：区块链原理详解及应用探索(二)：前景展望

目录 1 区块链介绍 2 特点与分类 3 区块链网络 4 数据结构 5 核心问题 6 展望 区块链原理详解及应用探索 1.区块链介绍 背景 互联网交易几乎都需要 依赖可信第三方——当事人信用机构处理电子支付信息。这样的系统仍然内生地受制于“基于信用的模型”。区块链技术是构建比特币区块链网络和交易信息加密传输的基础技术。它基于密码学原理，而不是基于信用，因此任何达成协议的各方都可以直接支付，无需第三方中介机构的参与。区块链原理详解及应用探索1. 区块链定义简介区块链是一种分布式账本，一种以去中心化、去信任的方式集体维护可靠数据库的技术方案。从数据的角度来看，区块链是一个几乎不可能改变的分布式数据库。这里的“分布式”不仅体现在数据的分布式存储上，还体现在数据的分布式记录上（即由系统参与者共同维护）。从技术的角度来看，区块链不是单一的技术，而是多种技术融合的结果。这些技术与新的结构相结合，形成了一种新的数据记录、存储和表达方式。

区块链原理详解及应用探索目录 1 区块链介绍 2 特征与分类 3 区块链网络 4 数据结构 5 核心问题 6 展望 区块链原理详解与应用探索 2.特征与分类 特征开启，同意任何人都可以参与到区块链网络中，每个设备都可以作为一个节点，每个节点都可以获取数据库的完整副本。基于节点之间的一套共识机制，整个区块链通过竞争计算共同维护。如果任何一个节点发生故障，其余节点仍然可以正常工作。去中心化、去信任的区块链是由许多节点组成一个端到端的网络，没有集中的设备和管理机构。节点之间的数据交换通过数字签名技术进行验证，无需相互信任，只要按照系统既定的规则进行，节点就不能也不能欺骗其他节点。区块链原理详解及应用探索2. 特点及分类特点 交易透明，双方匿名区块链运行规则公开透明，所有数据信息也公开，所以每一笔交易都是为了所有节点可见。由于节点之间不存在信任，节点之间不需要公开身份，每个参与节点都是匿名的。不可篡改，可以追溯到单个甚至多个节点对数据库的修改不会影响其他节点的数据库。除非全网51%以上的节点可以同时被修改，否则这几乎是不可能的。区块链中的每一笔交易都通过密码学方法连接到相邻的两个区块，因此可以追溯到任何交易的过去和现在。

区块链原理详解及应用探索2.特点及分类公链没有官方组织和管理机构，没有中央服务器，参与节点按照系统规则自由接入网络，不受控制。节点基于共识机制开始工作。私有链建立在企业内部，系统的运行规则是根据企业的要求制定的。修改甚至读取权限仅限于少数节点，同时仍然保留了区块链的真实性和部分去中心化的特点。联盟链由多个组织共同发起，介于公链和私链之间，具有部分去中心化的特点。区块链原理详解及应用探索目录 1 区块链简介 2 特点与分类 3 区块链网络 4 数据结构 5 核心问题 6 展望 区块链原理详解及应用探索3.区块链网络科普 数字签名 数字签名涉及散列函数、发送者的公钥和发送者的私钥。数字签名有两个功能。一种是确认消息确实是由发件人签名和发送的。二是数字签名可以确认消息的完整性。工作原理 发送消息时，发送方使用哈希函数从消息文本中生成消息摘要，然后用自己的私钥对摘要进行加密。加密后的摘要将作为消息和消息的数字签名一起使用。发送给接收者，接收者首先使用与发送者相同的哈希函数从接收到的原始消息中计算出消息摘要，然后使用发送者的公钥对消息所附的数字签名进行解密。如果两个摘要相同，则接收方可以确认数字签名来自发送方。

区块链原理详解及应用探索3.区块链网络科普 SHA256 一种获取Hash值的加密算法。工作原理 将任意一串数据输入 SHA256 都会得到一个 256 位的哈希值（hash value）。其特点：相同的数据输入会得到相同的结果。只要输入数据稍有变化（比如一个1变成0），就会得到非常不同的结果，结果无法提前预测。前向计算（从数据中计算出对应的Hash值）非常容易，逆向计算（俗称“破解”，即从哈希值中计算出对应的数据）难度极大区块链原理ppt，在目前的技术条件下被认为是不可能的。区块链原理详解及应用探索3.区块链网络科普Merkle Tree是一种可以快速验证大规模数据完整性的哈希二叉树。在比特币网络中，Merkle 树用于汇总一个区块中的所有交易信息，最终生成该区块中所有交易信息的汇总 一个统一的哈希值，区块中交易信息的任何变化都会导致 Merkle 树改变。工作原理非叶子节点值的计算方法是将节点的所有子节点组合起来，然后对组合结果进行hash计算hash值。区块链原理详解及应用探索3. 区块链网络科普时间戳服务器多用于比对验证处理。Infrastructure）技术时间戳权限系统，为外界提供准确可靠的时间戳服务。

它使用精确的时间源、高强度、高标准的安全机制来确认系统在某个时间处理数据的存在以及相关操作的相对时序，为信息系统中的时间不可否认性提供基础服务. 区块链原理详解及应用探索3.区块链网络节点网络本章后续内容将从比特币网络特性方面进行讲解。区块链原理详解及应用探索3.区块链网络节点网络中任何一台机器都可以运行一个完整的比特币节点。一个完整的比特币节点包括以下功能： 钱包，允许用户在区块链网络上进行交易。完整的区块链通过特殊的结构记录所有的交易历史。保证历史交易的安全，验证新交易的合法性。矿工通过记录交易和解密数学问题来生成新区块。如果成功，他们可以获得奖励路由功能，并发送其他节点发送的交易数据和其他信息。除了路由功能，其他功能都不需要传输到更多的节点。区块链原理详解及应用探索3.区块链网络交易流程区块链原理详解及应用探索3.区块链网络交易流程步骤一：所有者A用他的私钥为上一次交易（比特货的来源）和下一个所有者B进行数字签名，并将这个签名附在币的末尾，形成交易订单。要点：B 使用公钥作为接收地址。第二步：A向全网广播交易指令，比特币发送给B，每个节点将接收到的交易信息合并成一个区块。关键点：对于B，比特币会立即显示在比特币钱包中，直到区块确认成功后才能使用。每个节点将接收到的交易信息合并到一个区块中。关键点：对于B，比特币会立即显示在比特币钱包中，直到区块确认成功后才能使用。每个节点将接收到的交易信息合并到一个区块中。关键点：对于B，比特币会立即显示在比特币钱包中，直到区块确认成功后才能使用。

目前加拿大28群，从支付到最终确认一个比特币，需要经过6个区块的确认才能确认到账。区块链原理详解及应用探索3.区块链网络交易流程第3步：每个节点通过解决数学问题获得创建新区块的权利，并争取比特币的奖励（会产生新的比特币）在这个过程中）关键点：节点反复尝试寻找一个值，以便将该值、区块链中最后一个区块的哈希值、交易单发送给SHA256算法计算哈希值X（256位）满足一定条件（例如前20位都是0），即找到数学问题的解。可见，答案并不是唯一的。第 4 步：当一个节点找到解决方案时，它 网络广播记录在块中的所有带时间戳的交易，并由网络上的其他节点检查。要点：时间戳用于验证特定块在特定时间必须存在。比特币网络使用5个以上的节点来获取Time，然后取中间值作为时间戳。区块链原理详解及应用探索3.区块链网络交易流程第5步：全网其他节点验证区块记账的正确性，无错误后，他们将争夺合法区块后的下一个区块，从而形成一个合法登记的区块链。要点：每个区块的创建时间约为 10 分钟。随着全网算力的增加而不断变化，每个区块的生成时间会随着算力的增加而缩短，随着算力的降低而延长。原理是根据最近生成的2016个区块的时间差（大约两周）自动调整每个区块的生成难度（比如减少或增加目标值中0的个数），使每个区块的生成时间块是10分钟。

区块链原理详解及应用探索目录 1 区块链简介 2 特点与分类 3 区块链网络 4 数据结构 5 核心问题 6 展望 区块链原理详解及应用探索4.数据结构 区块链区块链以数据为单位组织数据块。全网的所有交易记录都以交易单的形式存储在全网唯一的区块链中。区块链原理详解及应用探索4.数据结构区块块是一种记录交易的数据结构。每个区块由一个区块头和一个区块主体组成。区块主体只负责记录前一段时间的所有交易信息。区块链的大部分功能都是由区块头实现的。区块链原理详解及应用探索4.数据结构区块头版本号，表示软件和协议的相关版本信息 父区块哈希值，引用区块链中父区块头的哈希值，通过这个值首尾相连形成区块链，这个值对区块链的安全性起着至关重要的作用。Merkle root，这个值是区块主体中所有交易的哈希值。2×2哈希一步步计算出的一个值主要用于检查一笔交易在这个区块中是否有时间戳，记录该区块的生成时间，精确到第二难度值，以及区块难度目标随机数（Nonce）的相关数学题，记录与区块解密相关的数学题答案的值。区块链原理详解及应用探索4.数据结构区块形成过程 当前区块加入区块链后，所有矿工立即开始下一个区块的生成。

将本地内存中的交易信息记录在块体中，在块体中生成该块内所有交易信息的默克尔树，将默克尔树根的值保存在块头中，保存刚刚的最后一个块生成的块头的块头数据通过SHA256算法生成一个哈希值填入当前块的父哈希值中。在时间戳字段中保存当前时间。难度值字段会根据区块在前一段时间的平均生成时间进行调整。为了应对整个网络不断变化的整体计算量，如果总计算量增加，系统会增加数学题的难度值，使得完成下一个区块的预期时间仍在一定时间内。区块链原理详解及应用探索目录 1 区块链介绍 2 特点与分类 3 区块链网络 4 数据结构 5 核心问题 6 展望 区块链原理详解及应用探索 5. 核心问题 工作量证明 区块头包含一个随机数，使得区块的随机哈希值出现所需的数0。节点通过反复尝试找到这个随机数，从而构建了工作量证明机制。工作量证明机制的本质是一个CPU，一票，“多数”的决定表达为最长链，因为最长的链包含最大的工作量。如果大部分 CPU 由诚实节点控制，那么诚实链将以最快的速度扩展并超越其他竞争链。如果要修改现有区块，攻击者必须重新完成该区块的工作量加上该区块之后所有区块的工作量，最终赶上并超过诚实节点的工作量。

区块链原理详解及应用探索5.分叉的核心问题在同一时间内，全网有多个节点可以计算一个随机数，即多个节点会广播自己打包的临时网络中的块（所有都是合法的）。如果一个节点为同一个前一个区块收到多个后续临时区块，则该节点会在本地区块链上建立一个分支，多个临时区块对应多个分支。僵局被打破，直到发现下一个工作量证明，并且其中一条链被证明是更长的一条，然后在另一条支链上工作的节点将转换阵营，开始在更长的链上工作。其他分支将被网络完全抛弃。区块链原理详解及应用探索5. 双花双花的核心问题，即双支付，是指攻击者几乎同时使用相同的金额进行不同的交易。每当一个节点，在将新收到的交易指令加入区块之前，它会沿着交易发起者的公钥向前遍历，以检查当前交易中使用的货币是否真正属于当前交易的发起者。这个检查可以遍历到硬币的初始诞生点（即产生它的块源）。多个交易订单虽然可以任意顺序广播，但在最终加入区块时，必须按照一定的顺序出现。区块之间的哈希值作为确定区块的时间戳，决定了任何交易资金来源都可以确定的回溯。区块链原理详解与应用探索5.核心问题高能耗数据库存储空间处理大规模交易压缩能力安全区块链原理详解与应用探索目录1区块链介绍2特征与分类3区域区块链网络4数据结构 5 核心问题 6 展望 区块链原理详解及应用探索6. 展望 从2008年的比特币开始，区块链经历了可编程货币、可编程金融和可编程社会三大应用时代，

从需求端看，金融、医疗、公证、通讯、供应链、域名、投票等领域开始意识到区块链的重要性，开始尝试将技术与现实社会连接起来。从投资端来看，区块链投资资金供给逐渐增加，风险投资的投资热情也不断上升，投资密度增加。资金的供给有望推动技术的进一步发展。从市场应用来看，区块链可以成为帮助社会降低平台成本、让中介成为历史的市场工具；区块链将推动公司现有商业模式的转变，有望加速公司的发展。区块链原理详解及应用探索 开源协议在不久的将来会触及甚至完全取代现有互联网的底层基础协议。从社会结构来看，区块链技术有望实现法律与经济的融合，彻底颠覆原有的社会监管模式；组织形式会因此而改变，区块链最终可能会引领人们走向分布式自治。社会。区块链原理详解及应用探索6.区块链创新在其他领域的可能应用前景1、 区块链与物联网的结合，统一了数字资产和原子资产，抹平了消费资产和现金资产的差异，扩大了公众的信用，加速了价值的流通；（IBM-三星）2、在区块链上建立知识产权保护体系，对全网知识产权的使用进行核算，建立全球广告市场；3、 区块链可为“一带一路”沿线新兴经济体发行基于协议的加密货币提供技术支持；4、区块链+云计算可以发展成去中心化的自媒体和社区系统；5、区块链可以构建去中心化的股权众筹系统，允许创新项目提前进入流通领域；6、区块链可以开发一个完全透明的财务管理系统；7、区块链支持建立一个全球去中心化的公司组织。

区块链原理详解及应用探索 区块链+区块链+支付（国际结算）：可以降低交易成本，降低兑换风险，加快传输速度，大大提高支付效率。支付是金融市场最重要的基础设施，区块链技术创新的第一个领域是支付结算。以瑞波币为例。虽然还有改进和提升的空间，但目前是比较成熟的区块链支付服务。Ripple 作为一种基于互联网的开源支付协议，可以实现去中心化的支付和清算功能。在瑞波币体系中，所有货币都可以自由兑换，不仅包括各国的法定货币，还包括虚拟货币。Ripple 系统中的货币兑换和交易更高效、更快捷。几秒内即可完成交易确认，交易手续费几乎为零，无异地和跨行手续费。现有的国际货币兑换模式主要是通过加入SWFIT（世界银行金融电信协会）跨行清算结算，而Ripple是一个开源的点对点网络，构建了完全不同的账户体系。它本质上是一个可共享的开源数据库，可以快速、廉价且安全地将资金转移到 Ripple 系统中的任何人或任何机构的账户。没有人或任何机构可以控制 Ripple 网络。这是一个分布式账本系统，实际上体现了区块链技术的核心思想，并具有广阔的未来发展前景。区块链原理详解及应用探索 区块链+区块链+征信：为解决当前征信问题提供全新思路。

征信市场被认为是一个巨大的蓝海市场，但传统征信市场面临信息孤岛的障碍。如何共享数据组件来挖掘数据的价值，是传统技术架构难以解决的。区块链打造的节点信任机制，不仅可以提高征信的可信度，实现全网征信信息不可篡改，而且显着降低征信成本，提供多维度精准大数据. 最终，将有可能打破数据孤岛的问题。数据主体可以通过一定的交易机制，通过区块链交换数据信息。区块链原理详解及应用探索区块链+区块链+交易所：或将成为未来主要的交易系统。交易所是集中交易的有形或无形市场。区块链技术将广泛应用于各种产权交易。区块链的去中心化、开放性、共享性、匿名性、不变性等特点，可以显着提高注册、发行、交易、转账、结算和结算的效率，同时也可以保证信息安全和个人隐私。目前，区块链技术已被一些国际交易所应用于证券发行和资金清算。2015年底，全球最大的证券交易所之一纳斯达克，首次使用区块链技术交易平台完成和记录私人证券交易。澳交所采用区块链技术连接银行账户区块链原理ppt，买卖股票后即可快速收到资金。区块链原理详解及应用探索。区块链+“区块链+数字货币”：开启全球数字货币时代。区块链技术首先应用于比特币。比特币虽然自然不是法定货币，但它为法定货币从纸币走向电子货币后的数字货币时代奠定了技术基础和应用示范。目前，各国央行都在加紧对法定货币的研究。数字货币。霍学文认为，数字货币是未来一种新的货币形态，合法的数字货币是基础、底线和价值标准。对我国而言，央行推动的数字货币将进一步推动人民币国际化，加强贸易支付结算和金融投资。区块链原理详解及应用探索。感谢您的聆听！区块链原理详解及应用探索 央行推出的数字货币将进一步推动人民币国际化，加强贸易支付结算和金融投资。区块链原理详解及应用探索。感谢您的聆听！区块链原理详解及应用探索 央行推出的数字货币将进一步推动人民币国际化，加强贸易支付结算和金融投资。区块链原理详解及应用探索。感谢您的聆听！区块链原理详解及应用探索