区块链以及区块链技术总结.doc

1、 安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 区块链以及区块链技术总结区块链是目前一个比较热门的新概念，蕴含了技术与金融两层概念。从技术角度来看，这是一个牺牲一致性效率且保证最终一致性的的分布式的数据库，当然这是比较片面的。从经济学的角度来看，这种容错能力很强的点对点网络，恰恰满足了共享经济的一个必须要求 低成本的可信环境。本次分享一下聊聊区块链技术，以及目前区块链技术架构，并且介绍一下价值互联网。由于区块链是一个新兴的技术概念，本文所有的观点仅代表个人观点，未必全部正确。#1. 技术人员看待区块链的正确姿势区块链虽然是一个新兴的概念，但它依赖的技术一点也不新，如非对称加密技术、P2P 网络协议等。

2、好比乐高积木，积木块是有限的，但是不同组合却能产生非常有意思的事物。我接触过一些工程师，初次接触区块链时，不约而同的表达了：都是成熟的技术，不就是分布式存储嘛。站在工程师的角度，第一反应将这种新概念映射到自己的知识框架中，是非常自然的。但是细究之下发现，这种片面的理解可能将对区块链的理解带入一个误区，安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 那就是作为一个技术人员，忽略了区块链的经济学特性 一个权力分散且完全自治的系统。区块链本质上是一个基于 P2P 的价值传输协议，我们不能只看到了 P2P，而看不到价值传输。同样的，也不能只看到了价值传输，而看不到区块链的底层技术。可以这么说，区块链更像是一门交

3、叉学科，结合了 P2P 网络技术、非对称加密技术、宏观经济学、经济学博弈等等知识，构建的一个新领域 针对价值互联网的探索。那什么是价值互联网？价值互联网可以是当下如日中天的电子商务所衍生的支付业务。但，真的只是支付领域吗？很显然这是不够的，一级资本市场，实体资产确权与转移，证券登记交割、证信与反欺诈。我们再仔细想想，我们的各大电商平台的专业差评师，恶意刷单还少吗？如今的金融领域，除了支付比较便利之外，在其他绝大部分的业务中，我们就像是被套着锁链走路一样，我们反复确认，反复审核，反复监督，我们反复构建一个又一个的大大小小的高可用集群，保证线上服务的可靠性与连续性，我们雇佣一个又一个的安全工程师，

4、交付一个又一个的渗透测试项目。为什么？因为作弊的成本太低了，低到只要改数据库的一行记录就可以提取上百万的资金。强大的互联网给了我们成本几乎为零的高速信息传输通道，却没有一个成本低廉可靠的高速价值传输通道，那么这也就是区块链即将带来的。安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 区块链是一个公共的分布式总账，下面从技术角度简单介绍一下：想象有一个 100 台的分布式数据库集群，现在的情况是这 100 个节点实际上的拥有者是一个机构，并且所有节点处在该机构的内网当中，所以这个机构想让这 100 个数据库节点干嘛就干嘛，换句话说这 100 个节点之间是处于一个可信任的环境，并且受控于一个实体，这个实体具有

5、绝对仲裁分配权。另外的情况是这样的，想象这 100 个节点分别归不同的人所有，且每个人的节点数据都是一样的，即完全冗余，并且所有的节点是处在广域网当中，换句话说就是这 100 个节点之间是不信任的，且不存在一个实体，它拥有绝对仲裁权。现在考虑第二种情况，采用什么样的算法（共识模型）能够提供一个可信任的环境，使：“1. 每个节点交换数据过程不被篡改；交换历史记录不可被篡改；2. 每个节点的数据会同步到最新数据，且承认经过共识的最新数据；3. 基于少数服从多数的原则，整体节点维护的数据本身客观反映了交换历史。”区块链本质上就是要解决以上第二种情况的一种技术方案，更确切的说应该叫分布式的冗余的链式总

6、帐本方案。有关区块链的一些要素，在我以往的文章里有总结过一些：“1. 包含一个分布式数据库安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 2. 分布式数据库是区块链的物理载体，区块链是交易的逻辑载体，所有核心节点都应包含该条区块链数据的全副本3. 区块链按时间序列化区块，且区块链是整个网络交易数据的唯一主体4. 区块链只对添加有效，对其他操作无效5. 基于非对称加密的公私钥验证6. 记账节点要求拜占庭将军问题可解/ 避免7. 共识过程(consensus progress)是演化稳定的，即面对一定量的不同节点的矛盾数据不会崩溃8. 共识过程能够解决 double-spending 问题 ”所以作为一个技

7、术人员，不应当只看到了区块链所依赖的技术，更应该关注区块链以外的点和面，综合来看，区块链将会有趣得多。#2. 区块链的一般性架构介绍有关区块链本身的发展史，网络上资料比较多，本文不再赘述。而有关区块链技术的介绍，在各个区块链平台的社区是有详细资料的，但是针对这些资料的总结，以及抽象出一共通概念的介绍，还是凤毛麟角，本文尝试总结一下。安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 在介绍之前，我想稍微介绍一下公有链，联盟链的概念，这些概念是以太坊创始人 Vitalik提出的，我在这些概念的基础上做了一些研究。其实区分公有链、联盟链很简单，只要看这个区块链的访问权限就可以了，如果访问该区块链需要获得链上节点

8、的许可，那么这是一个联盟链，否则是公有链。根据名称，我们也可以”望文生义“，公有表示一个完全开放的网络，联盟表示一个半开放的网络，成员之间是共享的，非成员身份是没有自由访问权限的，所以我们也称联盟链为许可链。下面我们来看几个比较主流的区块链平台（公有链，皆开源）：“1. 比特币 Bitcoin2. 以太坊 Ethereum/经典以太坊 Ethereum Classic3. 比特股 Bitshares ”我一般戏称为”三巨头“，从生态上来看，比特币是最为成熟稳定的，以太坊更像是一个冲在前面的勇士，比特股相比前两位生态要小很多，但是从创新的角度，也不亚于前两位。其他的很多项目，是从这三个区块链上衍

9、生出来的，所以以这三个为基础，基本上可以吃透区块链了。安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 不得不提的还有 Linux 基金会项目 HyperLedger 项目（主打联盟链，开源），也是旨在打造一个通用的区块链技术，不过我认为目前尚在开发迭代当中，还没有具体的应用案例，按下不讲。另外还有一些好玩的联盟链项目 R3 CEV 项目（联盟链，闭源），以及中国的 R3 项目 ChinaLedger（联盟链，闭源），当然这些不是开源的，我无法获得有用的资料进行分析，所以就不展开了。从技术上来看，针对不同的业务场景，对区块链有不同需求，比如实时结算业务，要求区块链提供秒级的交割，相对应的就是出块速度的要求

10、，而出块速度过快往往会导致区块链分叉（fork），形成孤儿链，孤儿链是无效的，那么交易也就作废了，影响了区块链的最终一致性。如果频繁产生分叉造成相当比例的用户交易失效，那么可以认为系统是不可靠的。如果我们将这种实时性要求比较高的业务安插到联盟链中，就可以控制风险，通过调整共识算法，利用快速一致共识模型（Consensus Model）来避免上述问题，虽然不如公有链那么健壮，但对某些特殊场景足够了。所以架构层面，对公有链和联盟链的技术也要差异化对待。不过客户端整体的设计还是有一些通用的概念的，如下图：安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 （图 1）一个区块链至少分为三层：最底层是一些通用的基础模

11、块，比如基础加密算法，网络通讯库，流处理，线程封装，消息封装与解码，系统时间等；中间一层是区块链的核心模块，一般包含了区块链的主要逻辑，如 P2P 网络协议，共识模块，交易处理模块，交易池模块，简单合约或者智能合约模块，嵌入式数据库处理模块，钱包模块等等；安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 最上面一层，往往都是基于 Json Standard RPC 的交互模块，基于 Json-RPC,我们还可以做出更好的 UI 界面，也可以是一个 web-service。如果区块链 支持智能合约，可能还要分更多的层，比如增加 BaaS 层，区块链上的智能合约提供自治的服务，比如下面这张以太坊的架构图（来自

12、 google，仅作参考）：（图 2）这种分层更加关注的是区块链本身的分层，即业务上的视角，而不完全是技术的。我们再转向比特币的设计：安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 （图 3）比特币几个模块之间的耦合度其实比较高，而且有不少历史包袱，比特币的发明者 中本聪在开发比特币的时候，使用 VC+开发，而 VC+的标准库中的 sstream 流处理性能非常感人，不得不放弃，自行实现了了基于 vector的流处理容器。而随着 c+11的推出以及标准库的更新迭代，性能不可同日而语。从整张图我们可以看出，比特币的模块比较少，也比较简单。chain-paramters 描述了整个区块链的参数设置，wall

13、et 是与地址/加密还有存储相关的，mem-pool 是未确认的交易池。得益于比特币核心开发者的不朽贡献，相比中本聪时代的比特币代码，现在的比特币代码质量已经相当不错了。安全可信赖的区块链资产交易平台火币网 以上无论哪种设计，一般都要从 P2P 网络协议作为切入，作为一个 P2P 钱包，既要提供Service 也要提供 Client，作为 Service 依赖 P2P 网络协议，作为 Client 依赖 Json-RPC。需要指出的是，目前”三巨头”所使用的账户模型是不同的（所谓账户模型是指账户记账方法），比特币使用 UXTO 模型，以太坊和比特股使用账户余额模型。UXTO 模型（Unspent Transaction Outputs (UTXOs) ）：此模型表达了一种转移的概念，即任何产生的新币，在以后的生命周期中，只有转移，没有消亡，转移实质上是由加密算法的签名与验证控制的：（图 4）账户余额模型：账户余额模型摒弃了这种强验证的账户模型，即账户余额回归到数字加减，这样做提升了交易的效率。#3. 共识算法与分布式