小編給大家分享一下區(qū)塊鏈的核心技術(shù)是什么，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

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區(qū)塊鏈的四大核心技術(shù)：1、分布式賬本，在區(qū)塊鏈中起到了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)作用；2、共識(shí)機(jī)制，在區(qū)塊鏈中起到了統(tǒng)籌節(jié)點(diǎn)的行為，明確數(shù)據(jù)處理的作用；3、密碼學(xué)，可以保證數(shù)據(jù)安全，驗(yàn)證數(shù)據(jù)歸屬；4、智能合約，在區(qū)塊鏈中起到了數(shù)據(jù)執(zhí)行與應(yīng)用的功能。

本教程操作環(huán)境：windows10系統(tǒng)、Dell G3電腦。

其實(shí)十年來區(qū)塊鏈在原有基礎(chǔ)上已經(jīng)有了很大的變化和進(jìn)展，截止現(xiàn)階段經(jīng)過豐富之后的區(qū)塊鏈的四大核心技術(shù)——分布式賬本，共識(shí)機(jī)制，密碼學(xué)以及智能合約，它們在區(qū)塊鏈中分別起到了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)的安全，以及數(shù)據(jù)的應(yīng)用作用。總的來說，四大核心技術(shù)要區(qū)塊鏈中各有各的作用，它們共同構(gòu)建了區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)。

一，分布式賬本——儲(chǔ)存作用

首先，分布式賬本構(gòu)建了區(qū)塊鏈的框架，它本質(zhì)是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，當(dāng)一筆數(shù)據(jù)產(chǎn)生后，經(jīng)大家處理，就會(huì)儲(chǔ)存在這個(gè)數(shù)據(jù)庫里面，所以分布式賬本在區(qū)塊鏈中起到了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的作用；

區(qū)塊鏈由眾多節(jié)點(diǎn)共同組成一個(gè)端到端的網(wǎng)絡(luò)，不存在中心化的設(shè)備和管理機(jī)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)交換通過數(shù)字簽名技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，無需人為式的互相信任，只要按照既定的規(guī)則進(jìn)行。節(jié)點(diǎn)間也無法欺騙其他節(jié)點(diǎn)。因?yàn)檎麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)都是去中心化的，每個(gè)人都是參與者，每個(gè)人都有話語權(quán)。

二，共識(shí)機(jī)制——統(tǒng)籌節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)處理

其次，因?yàn)榉植际劫~本去中心化的特點(diǎn)，決定了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)分布式的結(jié)構(gòu)，每個(gè)人都可以自由的加入其中，共同參與數(shù)據(jù)的記錄，但與此同時(shí)，就衍生出來令人頭疼的“拜占庭將軍”問題，即網(wǎng)絡(luò)中參與的人數(shù)越多，全網(wǎng)就越難以達(dá)成統(tǒng)一，于是就需要另一套機(jī)制來協(xié)調(diào)全節(jié)點(diǎn)賬目保持一致，共識(shí)機(jī)制就制定了一套規(guī)則，明確每個(gè)人處理數(shù)據(jù)的途徑，并通過爭奪記賬權(quán)的方式來完成節(jié)點(diǎn)間的意見統(tǒng)一，最后誰取得記賬權(quán)，全網(wǎng)就用誰處理的數(shù)據(jù)。所以共識(shí)機(jī)制在區(qū)塊鏈中起到了統(tǒng)籌節(jié)點(diǎn)的行為，明確數(shù)據(jù)處理的作用。

任何人都可以參與到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，每一臺(tái)設(shè)備都能作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都允許獲得一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫，節(jié)點(diǎn)間都有一套共識(shí)機(jī)制，通過競爭，計(jì)算，共同維護(hù)整個(gè)區(qū)塊鏈，任一節(jié)點(diǎn)失效，其余節(jié)點(diǎn)仍能正常工作。相當(dāng)于認(rèn)可你的游戲規(guī)則，比特幣有比特幣的共識(shí)機(jī)制，全球認(rèn)可就可以參與比特幣挖礦，因?yàn)槟阏J(rèn)可了它的共識(shí)機(jī)制，也可理解為認(rèn)可它的游戲規(guī)則。比特幣的規(guī)則就是進(jìn)行龐大的運(yùn)算，誰先算出來就給誰獎(jiǎng)勵(lì)POW。

備注：共識(shí)機(jī)制跟PoW、PoS、DPoS這些相比，優(yōu)缺點(diǎn)是什么?

PoW即工作量證明，這是一種非常巧妙的方法，它的優(yōu)點(diǎn)是：

• 算法簡單，容易實(shí)現(xiàn);

• 節(jié)點(diǎn)間無需交換額外的信息即可達(dá)成共識(shí);

• 破壞系統(tǒng)需要投入極大的成本;

它的缺點(diǎn)也非常明顯：

• 浪費(fèi)能源;

• 區(qū)塊的確認(rèn)時(shí)間難以縮短;

• 新的區(qū)塊鏈必須找到一種不同的散列算法，否則就會(huì)面臨比特幣的算力攻擊;

• 容易產(chǎn)生分叉，需要等待多個(gè)確認(rèn);

• 永遠(yuǎn)沒有最終性，需要檢查點(diǎn)機(jī)制來彌補(bǔ)最終性

PoS即權(quán)益證明，它將PoW中的算力改為系統(tǒng)權(quán)益，擁有權(quán)益越大則成為下一個(gè)記賬人的概率越大。這種機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是不像Pow那么費(fèi)電，但是也有不少缺點(diǎn)：

• 沒有專業(yè)化，擁有權(quán)益的參與者未必希望參與記賬;

• 容易產(chǎn)生分叉，需要等待多個(gè)確認(rèn);

• 永遠(yuǎn)沒有最終性，需要檢查點(diǎn)機(jī)制來彌補(bǔ)最終性;

DPoS在PoS的基礎(chǔ)上，將記賬人的角色專業(yè)化，先通過權(quán)益來選出記賬人，然后記賬人之間再輪流記賬。這種方式依然沒有解決最終性問題。

DBFT(delegated BFT)是一種通用的共識(shí)機(jī)制模塊，提出了一種改進(jìn)的拜占庭容錯(cuò)算法，使其能夠適用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)。

DBFT是基于區(qū)塊鏈技術(shù)的一種協(xié)議。用戶可以將實(shí)體世界的資產(chǎn)和權(quán)益進(jìn)行數(shù)字化，通過點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行登記發(fā)行、轉(zhuǎn)讓交易、清算交割等金融業(yè)務(wù)的去中心化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。小蟻上可以發(fā)行中國《合同法》、《公司法》認(rèn)可的公司股權(quán)，不僅是數(shù)字貨幣圈，還包括主流互聯(lián)網(wǎng)金融。小蟻可以被用于股權(quán)眾籌、P2P網(wǎng)貸、數(shù)字資產(chǎn)管理、智能合約等。

這種共識(shí)機(jī)制是在Castro 和 Liskov提出的“實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法”(Practical Byzantine Fault Tolerance)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過改進(jìn)后使其能夠適用于 區(qū)塊鏈系統(tǒng)。拜占庭容錯(cuò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在分布式系統(tǒng)中，比如分布式文件系統(tǒng)、分布式協(xié)作系統(tǒng)、云計(jì)算等。dBFT主要做了以下改進(jìn)：

• 將C/S架構(gòu)的請求響應(yīng)模式，改進(jìn)為適合P2P網(wǎng)絡(luò)的對等節(jié)點(diǎn)模式;

• 將靜態(tài)的共識(shí)參與節(jié)點(diǎn)改進(jìn)為可動(dòng)態(tài)進(jìn)入、退出的動(dòng)態(tài)共識(shí)參與節(jié)點(diǎn);

• 為共識(shí)參與節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生設(shè)計(jì)了一套基于持有權(quán)益比例的投票機(jī)制，通過投票決定共識(shí)參與節(jié)點(diǎn)(記賬節(jié)點(diǎn));

• 在區(qū)塊鏈中引入數(shù)字證書，解決了投票中對記賬節(jié)點(diǎn)真實(shí)身份的認(rèn)證問題

為什么最終采用一種這樣的方案?

答：區(qū)塊鏈作為一種分布式賬本系統(tǒng)，其內(nèi)部的經(jīng)濟(jì)模型決定了，每一位參與者都可以無需信任其他的參與者，即所謂的去信任。拜占庭將軍問題正是描述了參與者之間如何在去信任的情況下達(dá)成共識(shí)，而拜占庭容錯(cuò)技術(shù)正是解決此類問題的方法。此外，區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境非常復(fù)雜，會(huì)面臨網(wǎng)絡(luò)延遲、傳輸錯(cuò)誤、軟件錯(cuò)誤、安全漏洞、黑客入侵等問題，還有各式各樣的惡意節(jié)點(diǎn)，而拜占庭容錯(cuò)技術(shù)正是可以容忍這些錯(cuò)誤的方案。

dBFT機(jī)制，是由權(quán)益來選出記賬人，然后記賬人之間通過拜占庭容錯(cuò)算法來達(dá)成共識(shí)，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：

• 專業(yè)化的記賬人;

• 可以容忍任何類型的錯(cuò)誤;

• 記賬由多人協(xié)同完成，每一個(gè)區(qū)塊都有最終性，不會(huì)分叉;

• 算法的可靠性有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明

缺點(diǎn)：

• 當(dāng)有1/3或以上記賬人停止工作后，系統(tǒng)將無法提供服務(wù);

• 當(dāng)有1/3或以上記賬人聯(lián)合作惡，且其它所有的記賬人被恰好分割為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)孤島時(shí)，惡意記賬人可以使系統(tǒng)出現(xiàn)分叉，但是會(huì)留下密碼學(xué)證據(jù);

以上總結(jié)來說，dBFT機(jī)制最核心的一點(diǎn)，就是最大限度地確保系統(tǒng)的最終性，使區(qū)塊鏈能夠適用于真正的金融應(yīng)用場景。比如我們哥倫布的共識(shí)機(jī)制DPOS+DBFT的共識(shí)機(jī)制。如果我們整個(gè)節(jié)點(diǎn)其中一個(gè)人或者一個(gè)設(shè)備關(guān)閉了，那么其他節(jié)點(diǎn)仍在正常工作，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系。但是如果騰訊的服務(wù)器關(guān)閉了，那所有人的微信打不開的，因?yàn)槟銢]有調(diào)取數(shù)據(jù)的地方了，這就是中心化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的一個(gè)區(qū)別。

三，密碼學(xué)——數(shù)據(jù)的安全，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的歸屬，不可篡改可追溯

此外數(shù)據(jù)進(jìn)入分布式數(shù)據(jù)庫中，也不是單純的打包進(jìn)來就沒事了，底層的數(shù)據(jù)構(gòu)架則是由區(qū)塊鏈密碼學(xué)來決定的，打包好的數(shù)據(jù)塊，會(huì)通過密碼學(xué)中哈希函數(shù)處理成一個(gè)鏈?zhǔn)降慕Y(jié)構(gòu)，后一個(gè)區(qū)塊包含前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，因?yàn)楣Ｋ惴ň哂袉蜗蛐?，抗篡改等特點(diǎn)，所以只在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)一旦上鏈就不可篡改，且可追溯，另外你的賬戶也會(huì)通過非對稱加密的方式進(jìn)行加密，進(jìn)而保證了數(shù)據(jù)的安全，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的歸屬。

單個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫的修改無法影響其他數(shù)據(jù)庫了。除了超過整個(gè)網(wǎng)絡(luò)51%的數(shù)據(jù)同時(shí)修改，這幾乎不可能發(fā)生。區(qū)塊鏈中的每一筆交易都通過密碼學(xué)方式與相鄰兩個(gè)區(qū)塊串聯(lián)，因此可以追溯到任何一筆交易的前世今生。這里就是區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，區(qū)塊頭和區(qū)塊體。密碼學(xué) 哈希值，時(shí)間戳，通過時(shí)間戳來決定它的順序，不會(huì)打亂。

這個(gè)原理運(yùn)作到我們的商業(yè)體系里邊，包括商品體系，我們所說的溯源，可以查詢到商品在哪里生產(chǎn)的，生產(chǎn)原材料是什么，從后往前一步一步查找到，因?yàn)槲覀冊诿孔鲆徊絼?dòng)作的同時(shí)把信息數(shù)據(jù)寫到區(qū)塊鏈的體系里，通過這個(gè)體系我就可以查找到是不是使用的這個(gè)原材料，是不是用這個(gè)工藝生產(chǎn)出來的。通過這樣一個(gè)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)達(dá)到我們共同相信它，這商品的確是這樣生產(chǎn)出來的，相信這是真的。

另外數(shù)據(jù)無法修改，如果想要修改要達(dá)到51%的人才可以，從股權(quán)上理解，擁有公司51%的股權(quán)在這個(gè)公司就有話語權(quán)。這只是一個(gè)可能性而已。為什么用區(qū)塊鏈技術(shù)比互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更歷害、更安全呢，因?yàn)樗植奸_了，如果你想要去修改里面的數(shù)據(jù)，作為黑客要找到所有記這個(gè)賬的計(jì)算機(jī)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都要修改，也許能很快找到其中一臺(tái)把它改掉，但很難把所有的改掉。

區(qū)塊鏈里所有的交易信息都是公開的，因此每一筆交易都對所有節(jié)點(diǎn)可見，由于節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間是去中心化的，所以節(jié)點(diǎn)間無需公開身份，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是匿名的。比如每臺(tái)算能機(jī)啟動(dòng)后，每臺(tái)算能機(jī)誰啟動(dòng)誰沒啟動(dòng)，我們相互間是不知道的，你可以在你家里開啟，這里有個(gè)多勞多得的問題。

四，智能合約——執(zhí)行 應(yīng)用

最后，可以在分布式賬本的基礎(chǔ)上，搭建應(yīng)用層面的智能合約。當(dāng)我們想要解決一些信任問題，可以通過智能合約，將用戶間的約定用代碼的形式，將條件羅列清楚，并通過程序來執(zhí)行，而區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)，則可以通過智能合約進(jìn)行調(diào)用，所以智通合約在區(qū)塊鏈中起到了數(shù)據(jù)執(zhí)行與應(yīng)用的功能。

智能合約可幫助您以透明、無沖突的方式交換金錢、財(cái)產(chǎn)、股份或任何有價(jià)值的物品，同時(shí)避免中間商的服務(wù)，甚至說智能合約將在未來取代律師這個(gè)職務(wù)。通過智能合約方式，資產(chǎn)或貨幣被轉(zhuǎn)移到程序中，程序運(yùn)行此代碼，并在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)驗(yàn)證一個(gè)條件，它會(huì)自動(dòng)確定資產(chǎn)是應(yīng)該去一個(gè)人還是回到另一個(gè)人，或者應(yīng)該立即退還給發(fā)送它的人或其組合。(自動(dòng)強(qiáng)制執(zhí)行，賴不了賬)與此同時(shí)，分散賬本也是存儲(chǔ)和復(fù)制文件，使其具有一定的安全性和不變性。

智能合約的特色

• 自治——取消中間人和第三方，你是達(dá)成協(xié)議的人; 沒有必要依賴經(jīng)紀(jì)人，律師或其他中間人來確認(rèn)。順便提一句，這也消除了第三方操縱的危險(xiǎn)，因?yàn)閳?zhí)行是由網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)管理的，而不是由一個(gè)或多個(gè)可能有偏見的個(gè)人可能犯錯(cuò)。

• 信任——您的文件在共享賬本上加密。有人無法說他們失去了它。

• 備份——想象一下，如果你的銀行失去了你的儲(chǔ)蓄賬戶。在區(qū)塊鏈上，你的每一個(gè)朋友都有你的背影。您的文檔被重復(fù)多次。

• 安全——密碼學(xué)，網(wǎng)站加密，保證您的文件安全。沒有黑客攻擊。事實(shí)上，這需要一個(gè)非常聰明的黑客來破解代碼并滲透。

• 速度——您通常不得不花費(fèi)大量的時(shí)間和文書工作來手動(dòng)處理文檔。智能合約使用軟件代碼來自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)，從而縮短了一系列業(yè)務(wù)流程的時(shí)間。

• 儲(chǔ)蓄節(jié)省成本——智能合約可以節(jié)省您的資金，因?yàn)樗麄兲蕴酥虚g人。舉例來說，你必須付公證人見證你的交易。

• 準(zhǔn)確性——自動(dòng)化合同不僅更快，更便宜，而且還避免了手工填寫表格所產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

描述智能合約的最佳方式是將該技術(shù)與自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行比較。通常，你會(huì)去找律師或公證人，付錢給他們，等你拿到文件。通過智能合約，您只需將一個(gè)比特幣放入自動(dòng)售貨機(jī)(例如分類賬)，并將您的托管，駕駛執(zhí)照或任何東西放入您的賬戶。更重要的是，智能合約不僅以與傳統(tǒng)合同相同的方式定義協(xié)議的規(guī)則和處罰，還自動(dòng)執(zhí)行這些義務(wù)。

智能合約與區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈最好的一點(diǎn)是，因?yàn)樗且粋€(gè)分散的系統(tǒng)，存在于所有允許的當(dāng)事方之間，所以不需要支付中間人(中間人)，它可以節(jié)省您的時(shí)間和沖突。區(qū)塊鏈存在問題，但與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，它們的評級(jí)，無可否認(rèn)，速度更快，更便宜，更安全，這也是銀行和政府轉(zhuǎn)向它們的原因。而利用區(qū)塊鏈技術(shù)的特性而應(yīng)用于智能合約，將可以更便捷的提高工作生活中的各種合約。

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