1基本原理篇概念：区块链是一种多中心、不可篡改的数据结构和记账方式•起源：2008年10月，中本聪在论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》描述了基于区块链技术的一种称为比特币（Bitcoin）的电子现金系统，自此区块链技术走入公众视野。

•定义：区块链是将每个数据区块，按照时间或者其他逻辑顺序组合成的链条，利用密码学保证其不可篡改和不可伪造。

通俗来讲，区块链就是由系统内各个主体都参与的一种分布式记账方式。

分布式存储•不同于传统分布式存储，各参与节点拥有完整的数据存储，各节点独立、对等信息透明•所有的消息都会实现全网广播，每一个节点对于所有用户都开放，都可以查询，信息透明、及时高度自治•有一个协商一致的规范和协议，自动安全地交换数据，即智能合约•智能合约可让各节点只能做正确的事情，进行正向的操作，而不能逆向操作，甚至不能发生任何的偏离不可篡改•只提供增加和查询功能，且只能通过“增加”来实现修改和删除操作•超过51%的系统算力发生改变，才能修改区块链的数据•一旦上链节点很多，比如上万个节点，篡改成本就非常高可追溯•整个网络中的每一个节点都有完整的靠背，链接到前一个区块，直接追溯到“创世区块”•所有的信息都带有时间戳，可溯源区块链的主要特点主要类型：公有链、联盟链和私有链●公有链：假设世界不可信。

任何人不需要获得专门许可，也不需要把真实身份做任何映射就可以直接使用，帐本全球透明，没有任何准入机制，无国界、无监管。

●联盟链：假设组织不可信。

联盟链有准入机制，一般由行业里的机构、企业和政府组织的联盟发起，在联盟里架设联盟链完成帐务的同步和交易的清结算，可理解为“企业间的数据库”。

●私有链：假设组织内部各机构或者“队友”不可信。

在大型企业内部，或者是在政府各个相关主管部门之间部署，利用区块链技术将内部流程上链，以降低管理和沟通成本。

区块链的主要类型公有链联盟链私有链面向市场To C To B To B中心化程度去中心化多中心化中心化参与者任何人自有进出预先设定、具有特定特征的人中心控制者规定可以参与的成员信任机制工作量证明共识机制自行背书记账者所有参与者参与者协商决定自定激励机制需要可选不需要典型应用比特币、以太坊清算、供应链金融内部研发测试等发展历程：现已进入3.0时代，与数字货币解耦并演进成为一种平台技术● 1.0时代（2009年比特币的诞生）：2009年1月，中本聪挖出第1个比特币并持续运营。

2009-2013年间所有的区块链底层技术都与上层的数字货币紧密相连，在此期间区块链只用于数字货币。

● 2.0时代（2013年以太坊的诞生）：虽然依然主要用于数字货币,但已经将区块链的底层软件和上层数字货币应用实现了解耦和切割，尤其是虚拟机的发布，使得区块链发展为IT基础设施，具备为各行各业赋能的潜力。

● 3.0时代（2015年联盟链的出现）：在IBM主导下，全球诞生了第一个联盟链，成立了开源组织Hyperleger（超级账本），底层技术为Fabric；国内也研发了自主联盟链Hyperchain，提供面向商业级的支撑能力。

•集中应用于数字货币，代表就是比特币•业界对其他应用关注很少，只认为是数字货币的技术支撑1.0时代：2008-2013•以太坊的出现。

以太坊依托智能合约技术，实现合约执行的自动化、智能化。

•区块链在金融领域的应用更广泛，且流程也进行了优化。

2.0时代：2013-2015•联盟链出现。

业界开始探索区块链在金融之外的应用。

•技术趋于平台化，社会不再依靠某个第三人或机构获得信任或建立信用。

3.0时代：2015年至今以太坊联盟链区块链的发展历程技术影响：将传统信息互联网升级为价值互联网，解决价值守恒和信用问题传统互联网：传递信息，不守恒A B结果A依然拥有X，B也拥有X主要解决信息传递的问题。

TCP/IP协议强调以最快的速度传播和复制到目标地址。

传递信息存在不守恒问题。

A把信息X传递给B，A和B均拥有了信息X，产生“双花”问题，这是在价值传输过程中是绝对不可接受的。

本身无法提供信用支持，需要依托中心化机构。

中心节点篡改结果相对容易，价值传输需要国家和第三方机构提供信用保证。

价值互联网（区块链）：传递价值，守恒A B结果只有B拥有标的X价值互联网在传递价值的同时，需保证守恒和安全。

从传输结果看，原地址减少价值，新地址增加价值；从传输过程看，不受任何参与方操纵，去中心化，网络本身可以提供信用保证。

区块链技术能够满足价值互联网的守恒和安全的要求。

因为其本质是数学和算法，相对容易形成全球共识，基于此建立的价值互联网，推广容易。

传递信息X传递标的X区块链能与不能：只能解决生产关系问题，但解决不了生产力问题●能干什么：可以实现去中介、用户信息保护等目的，为社会提供信任，本质上解决的是“生产关系”的问题，如在供应链金融、跨境结算等领域，都有较大应用机会。

●不能干什么：解决不了生产力提升的问题，包括自身的算力、算法、数据等问题，依然需要ICT 技术来实现。

●结论：在一个已经拥有了完备、低成本的信用体系的场景下，对区块链没有必要为了用而用，尤其是在传统金融体系里，区块链可能只是一个锦上添花的工具。

我们认为，区块链短期内还不可能成为通用的基础设施，在技术并未成熟、监管和鉴别机制尚未健全的时点，激进地将集中化平台转换为分布式平台未必是好事，并不一定能带来好的服务质量。

生产力：算力、算法等人工智能大数据ICT 技术解决区块链生产关系：信任、数字主权解决区块链的能与不能基础架构：核心是数据层、共识层和激励层区块链基础架构包含6层，每个层次都处在不断的迭代演进过程中。

其中，数据层、共识层和激励层是核心。

数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术，保证链式连接;网络层包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制，实现点对点通畅广播;共识层封装了网络节点的各类共识算法，目的是确定记账节点，包括工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）、DPoS（股权授权证明机制）;激励层将经济因素集成到区块链技术体系中,包括经济激励的发行机制和分配机制等;合约层封装了各类脚本算法和智能合约,是区块链可编程特性的基础;应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。

可编程货币可编程金融可编程社会应用层发行机制分配机制激励层PoW PoS DPoS等共识层P2P网络传播机制验证机制网络层数据区块链式结构时间戳数据层哈希函数Merkle树非对称加密脚本代码算法机制智能合约合约层区块链分层架构工作流程：利用加密算法将交易加入主链形成最长链前一个区块区块头前区块哈希值时间戳随机数目标哈希值Merkle根哈希值区块体交易数量哈希函数交易3交易2交易1交易4后一个区块计算出特定要求（小于目标哈希值）的随机数，矿工获得记账权，添加新的区块，并获得奖励。

•工作流程：取得记账权的节点将交易打包，接续到前一区块上,并盖上时间戳，形成最新的区块主链，且后续区块则接续在最长的主链之后，此后依次相接,形成从创世区块（第一个区块）到当前区块的一条最长主链。

•区块结构：包括区块头和区块体。

•区块头中记载了前一个区块的哈希值、新增区块的时间戳、根哈希值、随机数以及目标哈希值，不直接保存原始数据或交易记录。

•区块体保存的是一段时间内的详细交易信息以及交易之外的其他信息。

数据区块构成工作流程及区块结构核心技术：哈希函数●定义：是一种单向加密函数，函数在接受任意长度的明文输入之后，都会输出定长的16进制的字符串。

通俗来讲，无论是何种输入，都可以生成一段定长的“摘要”。

●特点：─抗碰撞性。

不同输入经哈希运算后输出同一个哈希值的可能性非常小，因此通过猜测找到的可行性不高。

─原像不可逆性。

已知输入，很容易得到输出，但是只知道输出，通过纯计算途径很难得到输入值。

─难题友好性。

没有便捷方法算出某一个满足特殊要求的哈希值，计算难度对于所有节点是相同的。

●应用：─对交易信息进行压缩，形成Merkle根哈希值。

如果交易信息出现变化，根哈希值同步变化，不但可验证输入信息完整性，还可快速定位被篡改点。

─形成工作量证明（POW），用于验证并达成共识。

─生成比特币钱包地址。

区块链通过多重哈希函数进行加密Merkle根哈希值交易信息1交易信息2交易信息3交易信息4哈希值1哈希值2哈希值3哈希值4哈希值01哈希值02哈希函数哈希函数哈希函数哈希函数哈希函数哈希函数哈希函数核心技术：共识机制●定义：指对一个时间窗口内事物的先后顺序达成共识的算法。

区块链主要是决定谁记账，共识机制就是解决多节点中谁取得记账权的问题。

●类型：─工作量证明(PoW)：将解决计算困难问题所需要的计算代价，作为新加入块的凭证并获得激励收益，但因为算力消耗巨大受到诟病。

─权益证明(PoS)：以权益证明代替工作量证明，由具有最高权益（由持币量和时间决定）的节点记账并获得激励收益，但各节点地位对等。

─股份授权证明(DPoS)：是PoS的演化版本，先通过权益证明选出代表，再从代表中选出块生成者并获得收益，其他节点被动同步。

●应用：POW、DPoS主要应用于公有链，PoS主要应用于联盟链和私有链。

对等节点对等节点对等节点对等节点对等节点对等节点投票节点投票节点投票节点跟随节点跟随节点跟随节点PoS——最高权益方记账DPoS——选举决定记账权●定义：是一种特殊协议，允许各方在不需第三方的参与情况下，执行可追溯、不可逆转和安全的交易。

●原理：由于具备图灵完备性，智能合约可以看做一台状态机。

智能合约可随时进行事务处理和状态保存，并可以即时录入区块链。

当某个或者某几个动作满足触发条件，状态机就会按照预设信息执行合约，不需要依托第三方机构参与。

●流程:─（1）构建：多用户共同参与制定智能合约；─（2）存储：各方签订智能合约，均以私钥签名保证合约有效性，并将该合约记入区块链；─（3）执行：当触发条件满足时，合约条款自动执行，无需清算等机构参与，去中心。

●应用：以太坊等。

核心技术：智能合约基于区块链的智能合约模型区块链节点区块链节点区块链节点合约预置响应条件合约预置响应规则外部输入数据外部输入事件动作1动作N合约状态合约值面临的挑战和发展趋势不可能三角悖论•不可能三角：高效低能耗、安全性和去中心化很难同时兼得•安全性和高效低能耗兼容：安全就要求分布式账本增加更多节点，节点越多浪费的算力越多•高效低能耗和去中心化兼容：节点少竞争弱，可以达到高效低能，但是很容易被黑客攻破•安全性和去中心化本就不可兼得浪费大量资源•规模大的区块链，存储成本高•耗电太多•P2P的广播风暴。

记账信息会全网广播，若不加上一个特定范围限制，则全网都知道，但实际并不需要那么大范围的广播创新集成引起多症并发•密码学上存在风险，量子计算可能对其造成较大冲击•P2P的稳定性值得商榷•工作量的证明机制。