区块链的4大技术创新

目前，随着比特币的出现而兴起的创新技术区块链正成为全球政府、银行、科技巨头关注的焦点。 区块链本身是一种基于密码学中的椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）实现去中心化P2P系统设计的特殊数据库技术，但区块链的作用不仅限于比特币。 . 现代很多人用区块链，把它看成是数据记录、数据库、数据库技术，这些都跟比特币没有必然联系。 因此，风靡全球的区块链技术在全球范围内迅速发展，早已从以往的加密货币应用扩展到政府、金融、货币、医疗、艺术、人工智能、能源等众多领域。和环境保护。 区块链技术成为又一世界级创新。

从数据的角度来看，区块链是一个分布式数据库，或者说分布式共享账本。 这里所谓的“分布式”不仅是指数据的分布式存储，还体现了数据的分布式记录。 换句话说，数据记录的安全性由系统中的所有参与者维护和管理。 简单来说，区块链可以实现全球数据信息的分布式记录和分布式存储。

首先，分布式记录是由系统中的所有参与者记录的，而不是由个人或中心化组织记录的。

其次比特币主要结合的已有技术，分布式存储是将数据记录在所有参与节点中，而不是集中存储在个人或中心化机构节点中。

从效果上看，区块链可以生成一套完整的记录时间和顺序的数据库，不可随意更改，可以信任。 在这个数据库中，所有的数据存储和记录都是去中心化的。 并有效保证数据安全。

总而言之，区块链作为一种全新的技术脱胎于比特币技术，提供了一种无需信任积累的去中心化信用建立范式。 在这个范式中，任何不认识的人都可以加入一个公开透明的数据库，通过点对点的记账、数据传输、证明或合约，不需要任何中间手段来达成信用共识。 这个透明公开的数据库包含所有过去的交易记录、历史数据和其他相关信息。 所有信息分布式存储，具有很强的透明性和可追溯性，并基于密码学协议。 以确保它不会被非法篡改。

从以上几个方面，我们可以将区块链技术的创新分为以下四个方面，如图1-8所示。

图1-8 区块链的四大技术创新

分布式账本

前面我们也提到，区块链的本质是一个分布式账本，一个数据库，可以实现在多个站点、不同地理位置，或者多个机构组成的网络中进行资产共享。 也就是说，分布式账本是由分布在不同地方的多个节点共同完成的，每个阶段都记录了一个完整的账本，因此它们都可以参与监督交易的合法性。 分布式账本实际上是区块链的一次重大颠覆性技术创新。 诚然，在所有的经济活动中，记账、对账、分账等过程中都有区块链的应用。 分布式账本可以通过广泛的应用场景提高生产力，并有机会改变公共和私人服务的实施方式。

分布式账本中存储的往往是那些在财务或法律基础上定义的实物或电子资产，因此对账本中资产的安全性和准确性有一定的访问限制，只有通过公钥或签名的方式才能获得访问和控制账本的权利，以公钥或签名作为密码，保护和维护分布式账本的安全性和准确性。

通常，网络中的参与者可以获得真实账本的唯一副本，账本的任何变化都会反映在账本副本中，而这种反映往往非常快，通常只有几秒或几分钟。 因此，想要随意篡改分布式账本是极其困难的。 只有在遵循网络中达成的共识规则的基础上，账本中的记录才能由一个人、一些人或所有参与者共同更改。 也就是说，所有参与者都可以共同为账本作证。

分布式账本具有非常广泛的应用前景，例如帮助政府征税、发放福利、发放护照、运行等级商品供应链等。 分布式账本可用于确保政府记录和服务的整体性正确性。

目前，英国国民健康保险系统（NHS）已应用分布式账本技术，根据精确的规则改进和验证服务的交付并安全地共享账户记录，在医疗保健系统中也具有巨大的发展潜力。 对于广大消费者来说，可以根据每个消费者的自身情况，利用分布式账户技术来控制其个人记录的访问权限。 访问其记录。

使用分布式账本可以解决当前基础设施完善过程中效率极低、成本高的问题。 目前，市场基础设施成本高的主要原因有3个：交易成本、资金维护成本和保险风险成本。 需要覆盖的成本包括交易对手风险、本金风险等，这些成本非常昂贵。 这还包括集中供应商管理风险的成本。 降低结算时间成本，即实现及时结算，可以有效降低风险。 分布式账本技术是一种非常有效和可行的减少结算时间的技术。 在某些情况下，尤其是在监管水平高和市场基础设施成熟的情况下，分布式账本技术更有可能形成一种新的架构，而不会完全取代现有机构。 【shuji分享微信whair004

总的来说，分布式记账与传统记账的区别在于没有一个节点可以独立记账，避免了单个记账人被控制或贿赂记假账的可能性。 另外，有足够多的节点来记录账本，也避免了个别节点对账本的破坏。 从理论上讲，只有当所有节点都销毁账本时，账本才会丢失。 也就是说，分布式账本技术从根本上保证了账户数据的安全性和准确性。

对称加密和授权方法

存储在区块链上的交易信息公开透明，但账户身份信息高度加密，只有在数据所有者授权的情况下才能访问，从而确保数据安全和个人隐私不受侵犯。

知识发展

对称和非对称加密

对称加密，又称私钥加密，是指加密和解密使用相同密钥的加密算法。 有时也称为传统密码算法，即可以从解密密钥中推导出加密密钥，也可以从加密密钥中推导出解密密钥。 但是，在大多数对称算法中，加密密钥和解密密钥是相同的，所以这种加密算法也称为秘钥算法或单秘钥算法。 常见的对称加密有DES（数据加密标准）、AES（高级加密标准）、RC4、IDEA。

非对称加密不同于对称加密的算法。 非对称加密算法需要两个密钥，即公钥和私钥。 非对称加密算法在加密和解密过程中使用不同的密钥。 非对称密钥也称为公钥加密。 在一对密钥中，其中一个密钥是公开的，所有人都可以使用，称为公钥； 另一个密钥不公开，称为私钥。 .

共识机制

共识机制是区块链技术的核心，使得区块链这样的去中心化账本系统成为可能； 而价值载体是区块链技术的潜力，使得区块链技术的应用领域超越以往的数字货币。

比特币本身是一种由分布式网络系统产生的数字货币。 其发行过程​​不依赖于特定的中心化货币发行者，而是分布式网络节点共同参与的过程，称为“工作量证明”。 Po W）”的共识过程来完成交易的验证和记录。Po W的共识过程其实就是俗称的“挖矿”。每个节点称为矿工，通常每个节点贡献自己的计算资源来竞争解决同一个难度可以动态变化调整的数学题，成功解决该数学题的矿工将获得区块链的记账权，同时记录当前时间段内的所有比特币交易

记录被打包存储在一个新的区块中，并按时间顺序连接到比特币链上。

区块链是比特币的底层技术。 它类似于数据库分类帐。 分布在不同区域的节点参与决策并记录所有交易记录。 这些决策规则的核心是共识机制。

所谓共识机制，就是用来决定由哪个参与节点记账、保证交易完成的技术手段和机制。 共识机制可以有效平衡区块链技术应用过程中效率与安全的关系。 通常，安全措施越复杂，处理效率越差。 如果要提高处理效率，就必须降低安全措施的复杂性。

从目前来看，区块链技术的共识机制主要有：PoW（工作量证明机制）、PoS（权益证明机制）、DPoS（授权权益证明机制）和Pool（验证池机制）。 如图1-9所示。

图 1-9 四种共识机制

1. Po W（Proof of Work，工作量证明机制）

所谓工作量证明机制，实际上是指获得的货币数量取决于挖矿工作的有效性。 用户使用的电脑性能越好，挖矿获得的货币就越多，即根据工作量分配货币。

比特币挖矿是通过参与或计算，计算出一个符合规则的随机数，即获得本次记账权，同时将本轮需要记录的数据发出。 存储记录数据。 系统采用工作量证明机制来分配资产，鼓励用户挖矿，从而保证网络的稳定性。 目前，绝大多数虚拟货币，如比特币和莱特币，都是基于 PoW 机制。

PoW机制的优点是实现了完全的去中心化，节点可以自由进出。 但与此同时，也存在一些问题。 首先，比特币吸引了世界上大部分的算力。 使用PoW共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保证自身安全； 是采矿造成了资源的严重浪费； 三是达成共识的周期长。 PoW机制虽然不适合商业应用，但在太阳能研究、宇宙智能探索等方面具有巨大的应用潜力。

2. Po S（Proof of Stake，权益证明机制）

简单来说，PoS机制实际上是一种根据用户持有货币的数量和时间来决定利益分配的系统。 PoS机制中有一个概念叫做“币时代”。 每个硬币每天产生 1 个硬币年龄。 如果用户持币数量达到100个，持币时间为30天，则其拥有的币龄为3000。此时，如果用户发现一个Po S区块，其币龄将被清空，每用户清空365币龄时，将获得区块0.05币的利息（这里可以理解为年利率5%）。 由于币龄清零，没有发现新的区块，矿工的算力也为零。

与PoW机制相比，PoS机制是一种升级的共识机制，根据每个节点的代币数量与时间的比例，降低了挖矿难度，加快了随机数的搜索速度。 在实际应用中，PoS机制的优势在于在一定程度上缩短了达成共识的时间，同时在安全性方面有更大的保障，这对大数据在物联网中的应用起到了很大的作用。金融领域。 此外，PoS机制为区块链技术的前沿应用奠定了基础。 它的缺点是仍然需要挖矿，并没有从根本上解决商业应用的痛点。

3. DPo S（授权股权证明机制）

DPoS机制是一种全新的算法来保证加密货币网络的安全。 在试图解决比特币采用的传统工作量证明机制和点点币、NXT 采用的权益证明机制存在的问题的同时，还可以通过技术民主的实施来抵消中心化带来的负面影响。 简单来说，它的工作原理其实类似于董事会投票，给持币者一把可以解锁其股份对应的投票权的钥匙，而不是给他们一把可以挖矿的铲子。

DPoS机制有很多优点，其中之一就是大大减少了参与验证和记账节点的数量，减少了确认的需要，同时会大大提高交易速度。 签署区块的任务将委托给网络选出的 Trusted 人。 与PoW机制和PoS机制相比，DPoS机制可以在单个区块中容纳更多的交易，从而将加密技术提升到一个更高的层次，使其可以与中心化结算系统相媲美。

4.Pool（认证池机制）

Pool本身就是联合运行和合伙运行的意思，所以Pool机制是传统的分布式一致性技术加上数据校验机制。 Pool机制是目前行业区块链中应用最为广泛的共识机制。 其优点是无需令牌也能正常工作，大大提高了验证速度，可以实现秒级共识验证，在提高验证速度的同时提高了验证的安全性。 适合多方参与。 中央商业模式。

总而言之，四种不同的机制适用于不同的场景，而区块链共识机制的作用就是在效率和安全性之间取得最佳平衡。 相信基于区块链技术的不断演进和发展，会有更多的技术和机制应用到我们的生活场景中。 区块链在比特币中的应用为人们打开了通往数字货币的大门，但从数字货币到数字金融再到数字社会的道路依然曲折坎坷。 因此，区块链的共识机制需要更多的研究。 完善与创新。

智能合约

我们都知道，自动售货机的工作方式是您将钱塞进去，然后它会吐出您选择的商品。 虽然我们看不到自动售货机的工作原理，但不变的事实是，你不塞钱，它是不会吐东西的。 受自动售货机的启发，一位名叫尼克萨博的计算机科学家提出了“智能合约”的概念。 在他看来，买家投入一定数量的货币，选择自己想要购买的商品，就形成了买家与自动售货机之间可执行的契约。 当买家投入硬币并选择商品时，卖家可以通过实现自动售货机内置的设置逻辑向买家提供商品和找零，这是遵守合约的。 但一旦塞了钱，货却不吐出来，那就是严重违约了。

源自自动售货机的“智能合约”的定义是一种计算机程序，是一种任何人都可以使用的去中心化系统。 它是一组以数字形式定义的承诺，包括合约参与者。 同意这些承诺。

要实现智能合约，必须满足以下条件，如图 1-10 所示。

图1-10 实现智能合约所需条件

1、必须有币种参与

没有货币的交易是无法进行的，所以在交易中无论是使用法定货币还是加密数字货币都是必不可少的。

2.资产必须数字化

如何将您的资产数字化？ 要将你的房子、汽车等数字化，你需要给它加密码锁。 我们开的车、住的房子的锁都是物理锁，但是想象一下，有一天，你的车和房子只有持有密码学公钥的人才能打开，那么它是你的财产吗？ 安全提供更多保护？

过去，合同的谈判、起草、签署、执行和跟踪相互分离比特币主要结合的已有技术，成本高、效率低。 但是，通过区块链技术，不仅可以将合约嵌入到整个交易过程中，还可以设置可执行的参数触发器。 当满足不同的条件时，系统自动跳转到相应的流程，执行相应的指令，反之驱动新合约的生成和执行。

智能合约是一段涉及资产和交易的代码。 只有放到区块链上，才能有效防止“盗版”和“篡改”。 因此，在区块链出现之前，智能合约并没有大的发展。 随着区块链技术的发展和成熟，智能合约将非常有用。

智能合约是一种在参与者之间达成共识的全新方式。 它的执行不依赖于任何参与者，而是自动执行的，几乎不可能出现默认值。 智能合约将成为该地区经济的基本组成部分，任何人都可以使用这种方式参与经济活动，无需事先审查和高昂的前期成本。

支付宝之所以受到商家和消费者的青睐，关键在于它作为第三方金融机构，在交易双方之间不会让买家付款，卖家不发货。 费用划拨至支付宝，商户确认发货后，再由支付宝转账给卖家，有效保障了交易双方的利益。 支付宝的工作机制其实和智能合约基本一样。 共同点是基于信任而存在，使得工作效率更高，双方利益更有保障。 在传统的合约制定中，合约双方往往会寻求支付宝等第三方信托机构来保证合约的正常运行，而智能合约则无需再寻找第三方信托机构。

基于智能合约不可篡改、无需寻找第三方信任机构的特点，人们对智能合约充满期待，但智能合约的发展也存在一些现实障碍，主要有主要体现在以下两个方面。

（1）目前基于区块链的资产数字化还远远不够。 就内部依赖而言，智能合约的应用需要依赖于基于区块链的资产数字化。 但显而易见的是，目前基于区块链的资产数字化还远远没有实现。 就试一试吧。 因此，这对智能合约的发展是一定的阻碍。

(2) 智能合约在去中心化系统中自动执行。 如果只是智能合约的载体是去中心化的，这对于智能合约的发展是远远不够的。 如果执行合约的触发条件不是去中心化且有效的共识机制，则触发条件容易出现不一致，这将进一步影响智能合约作为去中心化系统的有效性。 因此，智能合约的发展也需要依赖事件或事实的去中心化，比如去中心化预言机的出现就是一个典型的例子。

从以上内容我们发现，智能合约的应用不是一蹴而就的，而是需要协同体系的建立和逐步成熟，才能一步步推动智能合约的不断发展。 因此，可以说，智能合约虽然是区块链的创新技术之一，但要大规模成功落地还需要一定的时间。