前言

我印象中，大家對挖礦、比特幣很熟悉，對區塊鏈技術體感并不強，直到16年國家規劃十三五計劃時，中央人民政府網上發布了《國務院關于印發“十三五”國家信息化規劃的通知》，該文件是“十三五”國家規劃體系的重要組成部分。規劃中首次提及區塊鏈，并將其認定為重點加強的戰略性前沿技術。

從此國內各種搞區塊鏈的潮流，有正規軍，也有各種“妖魔鬼怪”，只要是跟區塊鏈沾邊的都能夠飛起來，不是有句話么，“站在風口，豬都能夠飛起來”。

直到近期，因為新規劃“碳中和 碳達峰”，國內各種挖礦的礦機、礦池被關閉，那國家是在打壓區塊鏈技術了么?我想不是的，由數字人民幣就可以看到，國家支持新技術的善用，打擊新技術的惡用。溯源，記賬，發票等各項基于區塊鏈的應用也給區塊鏈帶來很多善用的地方。

比特幣

談論區塊鏈技術，不得不談及比特幣，建立在區塊鏈技術之上的虛擬貨幣，其具有的去中心化性質，使得其在世界范圍內被廣泛使用。并且比特幣的總量是一定的，我們必須通過“挖礦”的方式或者說“記賬”的方式來獲取一定量的比特幣。而這些幣可以在虛擬網絡世界換來等價的實物，這也就是為什么大家熱衷于挖礦。

比特幣本質

上述挖礦的本質其實是區塊鏈技術節點共識的一個過程，比特幣采用了比較舊的POW(工作量證明機制)算法來達到共識，而這個算法的本質是誰先算出某一個值，就會獲得對應激勵，這個激勵就是比特幣，曠工挖礦的過程就是對一個大數或者簡單書對一個定值hash進行尋找的過程，誰先計算出這個hash值，誰就先完成記賬過程，獲得激勵。

區塊鏈起源(分布式賬本)

區塊鏈技術起源于 2008 年化名為“中本聰”(Satoshi nakamoto)的學者在密碼學郵件組發表的奠基性論文 《比特幣:一種點對點電子現金系統》具有去中心化、透明性、開放性、自治性、匿名性和信息不可篡改等特點,被認為是繼大型機、個人電腦、互聯網、移動社交網絡之后計算范式的第五次顛覆式創新, 是人類信用進化史上繼血親信用、貴金屬信用、央行紙幣信用之后的第四個里程碑。區塊鏈技術為解決中心化機構普遍存在的高成本、低效率和數據存儲不安全等問題提供了解決方案。

區塊鏈技術

區塊鏈技術涵蓋 p2p 網絡、加解密算法、共識機制、分布式存儲。其實看到這里，不由得想到了 AJAX(基于現有技術的重新排列組合實現的新技術，你有同感么!!正是因為有這些技術的支持，才有了區塊鏈的各種逆天的特性!

區塊鏈的特性

去中心化：無需第三方介入，實現人與人點對點交易和互動(p2p)udp 協議，節點之間的建立，連接和廣播內網穿透，如何能讓兩個處在內網的節點，相互發現自己的存在，并且建立通信。

信息不可篡改：數據信息一旦被寫入區塊中就不能更改撤銷(散列安全算法)SHA 接收一段明文，然后以一種不可逆(高數據敏感性)的方式將它轉換成一段(通常更小)密文，也可以簡單的理解為取一串輸入碼(稱為預映射或信息)，并把它們轉化為長度較短、位數固定的輸出序列即散列值(也稱為信息摘要或信息認證代碼)的過程。散列函數值可以說是對明文的一種”指紋”或是”摘要”所以對散列值的數字簽名就可以視為對此明文的數字簽名。

公開透明：極短時間內，區塊信息會被復制到網絡中的所有區塊，實現全網數據同步，每個節點都能回溯交易雙方過去的所有交易信息。

集體維護性：在整個互聯網金融系統，無論是資金的供給者還是資金的借貸者都可以充當保護者的作用;共同維護整個區塊鏈信息的可靠和安全性。節點共同維護。

可靠數據庫：只有掌握整個**系統 51%**節點，才能對區塊鏈信息進行篡改，這樣顯然不可能做到，因為整個系統參與者眾多，掌握這么多節點成本極高，也無法實現，這樣能確保數據的完整性、真實性和安全性。

區塊鏈分類

本質來說，鏈的分類是為了適用不同大環境而催生的去中心化的創新，現有鏈的分類如下，其中，聯盟鏈的實際應用比較多，具有代表性的就是以太坊，億書等。A.公有鏈

公有鏈上的數據所有人都可以訪問，同時所有人也都可以發出自己的** 交易并等待寫入區塊鏈**中。它具有完全去中心化、不受任何機構控制、賬本完全公開透明等特點。公有鏈項目包括比特幣、以太坊、瑞波、超級賬本，還有大多數的競爭幣以及智能合約平臺等。

B.聯盟鏈

聯盟鏈指對特定的組織團隊開放，是指參與區塊鏈的節點是事先選擇好的，節點之間可以實現資源與信息的共享。比如你在 10 所大學之間建立聯盟鏈，進行學生的課程信息共享。那么這個鏈上的課程內容只能被這 10 所大學的學生看到，內容也只能由這 10 所大學的老師和學生發布。聯盟鏈可以視為部分去中心化，其特點是交易速度非常快，數據也可以有一定的隱私。

C.私有鏈

私有鏈是指對單獨的個人或實體開發的區塊鏈，參與的節點只有自己，數據的訪問和使用有嚴格的權限管理，是存在一定的中心化控制的區塊鏈。

共識算法介紹

我記得之前在學校看相關論文時候，好像都在討論共識算法的改進帶來的區塊生成的時間效率，空間成本上的提升和節約，以及相關共識算法下的安全攻防;常見的共識算法如下：

•  拜占庭將軍問題：經典分布式共識 PBFT，參與的多個節點中進行投票，選出新的區塊。
•  Pow：利用節點算力來選擇區塊的生產者，節點通過找到滿足要求的函數函數原像完成 Pow。其會造成巨大的資源浪費，礦機礦池的出現，也直接使去中心化失特點去了意義，還可能造成相關的攻擊(女巫攻擊，雙花攻擊，分布式拒絕服務攻擊(DDOS)等)。
•  Pos(DPos)：根據節點擁有的財產的數量隨機決定區塊的生產者，擁有的財產越多的節點，成為區塊生產者的概率越大，其實就有問題了!開發者完全可以在創世的時候給自己分配足夠多的財產，這也就失去了去中心化的意義。解放了工作量證明，但是作為區塊生產者和驗證者進行惡意操作的成本較低，基于理性節點的自利假設，參與者惡意操作可能性較大，可以同時在鏈的不同分叉上挖礦，無需花費額外的成本，導致傾向于分叉，PoS 的安全性就降低了!造成粉碎攻擊 ，長程攻擊等。
•  單一委員會的混合共識機制：利用 PoW 或者 PoS 的形式先選擇出一定數量的節點組成“委員會”，然后在委員會內部使用經典分布式共識完成區塊的生產和確認。
•  混合共識(分片共識)：采用多個并行的委員會同時處理。多委員會的混合共識機制：突破了比特幣中區塊大小和出塊速度的限制，交易規模有了明顯的提升，缺點就是混和共識一旦使用 PBFT 之類的委員會內共識算法需要確保誠實節點占 2/3 以上，才能保證確證的投票，不被敵手控制。

區塊鏈應用常規架構

這里有一張我之前在讀研時候，在網上學習后理解后，畫的一張區塊鏈應用的架構設計圖。優秀的服務的平臺往往具有多層架構，底層是數據層用于數據分布式存儲，向上是網絡層用于節點共識，再向上就可以理解為拓展層用于各種服務拓展提供api以及應用層提供各種具體服務。我畫了一張大概的架構圖，我想這張圖聽該能夠代表現在各大區塊鏈平臺的總體架構設計方向。

寫了一個防bitcoin的web應用

BWCoin(https://qcblog.hmbstudio.cn/items/)是利用nodeJS實現的原生區塊鏈demo，是仿造的最古老的POW機制實現的共識，共識過程采用了計算定值hash值的方式實現，可以點擊BWCoin訪問，進行實際操作，其實也可以看到javascript進行計算密集型操作時候的不足，這里的優化可以使用webworker，wasm，調GPU加速等等

總結

凡是總有兩面性，我聽過太多的對于區塊鏈技術的評價，其實好的也好，壞的也罷，重要的是作為技術開發者的我們，要科技向善，我們應該利用新的技術，往小的說，應該思考如何為我們的業務帶來實質性增長，如何為業務帶來新的切入點，往大了說，應該思考如何做出更有意義的事，更好的為社會創造價值，這才是正確的導向!