第000篇 - 一步一步了解区块链技术

来源：春哥个人博客
作者：©黎跃春：JS全栈工程师，区块链、高可用架构技术爱好者

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区块链技术是新的互联网？

比特币的创始人是Satoshi Nakamoto，一个叫中本聪的极客高手。区块链技术源于比特币，它是一个无比巧妙的发明。从比特币诞生至今不断的演进与成熟，区块链也逐渐演变成更大的东西，并且慢慢的应用的各种产品中，每个人都在问的主要问题是：什么是Blockchain？什么是区块链？

通过允许数字信息被分发但不被复制，区块链技术创造了新型互联网的一代革命。比特币最初是针对数字货币而设计的，科技界正在为该技术寻找其他潜在用途。

比特币被称为数字货币，有一个很好的原因。迄今为止，该货币的总价值接近90亿美元。并且区块链可以使其他东西价值化。像互联网（或你的车），你不需要知道区块链如何使用它。但是，有了这项新技术的基础知识，显示出它被认为是革命性的。所以，春哥希望你喜欢这篇指南 - 什么是区块链技术？

什么是区块链技术？

参考文档：Don & Alex Tapscott, authors Blockchain Revolution (2016)

“区块链是一个不可破坏的经济交易分布式账本，可以被编程为不仅记录金融交易，而且记录几乎所有的价值。”

一个分布式数据库

绘制一个跨计算机网络复制数千次的电子表格。然后想像这个网络是为了定期更新这个电子表格而设计的，现在你对区块链有了基本的了解。

在区块上存储的信息作为一个共享和不断协调的数据库存在。这是使用具有明显好处的网络的一种方式。区块链数据库不单独存在某一个位置，这意味着它保存的记录是真正公开的，易于验证的。没有一个集中版本的数据库可供黑客破坏。同时由数以百万计的电脑持有，互联网上的任何人都可访问其数据。

区块链应用于Google文档

参考文档：Explaining the Blockchain via a Google Docs Analogy

与协作共享文档的传统方式是将Microsoft Word文档发送给另一个收件人，并要求他们对其进行修改。这种情况的问题是，您需要等待收到返回副本才能看到或进行其他更改，因为您被锁定不编辑它，直到另一个人完成你才可以编辑。这就是数据库今天的工作，两个人不能同一时刻修改同一条记录。银行如何维持货币余额和转账方式？他们在进行转移时会短暂锁定访问（或减少余额），然后更新对方，然后重新打开访问权限（或再次更新）。通过Google文档（或Google表格），双方可以同时访问同一文档，该文档的单一版本总是对他们都可见。它就像一个共享的分布式数据库，但它是一个共享文档。分发的部分在分享涉及一些人时发挥作用。

想象一下法律文件的的使用方式如果能够通过共享来协作使用。而不是彼此传递，失去版本的跟踪，也不是与其他版本同步，为什么不能所有商业文档被共享而不是来回转移？这么多类型的合同对于这种工作流是非常理想的。你也许不需要区块链来共享文档，但共享文档类比确实非常强大。

区块链耐久性和稳健性

区块链技术就像互联网一样，具有内置的稳健性。通过存储其网络上相同信息的块，区块链不能：

由任何单一实体控制。
没有单点故障。

比特币是在2008年发明的。从那时起，比特币区块链已经开始正常运行且没有明显的中断。（到目前为止，与比特币相关的任何问题都是由于黑客或管理不善造成的，换句话说，这些问题来自不良意图和人为错误，而不是基本概念的缺陷。）

近30年互联网本身已被证明是持久的。这对于区块链技术是个好兆头，因为它继续开发的跟踪记录。

“作为革命者，Blockchain真的是一个让每个人都达到最高责任度的机制。没有更多的错误交易，人为或机器错误，甚至没有经过有关各方同意的交易。除了别的以外，Blockchain帮助的最关键的领域是通过记录事务的有效性来保证事务的有效性，不仅在主寄存器上，而且还通过连接的分布式寄存器系统进行记录，所有这些都通过安全的验证机制连接起来。”

– Ian Khan, TEDx Speaker - Author - Technology Futurist

透明性和不被破坏性

块链网络处于共识状态，每十分钟自动检查一次。一种数字价值的自我审计生态系统，网络将每10分钟发生的一切事务进行调和。这些交易的每一组都被称为块。由此产生两个重要的属性：

透明性

数据嵌入在整个网络中，按照定义它是公开的。

它不会被破坏

改变块上的任何信息单元将意味着使用大量的计算能力来覆盖整个网络。

在理论上，这是可能的。实际上，这不太可能发生。例如，控制系统捕获比特币也将有破坏其价值的作用。

“Blockchain解决了操纵问题。当我在西方演讲的时候，人们说他们信任Google，Facebook或者他们的银行。但是世界其他地方并不相信组织和公司 - 我的意思是非洲，印度，东欧或俄罗斯。这与这个地方是否富有没关系。 Blockchain的机会在尚未达到这个水平的国家中是最高的。“

Vitalik Buterin, inventor of Ethereum

节点网络

一个被叫做计算节点的网络构成了区块链。

Node：（计算机连接使用执行验证和转播交易的客户端的区块网络）将得到一个区块副本，该块将在加入区块链网络时自动被下载。

所有节点在一起创造了一个强大的二级网络，这个二级网络有一个能让互联网发挥超级作用的愿景。

每个节点都是区块的管理员，并自动加入网络（在这个意义上说，网络是分散的）。但是，每个人都有积极参与网络：赢得比特币的机会。

节点据说是挖矿比特币，但这个词是不正当的。事实上，每个人都争取通过解决计算谜题来赢得比特币。比特币是原始设想的块链的存在理由。现在被认为是该技术的许多潜在应用中的第一个。

估计有700种比特币式加密货币（可交换值令牌）已经可用。此外，原始块链概念的一系列其他潜在尝试目前正在测试或正在开发中。

“比特币与传真机具有相同的特征。一台传真机是门禁。每个人都有传真机的世界是非常有价值的事情。“

Larry Summers, Former US Secretary of the Treasury

去中心化

按照设计，区块链是一种去中心化的技术。

任何一次交易或改变都是发生在整个区块链网络中。一些重要的意义即是源于此。通过创建一种新的方式来验证传统商业的交易详情可能已经变得不再必要。例如：股票市场在区块链上几乎同步，或者可以使得类似于土地注册表的记录完全公开。去中心化已经成为现实。

全球计算机网络使用区块链技术来共同管理、记录比特币交易的数据库。就是说，比特币是由其网络管理的，而不是任何一个中央权威机构。去中心化意味着网络以用户对用户（或对等）为基础进行操作。这种形式的大规模合作成为可能，刚刚开始被验证。

“我认为去中心化网络将是下一个巨大的技术浪潮。”

Melanie Swan, author Blockchain: Blueprint for a New Economy (2015)

谁将使用区块链？

作为网络的基础设施，你不需要了解区块链在你生活中的作用。

目前，金融行业为区块链技术提供了很好的用例。例如：国际汇款。世界银行估计，2015年发生了超过4300亿美元的汇款。目前对区块链开发人员的需求量很大。

对这些交易的类型来说，区块链会潜在的砍掉中间商。通过采用桌面形式的GUI(用户图形界面)来为个人计算机公开访问。类似的，为区块链设计的最常用的GUI是一个叫钱包的应用程序 - 人们用它来购买Bitcoin的东西，并将其与其他加密货币一起存储。

在线交易与身份验证过程密切相关。很容易想象，钱包应用程序将在未来几年内转变为包括其他类型的身份管理。

“网络身份和声誉将会去中心化。我们将拥有属于我们的数据。“

William Mougayar, author The Business Blockchain: Promise, Practice, and Application of the Next Internet Technology (2016)

Blockchain和增强的安全性

通过在其网络上存储数据，区块链消除了数据集中存在的风险。

其网络缺乏计算机黑客可以利用的集中点漏洞。今天的互联网具有每个人都熟悉的安全问题。我们都依靠用户名/密码系统在线保护我们的身份和资产。区块链安全方法使用加密技术。

加密的基础是通过一个叫做公共和私人的钥匙。公钥(一个很长的随机生成的数字字符串) 是区块上的用户地址。通过网络发送的比特币得到的记录属于该地址。私钥就像一个密码，它的所有者可以访问他们的比特币或者其他数字资产。将您的数据存储在区块上，它是不会被破坏的。这确实是真的，虽然为了保护你的资产需要通过打印出来保护好你的私钥，创建所谓的纸钱包。

二级网络

使用区块链技术，Web获得了新的功能层。

用户已经可以直接交易 - 2016年的比特币交易平均每天超过20万美元。伴随着块式新互联网业务带来的额外安全性正在顺利地剥离传统的金融机构。

高盛认为，区块链技术具有巨大的潜力，特别是优化清算和结算，并可能代表每年高达60亿美元的全球储蓄。

2017将是区块链技术的关键一年。许多创业公司将通过提供产品市场需求/价值或由于现金流失而开始创造收入。换句话说，2017年应该是更多地实施使用区块链技术的产品的一年，而更少谈论区块链技术是可以洒在一切之上的神奇的小精灵尘埃。当然，从客户的角度来看，这一点并不明显，因为随着功能的不断改善，人们对生活的兴趣也越来越大。我个人很熟悉一些即将推出的大规模区块链技术用例。 2017年应该代表的这个实施阶段是更大程度上采用区块链技术的关键一步，因为它将允许怀疑者看到功能，而不仅仅是听到它的承诺。

George Howard, Associate Professor Brown University, Berklee College of Music and Founder of George Howard Strategic

Blockchain一个新的Web 3.0？

区块链为互联网用户提供了创造价值和认证数字信息的能力。会产生什么新业务应用程序？

智能合约

分布式记账使得能够在符合指定条件时执行简单合同的编码。Ethereum是一个专门为实现这一可能性而开发的开源块链项目。尽管如此，在它的早期阶段，Ethereum有可能在真正世界变化的规模上验证区块链的可用性。

在技术当前的发展水平上，智能合同可以被编程为执行简单的功能。例如，当金融工具符合某些基准时，衍生产品可以支付，使用区块链技术，Bitcoin可以实现自动付款。

分享经济

像Uber和滴滴这样的公司蓬勃发展，分享经济已经取得了成功。然而，目前，想要分享履行共享服务的用户必须依靠像Uber这样的中介。通过实现对等支付，该区块开启了双方之间直接互动的大门 - 真正地实现了去中心化的共享经济。

早期的例子，OpenBazaar使用区块链来创建一个对等eBay。将应用程序下载到计算设备上，您可以与OpenBazzar供应商进行交易，而无需支付交易费用。协议的无规则精神意味着个人声誉对于商业互动将比目前在eBay上更为重要。

众筹

像Kickstarter和Gofundme这样的众筹平台正在为新兴的同行经济进行先进的工作。这些网站的普及表明人们希望在产品开发中有直接的发言权。区块链将这个兴趣提高到一个新的水平，潜在地创造了大量的风险投资基金。

在2016年，一个这样的实验，即以爱心为基础的DAO（权力下放自治组织）在短短两个月内众筹了惊人的2亿美元。参与者购买了“DAO令牌”，允许他们对智能合同风险投资进行投票（投票权与其持有的DAO数量成比例）。随后的项目资金遭到破坏，证明该项目没有进行适当的尽职调查，造成灾难性的后果。无论如何，DAO实验表明，该块有潜力开创“经济合作的新范式”。

治理

通过使结果完全透明和公开访问，分布式数据库技术可以使选举或任何其他形式的投票获得透明度。基于Ethereum的智能合同有助于自动化流程。

应用程序，会议室，使组织化决策发生在区块上。实际上，这意味着在管理数字资产，股权或信息时，公司治理将变得完全透明和可验证。

供应链审计

消费者越来越想知道公司对其产品的道德声明是真实的。分布式分类帐提供了一种简单的方式来证明我们购买的东西的背景是真实的。透明度带有日期和位置的基于块的时间戳，例如对应于产品编号的伦理钻石。

位于英国的Provenance为一系列消费品提供供应链审核。利用Ethereum区块链，Provenance试点项目确保日本寿司餐厅销售的鱼已经在印度尼西亚的供应商可持续收获。

文件存储

在互联网上去中心化文件存储带来明显的好处。在整个网络中分发数据可以保护文件免遭黑客入侵或丢失。

行星文件系统（IPFS）可以很容易地概括分布式网络的运行方式。类似于Bittorrent在互联网上移动数据的方式，IPFS摆脱了对集中的客户端 - 服务器关系（即当前Web）的需求。由完全分散网站组成的互联网有可能加快文件传输和流媒体时间。这样的改进不仅方便。这是网络目前重载的内容传送系统的必要升级。

预测市场

对事件概率的预测的众包被证明具有高度的准确性。平均意见取消了歪理判断的未经审查的偏见。根据事件结果支付的预测市场已经活跃。区块链是一种“智慧的人群”技术，无疑将在未来几年内找到其他应用。

然而，在Beta版中，预测市场应用Augur可以为现实世界事件的结果提供分享。参与者可以通过购买正确的预测来赚钱。在正确结果中购买的股票越多，支付就越高。由于资金投入少（一美元），任何人都可以提出问题，根据预测结果创造市场，并收集市场产生的所有交易费用的一半。

保护知识产权

Mycelia使用块链来创建一个对等音乐分发系统。 Mycelia由英国歌手 - 创作者Imogen Heap创立，让音乐家直接向观众销售歌曲，以及向制片人发放许可证样本，并向歌曲作者和音乐家分发版税，所有这些功能都通过智能合同进行自动化。区块分发能力以小数加密的金额支付（微支付）表明，这种用例对于块链有很大的成功机会。

物联网（IoT）

什么是物联网？对某些类型的电子设备的网络控制管理 - 例如监视存储设备中的空气温度。智能合同使远程系统管理的自动化成为可能。软件，传感器和网络的组合有助于对象和机制之间的数据交换。结果提高了系统效率，并提高了成本监控。

制造业，科技和电讯业最大的厂商正在争夺物联网的统治地位。认为三星，IBM和AT＆T。现有基础设施的自然扩展由现任公司控制，物联网应用将从机械部件的预测性维护到数据分析以及大规模自动化系统管理等领域。

邻里微电网

块链技术能够购买和销售邻里微电网产生的可再生能源。当太阳能电池板产生过剩的能量时，基于Ethereum的智能合约将自动重新分配。类似类型的智能合约自动化将具有许多其他应用，因为物联网成为现实。

Consensys位于布鲁克林，是全球最重要的公司之一，正在为Ethereum开发一系列应用。他们正在合作的一个项目是Transactive Grid，与分布式能源装备LO3合作。目前正在运行的原型项目使用Ethereum智能合同来自动监测和重新分配微电网。这种所谓的“智能电网”是IoT功能的早期例子。

身份管理

在网络上需要更好的身份管理。验证您的身份的能力降低在线发生的金融交易的隐患。但是，网络商务所带来的安全隐患的补救办法是不完美的。分布式分类帐提供增强的方法来证明您是谁，以及将个人文档数字化的可能性。拥有安全身份对于在线互动也是重要的，例如在共享经济中。毕竟，良好的信誉是在线交易的最重要条件。

开发数字身份标准被证明是一个非常复杂的过程。除了技术挑战之外，通用的在线身份解决方案需要私营机构和政府之间的合作。此外，需要在不同的国家进行法律制度的导航，问题变得十分困难。互联网上的电子商务目前依赖于SSL证书（小绿色锁），用于网络上的安全交易。 Netki是一个希望为区块链创建SSL标准的创业公司。 Netki最近宣布了350万美元的种子，Netki在2017年初将推出产品。

反洗钱（AML）和充分了解你的客户（KYC）

反洗钱（AML）和充分了解您的客户（KYC）在区块链应用这块有很大的开发潜力。目前，金融机构必须为每位新客户执行劳动密集型多步骤流程。通过跨机构客户验证可以减少KYC成本，同时增加监控和分析的有效性。

启动Polycoin有一个涉及分析交易的AML / KYC解决方案。被认定为可疑的交易转交给合规官。 Tradle正在开发一个名为Trust in Motion（TiM）的应用程序。作为“KYC的Instagram”，TiM允许客户拍摄关键文件（护照，公用事业帐单等）的快照。一旦经过银行的验证，这些数据被加密地存储在区块上。

数据管理

今天，为了交换大家的个人资料，人们可以免费使用Facebook等社交媒体平台。将来，用户将能够管理和销售其在线活动产生的数据。因为它可以容易地以小数量的分发，比特币（或类似的东西）很可能是用于这种类型的交易的货币。

麻省理工学院项目Enigma了解到，用户隐私是创建个人数据市场的关键前提。 Enigma使用加密技术来允许单个数据集在节点之间分割，同时在整个数据组上运行批量计算。数据碎片也使Enigma可扩展（不像那些在每个节点上复制数据的区块链解决方案）。

土地所有权登记

作为可公开访问的分布式账本，区块链可以使各种记录更有效率。属性标题就是一个例子。他们往往容易受欺诈，以及管理费用高昂和劳动密集。

一些国家正在进行以封锁为基础的土地登记项目。洪都拉斯是第一个在2015年宣布这一举措的政府，尽管该项目目前的状况不明确。今年，格鲁吉亚共和国与Bitfury集团达成协议，开发了一个区块链产权制度。据报道，高调的经济学家和产权倡导者Hernando de Soto将就该项目提供建议。最近，瑞典宣布正在试验一个块式的财产申请。

股票交易

股票结算增加效率的潜力为股票交易中的区块结构提供了强有力的用例。执行点对点时，交易确认变得几乎瞬间（而不是花三天时间清算）。潜在地，这意味着中介机构（如结算所，审计师和监管人）被从过程中移除。

许多股票和商品交易所都是为其提供的服务提供原始形式的封锁应用程序，包括澳大利亚证券交易所（澳大利亚证券交易所），德意志交易所（德国法兰克福证券交易所）和JPX（日本交易所集团）。纳斯达克的Linq是私人市场交易的平台（通常在IPO前创业公司和投资者之间），这是该地区公认的先行者最为高调。与积木科技公司Chain的合作，Linq宣布在2015年完成其首次股票交易。纳斯达克近日宣布，开发一项针对爱沙尼亚股票代理投票的试用块链项目。

“2016年是区块链传统理论获得普遍接受的一年，但仍然在理论上，大型球员在圈中挥之不去，等待着看谁将首发。随着年底的到来，封锁技术正在接近转轨，进入小规模商业能力的境地。总体而言，2017年将是经过深思熟虑和资金充足的概念证明的一年，有几个项目实现收益正面。风险投资将继续大幅增长，但低于我们在2016年和2015年的预期。我预计通过收购预测一两个退出。“

– Judd Bagley Director of Communications at Overstock.com and Chief Evangelist at t0.com

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