什么是区块链

区块链blockchain，最初是一个块链，块被使用链接加密。每个块包含一个密码散列先前块的一个时间戳和交易数据（通常表示为了Merkle树）。

通过设计，区块链可以抵抗数据的修改。它是“一种开放的，分布式的分类账，能够以可验证和永久的方式有效地记录双方之间的交易”。[7]为了用作分布式分类帐，一个blockchain通常由管理对等网络的网络共同地粘附到协议用于节点间通信和验证新块。一旦记录，任何给定块中的数据不能在不改变所有后续块的情况下追溯地改变，这需要网络多数的共识。尽管区块链记录不是不可更改的，但区块链可能被认为是安全的设计，并举例说明了高分布式计算系统拜占庭容错。因此，已经通过区块链声称了分散的共识。

Blockchain通过使用姓名的人（或一群人）发明聪中本聪在2008年担任公共事务总帐的的cryptocurrency比特币。Satoshi Nakamoto的身份不明。用于比特币的区块链的发明使其成为解决双重支出问题的第一种数字货币，而不需要可信任的权威机构或中央服务器。比特币设计启发了其他应用，和公众可读的区块链被加密货币广泛使用。区块链被认为是一种支付轨道。[9]私人区块链已被提议用于商业用途。像Computerworld这样的消息来源称这种区块链的营销没有适当的安全模型。

历史

1991年Stuart Haber和W. Scott Stornetta描述了加密安全链块链的第一项工作。他们希望实现一个文档时间戳无法被篡改的系统。1992年，Bayer，Haber和Stornetta将Merkle树纳入设计，通过允许将多个文件证书收集到一个区块中来提高其效率。

第一个区块链是由一个人（或一群人）在2008年被称为Satoshi Nakamoto概念化的.Nakamoto使用类似Hashcash的方法在链中添加块而不要求它们被信任签名，从而改进了设计。派对。该设计于次年由Nakamoto实施，作为加密货币比特币的核心组成部分，它作为网络上所有交易的公共分类账。

2014年8月，比特币区块链文件大小（包含网络上发生的所有交易记录）达到20 GB（千兆字节）。2015年1月，规模增长到近30 GB，从2016年1月到2017年1月，比特币区块链的规模从50 GB增长到100 GB。

在Satoshi Nakamoto的原始论文中单独使用了块和链这两个词，但最终在2016年之前被推广为单个词，区块链。

在区块链上运行的智能合约，例如“创建[e]发票，当货物到达时自行支付发票或共享证书，如果利润达到一定水平，则会自动向其所有者发送股息。”要求离线oracle根据需要与区块链交互的时间或市场条件访问任何“外部数据或事件”。

根据埃森哲的的应用创新扩散理论认为，blockchains在2016年获得金融服务中的13.5％的采用率，从而达到早期采用阶段。行业贸易团体于2016年加入创建全球区块链论坛，这是数字商会的一项倡议。

在2018年5月，Gartner发现只有1％的CIO表示他们的组织中采用了任何类型的区块链，只有8％的CIO在短期“计划或[看待]积极的区块链实验”。

结构体

区块链是分散的，分布式的和公共的[不一致的]数字分类帐，用于记录许多计算机上的事务，这样任何涉及的记录都不能追溯地改变，而不需要改变所有后续块。这允许参与者独立且相对便宜地验证和审计交易。区块链blockchain数据库自主地使用受管理的对等网络的网络和分布式时间戳服务器。他们认证通过大规模协作搭载集体自我利益。这种设计有利于稳健的工作流程，参与者对数据安全的不确定性是微不足道的。区块链的使用消除了数字资产无限再现性的特征。它确认每个价值单位只转移一次，解决了长期存在的双重支出问题。区块链已被描述为价值交换协议。区块链可以保留所有权，因为在正确设置以详细说明交换协议时，它会提供强制要约和接受的记录。

块

块保存批量散列并编码到Merkle树中的有效事务。[1]每个块包括区块链中先前块的加密哈希，将两者连接起来。链接的块形成链。[1]这个迭代过程确认了前一个块的完整性，一直回到原始的创世块。

有时可以同时生成单独的块，从而创建一个临时的fork。除了基于哈希的安全历史记录之外，任何区块链都有一个指定的算法，用于对历史记录的不同版本进行评分，以便可以选择具有较高分数的分区。未选择包含在链中的块称为孤立块。[21]支持数据库的同行不时会有不同版本的历史记录。他们只保留他们所知道的最高得分的数据库版本。每当对等体获得更高得分的版本（通常是添加了单个新块的旧版本）时，它们会扩展或覆盖自己的数据库并将改进重新传输给其对等体。绝不保证任何特定条目将永远保留在历史的最佳版本中。区块链通常被构建为将新区块的分数添加到旧区块上，并且被激励用新区块扩展而不是覆盖旧区块。因此，条目被取代的概率呈指数下降[22]，因为更多的块建立在它之上，最终变得非常低。[1][23]：ch。08[24]例如，比特币使用工作量证明系统，其中具有最多累积工作量证明的链被网络认为是有效的。有许多方法可用于证明足够的计算水平。在区块链内，计算是冗余地执行而不是以传统的分离和并行方式执行。[25]

阻止时间

该块的时间是花费在网络上产生的blockchain一个额外块的平均时间。一些区块链每五秒创建一个新区块。在块完成时，包含的数据变得可验证。在加密货币中，这实际上是在交易发生时，因此较短的块时间意味着更快的交易。以太坊的阻止时间设置为14到15秒，而比特币则为10分钟。

硬叉

此部分transcluded从叉（blockchain）。

一个硬叉是一个规则的改变使得软件按照老规矩将看到根据新的规则无效产生的块验证。在硬分叉的情况下，所有意图按照新规则工作的节点都需要升级其软件。

如果一组节点继续使用旧软件而其他节点使用新软件，则可能发生拆分。例如，以太坊已经硬化了“整体”投资者的DAO，这个投资者因利用其代码中的漏洞而受到攻击。在这种情况下，fork导致创建以太坊和以太坊Classic链的分裂。在2014年，Nxt社区被要求考虑一个硬分叉，这将导致区块链记录的回滚，以减轻主要加密货币交易所盗窃5000万NXT的影响。硬叉提案遭到拒绝，部分资金在谈判和赎金支付后得以恢复。或者，为防止永久性拆分，使用新软件的大多数节点可能会返回旧规则，就像2013年3月12日比特币拆分一样。

分权

通过在对等网络中存储数据，区块链消除了集中保存数据所带来的许多风险。[1]分散式区块链可以使用ad-hoc消息传递和分布式网络。

点对点区块链网络缺乏计算机破解者可以利用的集中漏洞点;同样，它有没有中央点故障。区块链安全方法包括使用公钥加密。：5甲公钥（数字的长，随机寻找串）是在blockchain的地址。通过网络发送的价值代币被记录为属于该地址。一个私钥就像是给它自己的数字资产或手段的所有者获得与blockchains现在支持各种功能，否则交互的密码。存储在区块链上的数据通常被认为是不可摧毁的。

分散系统中的每个节点都有一个区块链副本。通过海量数据库复制[8]和计算信任来维护数据质量。没有集中的“官方”副本，并且没有任何用户比任何其他用户更“信任”。使用软件将交易广播到网络。消息以尽力而为的方式传递。挖掘节点验证事务，将它们添加到它们正在构建的块中，然后将完成的块广播到其他节点。：ch。08区块链使用各种时间戳方案，例如工作量证明，序列化更改。其他共识方法包括股权证明。[21]分散式区块链的增长伴随着集中化的风险，因为处理大量数据所需的计算机资源变得更加昂贵。

透明度

开放式区块链比一些传统的所有权记录更加用户友好，这些记录虽然向公众开放，但仍然需要物理访问才能查看。由于所有早期的区块链都是无权限的，因此区块链定义出现了争议。这场正在进行的辩论中的一个问题是，中央机关任务和授权（许可）的核查员的私人系统是否应被视为区块链。许可或私人链的支持者认为，“区块链”一词可以应用于将数据批量分组为时间戳块的任何数据结构。这些区块链在数据库中充当多版本并发控制（MVCC）的分布式版本。[34]正如MVCC阻止两个事务同时修改数据库中的单个对象一样，区块链阻止两个事务在区块链中使用相同的单个输出。：30-31反对者说，许可的系统类似于传统的企业数据库，不支持分散的数据验证，并且这些系统不会因操作员的篡改和修改而变得强硬。[29][31]计算机世界的尼古拉汉普顿说，“许多内部区块链解决方案只不过是繁琐的数据库，”并且“如果没有明确的安全模型，专有的区块链应该被怀疑。”

Permissionless

对于开放的，无权限的或公共的区块链网络而言，最大的优点是不需要防止不良行为者，也不需要访问控制。[22]这意味着可以使用区块链作为传输层，在没有其他人批准或信任的情况下将应用程序添加到网络中。

比特币和其他加密货币目前通过要求新条目包括工作证明来保护其区块链。为了延长区块链，比特币使用Hashcash谜题。虽然Hashcash是由Adam Back于1997年设计的，但最初的想法最初是由Cynthia Dwork和Moni Naor以及Eli Ponyatovski在1992年的论文“通过处理或打击垃圾邮件定价”中提出的。

金融公司没有优先考虑分散的区块链。

2016年，区块链相关项目的风险资本投资在美国减弱，但在中国增加。[37]比特币和许多其他加密货币使用开放（公共）区块链。截至2018年4月，比特币的市值最高。

许可（私人）区块链

另请参见：分布式分类帐

许可的区块链使用访问控制层来管理谁有权访问网络。[38]与公共区块链网络相比，私有区块链网络上的验证器由网络所有者审查。它们不依赖于匿名节点来验证事务，也不会从网络效应中受益。许可的区块链也可以使用'联盟'区块链的名称。

私人区块链的缺点

Nikolai Hampton在Computerworld中指出，“私人区块链也不需要'51％'攻击，因为私有区块链（最有可能）已经控制了所有区块创建资源的100％。如果你可以攻击或破坏私有企业服务器上的区块链创建工具，您可以有效地控制其网络的100％并改变您希望的交易。“[10]在金融危机或债务危机期间，如2007 - 08年的金融危机，这会产生一系列特别严重的不利影响，其中政治上强大的行动者可能会做出有利于某些群体而牺牲其他群体的决定，并且“比特币区块链受到大规模集团采矿工作的保护。任何私有区块链都不可能尝试使用千兆瓦的计算能力来保护记录 - 这是耗时且昂贵的。” 他还说，“在一个私人区块链中，也没有'种族';没有动力比竞争对手更快地使用更多权力或发现区块。这意味着许多内部区块链解决方案只不过是繁琐的数据库“。

区块链分析

随着比特币，以太坊，莱特币和其他加密货币的普及，对公共区块链的分析变得越来越重要。区块链，如果是公共的，为任何想要访问的人提供观察和分析链数据，只要拥有专有技术。理解和访问加密流程的过程一直是许多加密货币，加密交换和银行的问题。其原因是指责区块链使加密货币能够实现毒品，武器，洗钱等非法暗市交易。人们普遍认为加密货币是私有且无法追踪的，因此导致许多参与者将其用于非法目的。这种情况正在发生变化，现在专业的技术公司提供区块链跟踪服务，使加密交换，执法和银行更加了解加密基金和法定密码交换的情况。一些人认为，这一发展导致犯罪分子优先使用Monero等新密码。问题是关于区块链数据的公共可访问性和相同数据的个人隐私。这是加密货币的一个关键争论，最终是区块链。

用途

区块链技术可以集成到多个领域。今天blockchains的主要用途是作为一个分布式总账的cryptocurrencies，最显着的比特币。到2016年底，有一些运营产品从概念验证中逐渐成熟。迄今为止，企业一直不愿将区块链置于业务结构的核心。

Cryptocurrencies

主要文章：加密货币

大多数加密货币使用区块链技术来记录交易。例如，比特币网络和以太网网络都基于区块链。2018年5月8日Facebook确认它正在开设一个新的区块链组，该组将由之前负责Messenger的David Marcus领导。根据The VergeFacebook计划推出自己的加密货币以促进平台支付。

聪明的合同

主要文章：智能合约

基于区块链的智能合约是建议的合同，可以在没有人工交互的情况下部分或全部执行或执行。智能合约的主要目标之一是自动托管。在IMF工作人员的讨论报道，基于blockchain技术的智能合同可能会降低道德风险和优化利用一般合同。但“尚未出现可行的智能合约系统。”由于缺乏广泛使用，他们的法律地位尚不清楚。

金融服务

金融业的主要部分正在实施用于银行业务的分布式账本，并且根据2016年9月的IBM研究，这种情况发生得比预期的要快。

银行对这项技术感兴趣，因为它有可能加速后台结算系统。

银行如瑞银集团正在打开致力于blockchain技术，以探讨如何blockchain可以在金融服务来提高效率和降低成本的新的研究实验室。

德国银行Berenberg认为，区块链是一种“过度夸大的技术”，拥有大量的“概念证据”，但仍然存在重大挑战，而且成功案例很少。

视频游戏

一个blockchain游戏CryptoKitties，11月推出的2017年[64]该游戏在2017年十二月的头条新闻时，cryptokitty角色-一个游戏中的虚拟宠物-是为超过售出US $100,000。[65]CryptoKitties说明以太坊上的游戏可扩展性问题，当它在以太坊网络上造成严重拥塞时，所有以太坊交易中约有30％用于游戏。[66]

Cryptokitties还证明了区块链如何用于编目游戏资产（数字资产）。

已经创建了特定的令牌标准以支持在游戏中使用区块链。这些包括ERC-721标准的CryptoKitties用于非可替代标记，以及最新的ERC-1155标准，用于创建可替换的（例如游戏内货币）和不可替代的令牌（例如一套稀有装甲） ）在区块链上。

在创建游戏资产时使用区块链可以为游戏玩家提供优势。这些包括真正的所有权（资产与个人的区块链地址相关联，而不是从集中式游戏服务器访问），透明度（区块链资源管理器可用于确认各种游戏资产的总供应）和互操作性（通过从分散的公共分类帐中读取） ，区块链资产是开放的，任何开发者都可以通过区块链集成到他们自己的游戏中，如果他们选择）。

供应链

有许多努力和行业组织致力于在供应链物流和供应链管理中使用区块链。

运输联盟中的区块链（BiTA）致力于为供应链制定开放标准。

Everledger是IBM基于区块链的跟踪服务的首批客户之一。

沃尔玛和IBM正在进行试验，以使用区块链支持的系统进行供应链监控 - 区块链的所有节点均由沃尔玛管理，位于IBM云上。

HyperledgerGrid为区块链供应链解决方案开发开放组件。

其他用途

区块链技术可用于创建永久的，公共的，透明的分类帐系统，用于编辑销售数据，跟踪数字使用和向内容创建者（如无线用户[73]或音乐家）的付款。2017年，IBM与ASCAP和PRS for Music合作，在音乐发行中采用区块链技术。[75]Imogen Heap的Mycelia服务也被提议作为基于区块链的替代服务“，使艺术家能够更好地控制他们的歌曲和相关数据如何在粉丝和其他音乐家之间传播。”

采用区块链后，保险业可以采用新的分销方式，如点对点保险，参数保险和小额保险。的分享经济和物联网也被设置，因为它们涉及到很多同行合作，从blockchains受益。[80]在线投票是区块链的另一个应用。

其他设计包括：

Hyperledger是Linux基金会为支持基于区块链的分布式账本而进行的跨行业协作，该项目包括Hyperledger Burrow（Monax）和Hyperledger Fabric（由IBM牵头） 法定人数 -摩根大通允许私人存储的私人区块链，用于合同申请 Tezos，分散投票。 存在证明是一种在线服务，用于验证特定时间内计算机文件的存在

类型

目前，至少有四种类型的区块链网络 - 公共区块链，私有区块链，联盟区块链和混合区块链。

公共区块链

公共区块链绝对没有访问限制。任何具有Internet连接的人都可以向其发送事务并成为验证者（即参与执行共识协议）。[86][自我出版的来源]通常情况下，这样的网络提供经济激励对于那些谁保护他们，并利用一些类型的桩证明或工作证明算法。

一些最大的，最知名的公共区块链是比特币区块链和以太坊区块链。

私人区块链

私人区块链获得许可。[38]除非网络管理员邀请，否则无法加入。参与者和验证者访问受到限制。

混合区块链

混合区块链简单解释的是公共和私人区块链的不同特征之间的组合。它允许区块链API的用户确定哪些信息保密，哪些信息公开。然后可以以各种方式实现与主要集中的私有区块链相关的进一步分散化。例如，不是将事务保持在社区运行或私有节点的网络内，而是可以在完全分散的区块链（例如比特币）上发布哈希（有或没有有效负载）。这可以自动完成或触发，从而使用签名的哈希提供历史事务。这允许用户在不同的区块链上操作，在区块链中他们可以选择性地共享数据或业务逻辑。通过在比特币或以太坊等公共区块链上提交交易的哈希值（有或没有敏感的业务逻辑），一些隐私和区块链问题得到解决，因为没有个人身份信息存储在公众blockchain。根据混合区块链的架构，多云解决方案允许存储符合通用数据保护法规和其他地理限制的数据，同时还利用比特币的全局散列函数来分散交易。