
  • 区块链分类
  • • 私有链(专有链)
    • 联盟链(行业链)
    • 公有链
• 区块链应用领域
• • 金融
  • 物联网和物流
  • 供应链
  • 保险
  • 公益
  • 公共服务
  • 数字版权
• 区块链核心技术
• • 区块链技术的价值
  • 未来发展趋势
  • • 1. 新的第三代和第四代区块链解决方案
    • 2. 走向更多的区块链标准化和互操作性
    • 3. 区块链即服务 (BaaS) 解决方案
    • 4. 对区块链和加密技能的巨大需求
    • 5. 区块链-IOT-5 G整合
    • 6. 区块链和元宇宙
    • 7. 区块链和政府
    • 8. NFT
    • 9. 产业区块链将高速发展
    • 10. 监管政策逐渐明朗，国家大力发展扶持
  • 比特币等典型区块链项目的机制和特点
  • • 比特币 bitcoin
    • 莱特币 LiteCoin
    • 新经币 NEM
    • Decred
    • 狗狗币 Dogecoin
  • 分布式账本技术原理
  • 非对称加密算法技术原理
  • 智能合约技术原理
  • 共识机制技术原理

区块链

区块链基础知识

区块链概念

区块链，就是一个又一个区块组成的链条。每一个区块中保存了一定的信息，它们按照各自产生的时间顺序连接成链条。这个链条被保存在所有的服务器中，只要整个系统中有一台服务器可以工作，整条区块链就是安全的。这些服务器在区块链系统中被称为节点，它们为整个区块链系统提供存储空间和算力支持。如果要修改区块链中的信息，必须征得半数以上节点的同意并修改所有节点中的信息，而这些节点通常掌握在不同的主体手中，因此篡改区块链中的信息是一件极其困难的事。相比于传统的网络，区块链具有两大核心特点：一是数据难以篡改、二是去中心化。基于这两个特点，区块链所记录的信息更加真实可靠，可以帮助解决人们互不信任的问题。

区块链发展历史

提出了区块链的概念，在随后的几年中，区块链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。通过利用点对点网络和分布式时间戳服务器，区块链数据库能够进行自主管理。为比特币而发明的区块链使它成为第一个解决重复消费问题的数字货币。比特币的设计已经成为其他应用程序的灵感来源。
2014年，“区块链2.0”成为一个关于去中心化区块链数据库的术语。对这个第二代可编程区块链，经济学家们认为它是一种编程语言，可以允许用户写出更精密和智能的协议。因此，当利润达到一定程度的时候，就能够从完成的货运订单或者共享证书的分红中获得收益。区块链2.0技术跳过了交易和“价值交换中担任金钱和信息仲裁的中介机构”。它们被用来使人们远离全球化经济，使隐私得到保护，使人们“将掌握的信息兑换成货币”，并且有能力保证知识产权的所有者得到收益。第二代区块链技术使存储个人的“永久数字ID和形象”成为可能，并且对“潜在的社会财富分配”不平等提供解决方案。

区块链技术基础

1. 点对点之间传输信息的网络，简称P2P网络。有了这个网络，任一节点可以把自己的交易信息向网络进行“广播”，同时获取来自网络内的总帐内容。

2. 密码技术。采取“公钥”和“私钥”相结合的方式，确保交易账户的安全。

3. 共识机制。即网络中的所有节点需对区块链的算法达成共识，节点之间无须互相信任，通过算法计算出的信息可以确保交易可靠并实现数据安全存储。同时，节点产生的每一个新区块，需要得到全网络51%以上的共同认可，才能加入全网的区块链中，构成不可篡改的总账的历史记录之一。

区块链特性

区块链分类

私有链(专有链)

它是一条非公开的“链”，通常情况，需要授权才能加入节点。而且私有链中各个节点的写入权限皆被严格控制，读取权限则可视需求有选择性地对外开放。私有链适用于企业内部的应用，以及特定机构的内部数据管理与审计等金融场景的应用。特别是在某些情况下，私有链上的一些规则，可以被机构修改，比如还原交易流程等服务。

联盟链(行业链)

它是只针对某个特定群体的成员和有限的第三方，其内部指定多个预选节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定。联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入与退出网络。各机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健康运转。

公有链

它是指对全世界所有人开放的，任何人都可以读取数据、发送交易且交易能够获得有效确认的共识区块链。在公有链上，各个节点均可自由加入和退出网络，并参加链上数据的读写，并且，网络中不存在任何中心化的服务端节点。公有链上的各个节点可以自由加入和退出网络，并参加链上数据的读写，读写时以扁平的拓扑结构互联互通，网络中不存在任何中心化的服务端节点。这两者采取的都是公有链。因为没有限制，任何人都可以参加。

当然，公链也存在着交易速度慢等问题，由此，我们也产生了“私有链”概念。

区块链应用领域

金融

区块链在国际汇兑、信用证、股权登记和证券交易所等金融领域有着潜在的巨大应用价值。将区块链技术应用在金融行业中，能够省去第三方中介环节，实现点对点的直接对接，从而在大大降低成本的同时，快速完成交易支付。
比如Visa推出基于区块链技术的Visa B2B Connect，它能为机构提供一种费用更低、更快速和安全的跨境支付方式来处理全球范围的企业对企业的交易。要知道传统的跨境支付需要等3-5天，并为此支付1-3%的交易费用。Visa还联合Coinbase推出了首张比特币借记卡，花旗银行则在区块链上测试运行加密货币“花旗币”。
2022年8月，全国首例数字人民币穿透支付业务在雄安新区成功落地，实现了数字人民币在新区区块链支付领域应用场景新突破。

物联网和物流

区块链在物联网和物流领域也可以天然结合。通过区块链可以降低物流成本，追溯物品的生产和运送过程，并且提高供应链管理的效率。该领域被认为是区块链一个很有前景的应用方向。
区块链通过结点连接的散状网络分层结构，能够在整个网络中实现信息的全面传递，并能够检验信息的准确程度。这种特性一定程度上提高了物联网交易的便利性和智能化。区块链+大数据的解决方案就利用了大数据的自动筛选过滤模式，在区块链中建立信用资源，可双重提高交易的安全性，并提高物联网交易便利程度。为智能物流模式应用节约时间成本。区块链结点具有十分自由的进出能力，可独立的参与或离开区块链体系，不对整个区块链体系有任何干扰。区块链 +大数据解决方案就利用了大数据的整合能力，促使物联网基础用户拓展更具有方向性，便于在智能物流的分散用户之间实现用户拓展。

供应链

指生产及流通过程中，涉及将产品或服务提供给最终用户活动的上游与下游企业所形成的网链结构,即将产品从商家送到消费者手中整个链条。产业链供应链是工业经济的命脉，产业链供应链稳定畅通对工业经济平稳运行至关重要。

保险

在保险理赔方面，保险机构负责资金归集、投资、理赔，往往管理和运营成本较高。通过智能合约的应用，既无需投保人申请，也无需保险公司批准，只要触发理赔条件，实现保单自动理赔。一个典型的应用案例就是LenderBot，是2016年由区块链企业Stratumn、德勤与支付服务商Lemonway合作推出，它允许人们通过Facebook Messenger的聊天功能，注册定制化的微保险产品，为个人之间交换的高价值物品进行投保，而区块链在贷款合同中代替了第三方角色。

公益

区块链上存储的数据，高可靠且不可篡改，天然适合用在社会公益场景。公益流程中的相关信息，如捐赠项目、募集明细、资金流向、受助人反馈等，均可以存放于区块链上，并且有条件地进行透明公开公示，方便社会监督。

公共服务

区块链在公共管理、能源、交通等领域都与民众的生产生活息息相关，但是这些领域的中心化特质也带来了一些问题，可以用区块链来改造。区块链提供的去中心化的完全分布式DNS服务通过网络中各个节点之间的点对点数据传输服务就能实现域名的查询和解析，可用于确保某个重要的基础设施的操作系统和固件没有被篡改，可以监控软件的状态和完整性，发现不良的篡改，并确保使用了物联网技术的系统所传输的数据没有经过篡改。

数字版权

通过区块链技术，可以对作品进行鉴权，证明文字、视频、音频等作品的存在，保证权属的真实、唯一性。作品在区块链上被确权后，后续交易都会进行实时记录，实现数字版权全生命周期管理，也可作为司法取证中的技术性保障。例如，美国纽约一家创业公司Mine Labs开发了一个基于区块链的元数据协议，这个名为Mediachain的系统利用IPFS文件系统，实现数字作品版权保护，主要是面向数字图片的版权保护应用。

区块链核心技术

区块链技术的价值

区块链的价值主要包括构建能力、信息共享、生态系统治理以及制定企业标准等，这些都是区块链最常见的一些价值。作为21世纪最伟大的一项发明，区块链技术目前应用非常普普遍，不过仍有不少人对区块链的价值不清楚。

主要包括下面这些价值：
首先为自身的构建能力，有不少城市都尝试着通过区块链提升城市综合建设能力，这也是区块链最大的一个价值，通过其强大的创建能力体现出来。

信息共享，目前已经全面进入信息化时代，在企业发展过程中信息共享是非常重要的，只有第一时间掌握有价值信息，才能把握市场潮流与发展动向，确保企业的稳定发展。

制定企业标准，在企业运作过程中要考虑使用的平台，同时也要考虑具体的数据共享标准，以及如何进行合理控制，这些都需要通过区块链进行确认。

确定生态系统的综合治理，通过区块链技术还可以对生态系统治理措施加以确认，结合实际情况制定良好的治理标准，跟上时代发展。

以上就是区块链最常见的一些价值，整体来说价值还是非常大的，只要对区块链引起重视并合理利用，未来将会在社会发展过程中发挥更多效能。

未来发展趋势

区块链的10大趋势：

1. 新的第三代和第四代区块链解决方案

我们将观察到的第一个趋势是旨在消除速度和可扩展性挑战的新第三代和第四代解决方案的开发加速。Cardano等第三代区块链平台引入了分片等技术来解决扩展问题，以降低成本和交易速度。这些平台也增强了区块链的分布式应用能力。
还有第四代区块链旨在解决先前的挑战，并以易于消费的方式实现信任，加速业务网络的形成、运营和重新配置。这些低成本且高度可扩展的平台旨在进行务实的权衡，例如认识到并非所有交易都是使用可变共识机制创建的平等。有趣的第四代区块链平台，如 Insolar 和 Aergo，正在通过面向业务的接口，隐藏底层区块链技术的复杂性，使业务网络更容易使用。

2. 走向更多的区块链标准化和互操作性

我们将在 2022 年看到的另一个趋势是加速创建标准和互操作性的可能性。这些应该使多个区块链能够进行通信。区块链和分布式账本网络的数量正在稳步增长。大多数区块链网络都在孤立的生态系统上运行，因为它们试图解决一组独特的需求。随着越来越多的人继续关注新兴技术及其功能，将这些新链互连已成为必要。
标准是任何开发技术成功的重要关键，区块链也不例外。在技术开发的正确时间制定正确的标准，可以确保互操作性、产生信任并有助于确保技术的易用性。通过这种方式，他们支持其发展并创造了大规模采用的途径。
区块链的快速发展将催生许多不同种类的链。一种越来越明显的技术是跨链技术，这是一种新兴技术，旨在允许在不同的区块链网络之间传输价值和信息。这项技术正日益成为讨论的热门话题，被视为增强区块链之间互操作性的最终解决方案。

3. 区块链即服务 (BaaS) 解决方案

众所周知，BaaS 已成为越来越多商业公司采用的一种方式。公司之间对区块链即服务 (BaaS) 的需求正在稳步增长，并将在 2022 年持续增长。这个领域包括微软、亚马逊和 谷歌。
BaaS 帮助其客户利用解决方案构建基于云的主机，并使他们能够在区块链及其应用程序上运行相关功能，而无需克服技术困难或运营开销，也无需投资更多的基础设施开发。BaaS 运营商帮助客户专注于他们的核心工作和区块链功能。

4. 对区块链和加密技能的巨大需求

2022 年将看到对区块链和加密技能的更大需求。
区块链行业的增长潜力以及区块链在各个行业的主导地位日益增强，这是对这些技能的需求增加的重要原因。区块链技术对企业在成本效率和性能改进方面的承诺以及加密市场的蓬勃发展直接转化为对区块链专业人士的需求增加。
LinkedIn 一份报告将区块链列为 2021 年及以后最受欢迎的技能之一。因此，企业需要具备技能的区块链专业人士来帮助他们利用大部分区块链技术来推动其业务目标。

5. 区块链-IOT-5 G整合

今年，我们经历了区块链与其他技术（如大数据和人工智能等）集成的增长趋势。企业也越来越关注将区块链用于物联网或物联网应用。
物联网市场正在急剧增长，预计在 2022 年，由于最近 5G 网络的采用而加速增长。然而，当今 5G 物联网市场的预期潜力受到极其分散的物联网生态系统的限制。
区块链技术似乎是应对各种 5G 物联网挑战的最合适和最有效的方式。由于区块链的自动加密和不可变性质，它可能有助于解决安全性和可扩展性方面的许多问题。预计 2022 年将听到更多该领域的试点项目和初始用例。

6. 区块链和元宇宙

Metaverse 中的区块链应用是 2022 年的另一个顶级区块链趋势。Metaverse 是以前著名的 Facebook 的新兴领域，在那里将有区块链、增强现实、虚拟现实等新技术的“沉浸式”体验。如果没有区块链技术，Metaverse 将是不完整，因为一切都将存储在中心化网络中。
区块链将使新一波社交网络的到来成为可能，这些网络可能比现有的 Facebook、Instagram、Twitter 和 YouTube 等现有网络更大甚至更好，这些网络现在是社交媒体这个词的同义词。
预计 2022 年的区块链将使用 NFT等在 Metaverse 上运行多个平台。因此，像 NFT 这样的数字资产将定义元宇宙的所有权，而加密货币将为新的数字经济提供动力。

7. 区块链和政府

政府也开始进入区块链市场。区块链为政府以更有效的方式组织流程和处理信息提供了新方法。在过去几年中，一些国家的政府一直在试验将这种新技术应用于各种功能和服务，包括土地登记、教育认证、医疗保健、采购、食品供应链和身份管理。
世界银行为此提出了“三层”设计和实施框架，以防止该技术与其预期应用之间存在潜在故障。他们的框架包括社交层、数据层和技术层。社会层构成了人类行为者和社会方面，例如激励和动机等。数据层是账本本身，它在可用性、安全性、真实性和可靠性方面提供了什么。技术层包括 DLT 协议、数据存储和共识机制等。

8. NFT

NFT 市场在 2021 年的显著增长预计将在 2022 年继续。随着几乎所有事物都变得数字化，越来越需要复制物理项目的属性，例如更具独特性、所有权证明和稀缺性。之前描述的 Metaverse 概念将为创新的 NFT 用例带来大量新机会。
各种新用例，包括游戏、音乐、票务、社交媒体上的帖子等，正在进入 NFT 市场，被各种好处和可以产生的利润所吸引。

9. 产业区块链将高速发展

各国对区块链的态度转变，正是由于产业区块链的发展。
在中国，政府用积极的态度和一定程度的规范来使区块链在产业上有成功的应用。领先于各国率先推进应用的数字货币是中国成功推动区块链应用的典范，在另一方面，处于变革中的中国房地产产业也受益于区块链，根植于房地产业的瀚兰区块链地产，其推出的兰房链平台，已经在充满经济活力的中国大湾区房地产项目上获得应用。
此外，区块链在金融、物流、版权等产业也正被雄心勃勃的创业公司们推进着，这一切将极大地推动区块链在整个产业中高速发展。

10. 监管政策逐渐明朗，国家大力发展扶持

区块链带来全球经济的新一轮数字化变革，都看到政府对于这一新兴技术的大规模运用持有的支持与鼓励的态度。
在2021年这一年区块链的变更与改革之后，国家对于区块链的监管也逐渐明朗，这种政策的方向性改变来源于政府对于区块链潜力和实力的认可，更多的是区块链已经带来的积极改变提升了政府大规模应用的决心，而有明确可依的监管措施也正在制定中，所以对于区块链行业绝对是未来可期的！

比特币等典型区块链项目的机制和特点

比特币 bitcoin

• 诞生于2009年，特征：比特币去中心化、不可篡改等特征克服了以往中心化交易成本高、效率低、信息掌握在少数人手中的弊端。
• 发明者是中本聪
• 核心算法是SHA-256
• 共识机制：工作量证明（PoW)
• 比特币的发行总量为2100万枚比特币的区块时间为10分钟，即每10分钟出一个区块；到目前为止，比特币的每个区块奖励是12.5个比特币；区块链的奖励每4年减半；目前，已经发行了接近1700万枚。
  特色：它是数字资产的创始者，公众认可度高、信任度高、流通广泛，世界各国对比特币的接受度较高，受众非常广泛。
• 不足：风险在于扩容之争（扩大容量的争议），潜在存在分叉风险。块链资产增长最快的领域。

莱特币 LiteCoin

• 诞生于2011年11月9日，特征：在比特币的基础之上有看技术上相同的实现原理，它的宗旨是改进比特币，所以它和比特币有着很多相似之处。
• 创始人是查理·李CharlieLee
• 核心算法为Scrypt发布时间为2011年11月9日发行总量是比特币的四倍，8400万枚，每四年减半。
• 共识机制：工作量证明（PoW)
• 区块时间是2.5分钟，是比特币的四分之一
• 特色：发行总量更大一些，确认速度更快一些；莱特币是先于比特币进行隔离见证和扩容的数字资产，并没有发生硬分叉。
• 不足：推广工作止步不前，目前相关应用还较少；激活隔离验证后，网络可能会出现潜在的漏洞和风险。

新经币 NEM

• 诞生于2015年4月1日
• 特征：是第一个采用测试驱动开发模式开发出来的数字资产
• 研发团队：NEM团队
• 共识机制：重要性证明PoL，它是根据交易量、活跃度等维度而不仅仅是根据工作量和币的数量来决定区块链的记账权力。
• 发行总量是90亿枚（目前已发行完毕）
• 它的区块时间是60秒，区块的奖励为交易手续费（注：不是进行区块奖励）
• 特色：融合了智能合约功能，提供了基于规则的解决方案，通过能合约自动触发一连串规定动；另一方面，它也提供了一条智作公有链，让大家使用区块链资产新经币来进行支付。
• 不足：市场推广不够，关注较少；发行完成，对于后进者的激励不够；重要性证明pol这种根据交易量、活跃度等维度的共识机制区块链项目采用得非常少，这个算法的可持续性也存在一定的风险。

Decred

• 诞生于2016年2月8日
• 特征：与比特币类似，但是重点强调社区投入、公开治理以及可持续挖矿，它就是这样一个数字资产。
• 研发者是btcsuite的开发人员
• 共识证明：采用工作量证明PoW+权益证明机制PoS结合的方式，目的是在工作量证明PoW和权益证明机制
• PoS中取得了平衡。
• 核心已算法为Blake-256
• 发行总量和比特币一样是2100万
  区块时间是5分钟，区块奖励为25.82个DCR币，调整周期大约是每21天一次。
• 特色：采用工作量证明PoW＋权益证明PoS共识机制，两者结合制衡矿工和选民的权利
• 不足：确认流程繁琐，时间较长；风险在于共识证明是PoW＋一PoS，二者本身就存在着矛盾和冲突，有可能造成网络不稳定的风险。

狗狗币 Dogecoin

• 诞生于2013年12月8日
• 特征：结合Doge文化产生的一种分布式加密数字资产。
• 研发者是Jackson Palmer和Shibetoshi Nakamoto
• 核心算法为Scrypt
• 发行总量为1000亿枚，挖完后每年再增加50亿枚，减半时间约为2个月。
• 共识证明：辅助工作量验证机制(AuxPoW)
• 区块时间为60秒；区块奖励为10万枚狗狗币。
• 特色：小费文化，狗币是靠小费发展起来的，比特币价格偏高，而更便宜的Oogecoin更适合网络打赏，交易很便捷、确认时间短、转账速度快。
• 不足：发行总量没有一个上限，没有一个限额，存在着很大的通货膨胀的风险

分布式账本技术原理

分布式账本指的是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。
跟传统的分布式存储有所不同，区块链的分布式存储的独特性主要体现在两个方面：一是区块链每个节点都按照块链式结构存储完整的数据，传统分布式存储一般是将数据按照一定的规则分成多份进行存储。二是区块链每个节点存储都是独立的、地位等同的，依靠共识机制保证存储的一致性，而传统分布式存储一般是通过中心节点往其他备份节点同步数据。没有任何一个节点可以单独记录账本数据，从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。也由记账节点足够多，理论上讲除非所有的节点被破坏，否则账目就不会丢失，从而保证了账目数据的安全性。

非对称加密算法技术原理

存储在区块链上的交易信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。

智能合约技术原理

智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的规则和条款。以保险为例，如果说每个人的信息（包括医疗信息和风险发生的信息）都是真实可信的，那就很容易的在一些标准化的保险产品中，去进行自动化的理赔。在保险公司的日常业务中，虽然交易不像银行和证券行业那样频繁，但是对可信数据的依赖是有增无减。因此，笔者认为利用区块链技术，从数据管理的角度切入，能够有效地帮助保险公司提高风险管理能力。具体来讲主要分投保人风险管理和保险公司的风险监督。

共识机制技术原理

共识机制就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡 。