区块链技术与应用相关概念

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前言

区块链是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新技术，它提供了一种去中心化的、无需信任积累的信用建立范式，目前已经引起金融行业、科研机构、政府部门和投资公司的高度重视与广泛关注。区块链技术通过建立一个共同维护且不可被篡改的数据库来记录过去的所有交易记录和历史数据，所有的数据都是分布式存储且公开透明的。在这种技术下，任何互不相识的网络用户都可以通过合约、点对点记账、数字加密等方式达成信用共识，而不需要任何的中央信任机构。在这种技术下，我们可以建立数字货币、数字资产、智能财产以及智能合约等

一、区块链基础概念

1.1 区块链历史

1.2 区块链和区块的定义

• 关于区块链没有统一的定义，综合来看，区块链就是基于区块链技术形成的公共数据库（或称公共账本）
• 块链技术是指多个参与方之间基于现代密码学、分布式一致性协议、点对点网络通信技术和智能合约编程语言等形成的数据交换、处理和存储的技术组合。同时，区块链技术本身仍在不断发展和演化中。

1.3 区块链分类

• 区块链可以分为：公开链（Pu bl ic Block ch ain ）、联盟链（Con sort iu mBlock ch ain ）和私有链（Privat e Block ch ain ）。从链与链的关系来分，可以分为主链和侧链

1.4 区块链价值

• 简化流程，提升效率。由于区块链技术是参与方之间通过共享共识的方式建立的公共账本，形成对网络状态的共识，因此区块链中的信息天然就是参与方认可的、唯一的、可溯源、不可篡改的信息源，因此原来许多重复验证的流程和操作就可以简化，甚至消除，例如银行间的对账、结算、清算等，从而大幅提升操作效率。
• 降低交易对手的信用风险。与传统交易需要信任交易对手不同，区块链技术可以使用智能合约等方式，保证交易多方自动完成相应义务，确保交易安全，从而降低对手的信用风险。
• 减少结算或清算时间。由于参与方的去中心化信任机制，区块链技术可以实现实时的交易结算和清算，实现金融“脱媒”，从而大幅降低结算和清算成本，减少结算和清算时间，提高效率
• 增加资金流动性，提升资产利用效率。区块链的高效性，以及更短的交易结算和清算时间，使交易中的资金和资产需要锁定的时间减少，从而可以加速资金和资产的流动，提升价值的流动性。
• 提升透明度和监管效率，避免欺诈行为。由于区块链技术可以更好地将所有交易和智能合约进行实时监控，并以不可撤销、不可抵赖、不可篡改方式留存，方便监管机构实现实时监控和监管，也方便参与方实现自动化合规处理，从而提升透明度，避免欺诈行为，更高效地实现监管

1.5 区块链应用领域

• 金融领域的结算和清算
• 数字货币
• 跨境支付
• 财产保险

1.6 区块链特点

• 区块链的特点：去中心化、防篡改、防丢失、易溯源

1.7 区块链关键技术

• 共识机制:
  • Pow:工作量证明
  • PoS：权益证明
  • DPoS:委任权益证明、
  • PBFT：实用拜占庭容错算法
• 智能合约：
  • 智能约是指一种计算机协议，这类协议一旦制定和部署就能实现自我执行（sel f -ex ecu t in g ）和自我验证（sel f -veri f y in g ），而且不再需要人为的干预。
  • 从技术角度来说，智能合约可以被看作一种计算机程序，这种程序可以自主地执行全部或部分和合约相关的操作，并产生相应的可以被验证的证据，来说明执行合约操作的有效性。
• 安全技术:
  • 哈希算法
  • 非对称加密算法(RSA、ECC)
• 其它主流区块链平台：以太坊、超级账本、Corda、梧桐链

二、比特简介

2.1 比特币诞生

• 比特币的概念由中本聪（化名）在2008年提出。接着，中本聪以开放、对等、共识、直接参与的理念为基础，并结合开源软件和密码学的理论，在基于P2P对等网络和分布式数据库的平台上，成功开发出用于比特币发行、交易和账户管理的系统。2009年1月3日50个比特币问世。

2.2 比特币底层机制

• 去中心化，P2P分布式数字货币系统
• 共识机制-POW工作量证明
• 非对称加密算法-数字签名
• 区块链账本技术

2.3 比特币特性

• 硬通货-跨境交易
• 易携带-只需一个私钥
• 隐秘性-只暴露钱包地址
• 无货币超发

2.4 比特币产生

• 比特币由矿工挖矿产生
• 生成的比特币被记录在矿工的名下
• 比特币通过矿工的公钥哈希值锁定
• 比特币通过交易(UTXO)在节点之间转移
• UTXO-未花费的交易

2.5 UTXO

UTXO(unspent transaction output)：未花费交易输出，比特币的交易都是基于UTXO上的，即交易的输入是之前交易未花费的输出，这笔交易的输出可以被当做下一笔新交易的输入；

• 比特币拥有者的公钥锁定（加密）的一个数字
• UTXO就是比特币，比特币系统中只有UTXO，没有比特币，也没有余额的概念，只有分散到区块链里的UTXO，钱包中的“余额”是通过计算得来 ，UTXO是交易的基本单元，不能再分割
• 新的UTXO由挖矿或交易产生
• 挖矿奖励属于一个特殊的交易（称为coinbase交易），可以没有输入。
• UTXO存在全节点的数据库里
• 转账交易消耗自己的UTXO，同时生产新的UTXO，并用接收者的公钥锁定

作者：张凯_9908
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来源：简书
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2.6 交易模型

• 交易输出（UTXO）

  • 锁定的比特币数量
  • 锁定脚本（用接受者的公钥哈希）

• 交易输入（UTXO + 解锁脚本）

  • 解锁脚本（发送者的签名和公钥）

• 签名：对发送者和接受者的公钥哈希以及整个交易签名

• 算法处理流程：挖矿和 记账的过程

• 比特币 官网：官网

三、学习资料

• 基础概念学习视频视频教程
• 相关白皮书
  • 链接：https://pan.baidu.com/s/1pzTwC_DP9uwG7ibnQCCYPQ
    提取码：p09m
• 博客专栏区块链技术与应用

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