初识区块链和数字货币

背景

互联网交易几乎都要借助可信赖的第三方信用机构来处理电子支付信息，区块链技术是构建比特币区块链网络与交易信息加密传输的基本技术，基于密码学而不基于信用，使任何达成一致的双方直接交付，不需要第三方交易

定义

区块链是一个分布式账本，一种通过去中心化，去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。从数据角度看，区块链是一个几乎不可能被更改的分布式数据库（“分布式”：分布式存储、分布式记录），从业务角度看，区块链是通过新的数据结构、分布式共享机制、哈希加密算法以及独特的运行机制，使得去中心化的信任构想成为现实。通俗理解：“区块链是一种分布式共享账本技术”

区块链的三个基本要素

交易（Transaction）：一次操作，记录一次资产转移过程

区块（Block）：记录一段时间内全局最新交易数据块

区块链（Chain）：通过共识机制，确认全局认可的区块，把区块暗示序串接在一起，形成全局公开账簿

区块链工作过程

区块链的特性

开放，共识：任何人都可以参与到区块链网络，每台设备都可作为一个节点，每个节点都允许获得一份完整的数据库拷贝。节点间基于一套共识机制，通过竞争计算共同维护整个区块链。任何一个节点失效，其余节点仍能正常工作

去中心去信任：区块链有众多节点共同组成一个端到端的网络，不存在中心化设备和管理机制，节点间数据交换通过数字签名技术进行验证，无需相互信任，只要按照系统规则进行，结点间不能也无法欺骗其他节点

交易透明，双方匿名：区块链的运行规则是公开透明的，所有数据信息也是公开的，每一笔交易都对其他节点可见，由于节点间是去信任的，所以节点间无需公开身份，每个参与的节点都是匿名的

不可篡改，可追溯：单个甚至多个节点对数据库的修改无法影响其他节点的数据库，除非能控制整个网络中超过51%的节点同时修改，这几乎不可能发生，区块链的每一笔交易都通过密码学方法与相邻的两个区块串联，因此可以追溯到任何一笔交易的前世今生

区块链分类

公有链：无官方组织及管理机构，无中心服务器，参与的节点按照系统规则自由接入网络，不受控制，节点间基于共识机制展开工作

私有链：建立在某个企业内部，系统运作规则根据企业要求设定、修改，甚至是读取权限仅限于少数节点，同时仍保留着区块链的真实性和部分去中心化的特性

联盟链：由若干机构联合发起，介于共有链和私有链之间

区块链的三个阶段：2004-2009区块链1.0（数字货币）：比特币解决了货币和支付的去中心化问题

2014-2017区块链2.0（智能合约）：以太坊从数字货币扩展到其他金融应用

2017-至今区块链3.0（DAPP）：超级账本解决区块链效率和收费问题，应用扩大到各行业

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区块链1.0

“中本聪”在2009年1月完成了第一笔比特币转账，标志着第一个区块链系统—比特币正式上线。比特币是第一个成功运营的去中心化数据货币系统。

比特币的出现不是凭空而来的，它是建立在对等网络技术、密码技术、分布式系统技术的发展之上的。实际上，对数字货币的研究可以追溯到上世纪80年代。

比较典型的成果：e-Cash、HashCash、B-money 等。

区块链2.0

“2013年年末，以太坊创始人维塔利克.布特林Vitalik Buterin发布了以太坊初版白皮书，标志着以太坊的诞生。2014年7月24日起，以太坊进行了为期42天的以太币预售。2016年初，以太坊的技术得到市场认可，以太币价格暴涨，同时在以太坊平台上开发的各种应用开始发展。

以太坊是一种图灵完备的公有链开源开发平台。基于智能合约，开发人员能够建立和发布下一代分布式应用。和比特币事先设定好的系统不同，以太坊是一种灵活的、可编程的区块链。在以太坊网络中，开发者可以创建符合自己需要的、具备不同复杂程度的区块链应用（DAPP）。以太坊的出现标志着区块链进入2.0时代，即可编程经济时代。

区块链2.0时代的突出特点是出现了图灵完备的智能合约，可以支持各种复杂程序设计，可以支持如股票、债券、期货、贷款、智能资产等更广泛的非货币金融应用。在共识算法上，与区块链1.0时代相比，除了使用工作量证明POW外，还出现了权益证明POS、股份授权证明机制DPOS等。比特币所代表的区块链1.0应用局限性很大，以太坊是第一个区块链技术的通用开源平台。从以太坊出现后，区块链这个技术名称才慢慢从比特币中剥离出来，并逐渐成为一门独立的科学技术。

区块链3.0

?从以太坊发布第一个通用开源开发平台和图灵完备的智能合约开始，区块链技术逐渐从仅限于金融行业应用，开始面向各行各业应用展开。区块链技术本身进入了迅速发展阶段。

?除了公有链这种完全去中心化的形式外，又出现了部分去中心化和弱去中心化的联盟链和私有链。2015年R3金融联盟及其开发平台Corda的出现和Hyperledger超级账本联盟及其各种开发平台的出现，使得区块链可以被应用于政府、科学、文化、健康等社会活动各方面的治理和建设中，因此，区块链3.0时代也被称为可编程社会时代。

与2.0时代相比，区块链共识算法中更加丰富，除了POW、POS、DPOS等共识机制外，更出现了实用拜占庭算法PBFT、随机共识算法等各种机制。

区块链与比特币

首先，区块链不等同于比特币。区块链的技术起源于比特币，其基本思想与比特币中所用到的技术有千丝万缕的关联。比特币是一种加密货币，而区块链技术是可以支撑各种加密货币，比特币只是其中之一，区块链所能支撑的应用也不仅仅是发行各种虚拟货币，可以应用于社会生产的其他方面

其次，区块链技术不仅仅是一个分布式数据库。区块链作为一种信任基础设施，是一揽子技术的综合体。分布式存储是实现区块链可信、公开、透明等优势的一种技术方法。区块链目前还不能作为一个独立的分布式数据库存在和使用，其存取效率和使用便捷性等各方面都存在问题

再者，区块链不是万能技术。首先，区块链仍然处于技术发展早期，自身仍然有很多问题尚未得到很好解决，其次由于其技术特点，区块链不能解决现有互联网环境下的所有问题，目前其应用场景还十分有限。在现有阶段，区块链技术更适合落地于价值链长、跨机构、跨部分沟通环节复杂、节点间存在博弈行为的场景，它是对传统信息技术的升级、对现有商业环境的优化而非颠覆。

此外，区块链的定位越来越多的被认为需要与云计算、大数据、人工智能、5G等新兴技术交叉演进，共同构建数字经济的底层基础设施。

区块链应用场景

金融服务

金融管理方面缺陷：为了确保货币发行、存款、贷款、汇款等大量交易的确定性银行必须在交易的审核和清算等诸多环节投入大量人力物力进行核实，这使得交易确认时间较长、开销较大。区块链技术可以大幅度降低交易成本，在不需要任何中介机构的情况下，省去了核实等繁琐复杂的环节，一笔交易的时间能缩短到几秒，甚至更快

征信权属管理

现状：互联网企业从各种维度获取了海量用户信息，但从征信看，这些数据仍存在着这些问题：数据量不足，相关度较差，时效性不足。

区块链的技术优势：记录数据天然无法纂改，不可抵赖。这些数据可以在时空中准确定位，并严格关联到用户，完全依靠数学研究成果，基于区块链的信息机制将天然剧本稳定性和中立性

区块链发展史

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比特币

两个概念：

中心化系统：由政府、大企业和公司控制，容易受到黑客攻击、信息不够透明、信息容易出现堵塞

比特币系统：每个用户都有一个地址存储自己的比特币，这个地址叫做钱包。用户每一次交易都是比特币由一个地址转移到另一个地址上，几乎不可纂改

比特币---数字货币的诞生

比特币运行机制可以用下图表示：

（1）产生新交易

（2）通过P2P网络被广播到所有参与节点

（3）各节点都会将新交易进行验证，并各自形成一个等待上链的区块

（4）通过共识算法选出拥有记账权的结点

（5）获取记账权的矿工通过P2P网络广播它的新区块，全网其他节点核对该区块记账的正确性

（6）超过一定数量的节点验证新区快无误后，就可将这个区块连接到上一个区块组成区块链

以太币

2013年末，Vitalik受比特币启发后开发了以太坊，以太坊和比特币有着相似的运行交易机制，以太坊最大的优势是加入了部署智能合约功能，每个人可以根据需求发布自己的智能合约。（智能合约：一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议，它允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。）

以太坊网络中的每笔交易都需要支付一定的手续费。无论是转账交易还是部署智能合约，所支付的手续费越高，该交易就越快地被打包进区块中，这也是以太币最主要的价值。

数字钱包

这是一个形象的概念，因为拥有私钥就拥有对应地址的数字货币，因此人们把管理密钥的软件成为“钱包”

市面上的数字钱包：

数字钱包分类：

按私钥生成方式：伪随机生成器钱包（PRNG）、真随机生成器钱包(TRNG)。

按存储方式：冷钱包（离线）、热钱包（在线）。

按存储介质：PC钱包、手机钱包、纸钱包、在线钱包、专有硬件钱包等。

按区块同步：重钱包、轻钱包、在线钱包。

按功能特性：分层确定性钱包、多重签名钱包、智能钱包等。

数字货币市场现状：

比特币的稀缺性、去中心化和全球性流通的特性，吸引了越来越多的人关注数字货币市场。

目前数字货币有1000多种，总市值3000亿美元，比特币市值第一，以太币仅次于比特币。整个数字货币市场价格会有波动，整体上看，比特币影响着整个数字货币市场的价格。随着各种数字货币的发行、完善和推广，数字货币将成为更多人所接受的数字资产。

比特币客户端：

bitcoin.org下载标准客户端（https://bitcoin.org/en/bitcoin-core/），即比特币核心，也叫“中本聪客户端”（satoshi client）。它包括了比特币系统的所有内容：钱包功能、整个交易账簿（区块链）的完整拷贝、交易确认引擎，P2P比特币网络中的一个完整网络节点。

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Electrum 是一个轻量级比特币客户端，纯 Python 应用程序。

https://electrum.org/#download

Electrum 在本地加密您的私钥，支持冷存储，并提供多签名功能，同时在您的计算机上使用最少的资源。适用于各种操作系统和设备，包括Windows、MacOS、Android、iOS 和 Linux，以及 Trezor 等硬件钱包。