什么是區(qū)塊鏈技術(shù),區(qū)塊鏈技術(shù)是什么意思[教學(xué)材料]

1、什么是區(qū)塊鏈技術(shù)，區(qū)塊鏈技術(shù)是什么意思技術(shù)1：區(qū)塊+鏈關(guān)于如何建立一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)據(jù)庫(kù)的問題，區(qū)塊鏈的辦法是：將數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，把數(shù)據(jù)分成不同的區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊通過(guò)特定的信息鏈接到上一區(qū)塊的后面，前后順連來(lái)呈現(xiàn)一套完整的數(shù)據(jù)，這也是“區(qū)塊鏈”這三個(gè)字的來(lái)源。區(qū)塊（block）：在區(qū)塊鏈技術(shù)中，數(shù)據(jù)以電子記錄的形式被永久儲(chǔ)存下來(lái)，存放這些電子記錄的文件我們就稱之為“區(qū)塊（block）”。區(qū)塊是按時(shí)間順序一個(gè)一個(gè)先后生成的，每一個(gè)區(qū)塊記錄下它在被創(chuàng)建期間發(fā)生的所有價(jià)值交換活動(dòng)，所有區(qū)塊匯總起來(lái)形成一個(gè)記錄合集。區(qū)塊結(jié)構(gòu)（BlockStructure）：區(qū)塊中會(huì)記錄下區(qū)塊生成時(shí)間段內(nèi)的交易數(shù)據(jù)，區(qū)塊主

2、體實(shí)際上就是交易信息的合集。每一種區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能不完全相同，但大結(jié)構(gòu)上分為塊頭（header）和塊身（body）兩部分。塊頭用于鏈接到前面的塊并且為區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)提供完整性的保證，塊身則包含了經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、塊創(chuàng)建過(guò)程中發(fā)生的價(jià)值交換的所有記錄。區(qū)塊結(jié)構(gòu)有兩個(gè)非常重要的特點(diǎn)：第一，每一個(gè)區(qū)塊上記錄的交易是上一個(gè)區(qū)塊形成之后、該區(qū)塊被創(chuàng)建前發(fā)生的所有價(jià)值交換活動(dòng)，這個(gè)特點(diǎn)保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。第二，在絕大多數(shù)情況下，一旦新區(qū)塊完成后被加入到區(qū)塊鏈的最后，則此區(qū)塊的數(shù)據(jù)記錄就再也不能改變或刪除。這個(gè)特點(diǎn)保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，即無(wú)法被篡改。顧名思義，區(qū)塊鏈就是區(qū)塊以鏈的方式組合在一起，以這種方式形成

3、的數(shù)據(jù)庫(kù)我們稱之為區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)。區(qū)塊鏈?zhǔn)窍到y(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)共享的交易數(shù)據(jù)庫(kù)，這些節(jié)點(diǎn)基于價(jià)值交換協(xié)議參與到區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾巫龅降哪?？由于每一個(gè)區(qū)塊的塊頭都包含了前一個(gè)區(qū)塊的交易信息壓縮值，這就使得從創(chuàng)世塊（第一個(gè)區(qū)塊）到當(dāng)前區(qū)塊連接在一起形成了一條長(zhǎng)鏈。由于如果不知道前一區(qū)塊的“交易縮影”值，就沒有辦法生成當(dāng)前區(qū)塊，因此每個(gè)區(qū)塊必定按時(shí)間順序跟隨在前一個(gè)區(qū)塊之后。這種所有區(qū)塊包含前一個(gè)區(qū)塊引用的結(jié)構(gòu)讓現(xiàn)存的區(qū)塊集合形成了一條數(shù)據(jù)長(zhǎng)鏈?？偨Y(jié)區(qū)塊鏈的基本結(jié)構(gòu)：“人們把一段時(shí)間內(nèi)生成的信息（包括數(shù)據(jù)或代碼）打包成一個(gè)區(qū)塊，蓋上時(shí)間 戳，與上一個(gè)區(qū)塊銜接在一起，每下一個(gè)區(qū)塊的頁(yè)首都包含了上一

4、個(gè)區(qū)塊的索引數(shù)據(jù)，然后再在本頁(yè)中寫入新的信息，從而形成新的區(qū)塊，首尾相連，最終形成了區(qū)塊鏈?！边@個(gè)結(jié)構(gòu)的神奇之處：區(qū)塊（完整歷史）+ 鏈（完全驗(yàn)證）= 時(shí)間戳“區(qū)塊+鏈”的結(jié)構(gòu)為我們提供了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的完整歷史。從第一個(gè)區(qū)塊開始，到最新產(chǎn)生的區(qū)塊為止，區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)了系統(tǒng)全部的歷史數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈為我們提供了數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)每一筆數(shù)據(jù)的查找功能。區(qū)塊鏈上的每一條交易數(shù)據(jù)，都可以通過(guò)“區(qū)塊鏈”的結(jié)構(gòu)追本溯源，一筆一筆進(jìn)行驗(yàn)證。區(qū)塊+鏈=時(shí)間戳，這是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)的最大創(chuàng)新點(diǎn)。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)讓全網(wǎng)的記錄者在每一個(gè)區(qū)塊中都蓋上一個(gè)時(shí)間戳來(lái)記賬，表示這個(gè)信息是這個(gè)時(shí)間寫入的，形成了一個(gè)不可篡改、不可偽造的數(shù)據(jù)庫(kù)。我們認(rèn)為

5、，時(shí)間戳是區(qū)塊鏈中一項(xiàng)偉大的技術(shù)創(chuàng)新，它可以證明什么呢？技術(shù)2：分布式結(jié)構(gòu)開源的、去中心化的協(xié)議我們有了區(qū)塊+鏈的數(shù)據(jù)之后，接下來(lái)就要考慮記錄和存儲(chǔ)的問題了。我們應(yīng)該讓誰(shuí)來(lái)參與數(shù)據(jù)的記錄，又應(yīng)該把這些蓋了時(shí)間戳的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在哪里呢？在現(xiàn)如今中心化的體系中，數(shù)據(jù)都是集中記錄并存儲(chǔ)于中央電腦上。但是區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精妙的地方就在這里，它并不贊同把數(shù)據(jù)記錄并存儲(chǔ)在中心化的一臺(tái)或幾臺(tái)電腦上，而是讓每一個(gè)參與數(shù)據(jù)交易的節(jié)點(diǎn)都記錄并存儲(chǔ)下所有的數(shù)據(jù)。1.關(guān)于如何讓所有節(jié)點(diǎn)都能參與記錄的問題，區(qū)塊鏈的辦法是：構(gòu)建一整套協(xié)議機(jī)制，讓全網(wǎng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在參與記錄的同時(shí)也來(lái)驗(yàn)證其他節(jié)點(diǎn)記錄結(jié)果的正確性。只有當(dāng)全網(wǎng)大部分節(jié)

6、點(diǎn)（或甚至所有節(jié)點(diǎn)）都同時(shí)認(rèn)為這個(gè)記錄正確時(shí)，或者所有參與記錄的節(jié)點(diǎn)都比對(duì)結(jié)果一致通過(guò)后，記錄的真實(shí)性才能得到全網(wǎng)認(rèn)可，記錄數(shù)據(jù)才允許被寫入?yún)^(qū)塊中。2.關(guān)于如何存儲(chǔ)下“區(qū)塊鏈”這套嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)據(jù)庫(kù)的問題，區(qū)塊鏈的辦法是：構(gòu)建一個(gè)分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，讓數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)更新并存放于所有參與記錄的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中。這樣即使部分節(jié)點(diǎn)損壞或被黑客攻擊，也不會(huì)影響整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)記錄與信息更新。區(qū)塊鏈根據(jù)系統(tǒng)確定的開源的、去中心化的協(xié)議，構(gòu)建了一個(gè)分布式的結(jié)構(gòu)體系，讓價(jià)值交換的信息通過(guò)分布式傳播發(fā)送給全網(wǎng)，通過(guò)分布式記賬確定信息數(shù)據(jù)內(nèi)容，蓋上時(shí)間戳后生成區(qū)塊數(shù)據(jù)，再通過(guò)分布式傳播發(fā)送給各個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分布式存

7、儲(chǔ)。分布式記賬會(huì)計(jì)責(zé)任的分散化（Distributedaccountability）從硬件的角度講，區(qū)塊鏈的背后是大量的信息記錄儲(chǔ)存器（如電腦等）組成的網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)如何記錄發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)中的所有價(jià)值交換活動(dòng)呢？區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)者沒有為專業(yè)的會(huì)計(jì)記錄者預(yù)留一個(gè)特定的位置，而是希望通過(guò)自愿原則來(lái)建立一套人人都可以參與記錄信息的分布式記賬體系，從而將會(huì)計(jì)責(zé)任分散化，由整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有參與者來(lái)共同記錄。區(qū)塊鏈中每一筆新交易的傳播都采用分布式的結(jié)構(gòu)，根據(jù)P2P網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，消息由單個(gè)節(jié)點(diǎn)被直接發(fā)送給全網(wǎng)其他所有的節(jié)點(diǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)讓數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于系統(tǒng)所有的電腦節(jié)點(diǎn)中，并實(shí)時(shí)更新。完全去中心化的結(jié)構(gòu)設(shè)置使數(shù)

8、據(jù)能實(shí)時(shí)記錄，并在每一個(gè)參與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中更新，這就極大的提高了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。通過(guò)分布式記賬、分布式傳播、分布式存儲(chǔ)這三大“分布”我們可以發(fā)現(xiàn)，沒有人、沒有組織、甚至沒有哪個(gè)國(guó)家能夠控制這個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交易驗(yàn)證、信息傳輸過(guò)程全部都是去中心化的。在沒有中心的情況下，大規(guī)模的參與者達(dá)成共識(shí)，共同構(gòu)建了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)?？梢哉f(shuō)，這是人類歷史上第一次構(gòu)建了一個(gè)真正意義上的去中心化體系。甚至可以說(shuō)，區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建了一套永生不滅的系統(tǒng)只要不是網(wǎng)絡(luò)中的所有參與節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間集體崩潰，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就可以一直運(yùn)轉(zhuǎn)下去。我們現(xiàn)在已經(jīng)有了一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)，也有了記錄并存儲(chǔ)這套數(shù)據(jù)庫(kù)的可用協(xié)議，那么當(dāng)我

9、們將這套數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用于實(shí)際社會(huì)時(shí)，我們要解決最核心的一個(gè)問題（問題三）是：如何使這個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)且完整存儲(chǔ)下來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)變得可信賴，使得我們可以在互聯(lián)網(wǎng)無(wú)實(shí)名背景下成功防止詐騙？技術(shù)3：非對(duì)稱加密算法什么是非對(duì)稱加密？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它讓我們?cè)凇凹用堋焙汀敖饷堋钡倪^(guò)程中分別使用兩個(gè)密碼，兩個(gè)密碼具有非對(duì)稱的特點(diǎn)：（1）加密時(shí)的密碼（在區(qū)塊鏈中被稱為“公鑰”）是公開全網(wǎng)可見的，所有人都可以用自己的公鑰來(lái)加密一段信息（信息的真實(shí)性）；（2）解密時(shí)的密碼（在區(qū)塊鏈中被稱為“私鑰”）是只有信息擁有者才知道的，被加密過(guò)的信息只有擁有相應(yīng)私鑰的人才能夠解密（信息的安全性）。簡(jiǎn)單的總結(jié)：區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)，所有權(quán)驗(yàn)證機(jī)制的基礎(chǔ)是非

10、對(duì)稱加密算法。常見的非對(duì)稱加密算法包括RSA、Elgamal、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）等。在非對(duì)稱加密算法中，如果一個(gè)“密鑰對(duì)”中的兩個(gè)密鑰滿足以下兩個(gè)條件：1、對(duì)信息用其中一個(gè)密鑰加密后，只有用另一個(gè)密鑰才能解開；2、其中一個(gè)密鑰公開后，根據(jù)公開的密鑰別人也無(wú)法算出另一個(gè)，那么我們就稱這個(gè)密鑰對(duì)為非對(duì)稱密鑰對(duì)，公開的密鑰稱為公鑰，不公開的密鑰稱為私鑰。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易中，非對(duì)稱密鑰的基本使用場(chǎng)景有兩種：1、公鑰對(duì)交易信息加密，私鑰對(duì)交易信息解密。私鑰持有人解密后，可以使用收到的價(jià)值。2、私鑰對(duì)信息簽名，公鑰驗(yàn)證簽名。通過(guò)公鑰簽名驗(yàn)證的信息確認(rèn)為私鑰持有人發(fā)出。我們可以看出，從信任

11、的角度來(lái)看，區(qū)塊鏈實(shí)際上是數(shù)學(xué)方法解決信任問題的產(chǎn)物。過(guò)去，人們解決信任問題可能依靠熟人社會(huì)的“老鄉(xiāng)”，政黨社會(huì)的“同志”，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中的交易平臺(tái)“支付寶”。而區(qū)塊鏈技術(shù)中，所有的規(guī)則事先都以算法程序的形式表述出來(lái)，人們完全不需要知道交易的對(duì)手方是“君子”還是“小人”，更不需要求助中心化的第三方機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行交易背書，而只需要信任數(shù)學(xué)算法就可以建立互信。區(qū)塊鏈技術(shù)的背后，實(shí)質(zhì)上是算法在為人們創(chuàng)造信用，達(dá)成共識(shí)背書。技術(shù)4：腳本腳本可以理解為一種可編程的智能合約。如果區(qū)塊鏈技術(shù)只是為了適應(yīng)某種特定的交易，那腳本的嵌入就沒有必要了，系統(tǒng)可以直接定義完成價(jià)值交換活動(dòng)需要滿足的條件。然而，在一個(gè)去中心化的環(huán)境下，所有的協(xié)議都需要提前取得共識(shí)，那腳本的引入就顯得不可或缺了。有了腳本之后，區(qū)塊鏈技術(shù)就會(huì)使系統(tǒng)有機(jī)會(huì)去處理一些無(wú)法預(yù)見到的交易模式，保證了這一技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用中不會(huì)過(guò)時(shí)，增加了技術(shù)的實(shí)用性。一個(gè)腳本本質(zhì)上是眾多指令的列表，這些指令記錄在每一次的價(jià)值交換活動(dòng)中，價(jià)值交換活動(dòng)的接收者（價(jià)值的持有人）如何獲得這些價(jià)值，以及花費(fèi)掉自己曾收到的留存價(jià)值需要滿足哪些附加條件。通常，發(fā)送價(jià)值到目標(biāo)地址的腳本，要求價(jià)值的持有人提供以下兩個(gè)條件，才能使用自己之前收到的價(jià)值：一個(gè)公鑰，以及一個(gè)簽名（證明價(jià)值的持有者擁有與上述公鑰相對(duì)應(yīng)的私鑰）。腳本的神奇之處在于，它具有可編程性：（1）它可以靈活改變花