什么是区块链技术？区块链核心技术介绍

当下最热门的网络话题是什么？ 你不需要告诉我这件事。 它是区块链技术。 然而，很多朋友只是听说过这项技术，并没有深入了解。 哪个？ 下面小编就为大家介绍区块链的核心技术，供大家参考。

区块链技术的核心是什么？

区块链技术可以是公共账本（任何人可见）或许可网络（仅对授权人员可见），解决了供应链挑战，因为它是不可变的记录，在网络参与者之间共享并实时更新。

区块链技术----数据层：设计账本的数据结构

核心技术 1. 区块+链：

从技术上讲，区块是一种记录交易的数据结构，反映了一笔交易中的资金流向。 系统中已经达成的交易区块连接在一起形成一条主链，所有参与计算的节点都记录在主链或主链的一部分中。

每个区块由区块头和区块体组成。 区块体只负责记录前期的所有交易信息，主要包括交易数量和交易明细； 区块头封装了当前版本号、上一个区块地址、时间戳（记录区块产生的时间，精确到秒）、随机数（记录解密区块相关数学题答案的值）、当前区块的目标哈希值、默克​​尔数的根值等信息。 从结构上看，区块链的大部分功能都是由区块头实现的。

核心技术2.哈希函数：

哈希函数可以将任意长度的数据通过哈希算法转换成一组固定长度的编码。 其原理基于一种密码学的单向散列函数，易于验证但难以破解。 通常业界用y=hash(x)来表示，哈希函数对x进行运算，计算出一个哈希值y。

常用的哈希算法包括 MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384 和 SHA-512。 以SHA256算法为例，将任意一串数据输入SHA256，都会得到一个256位的Hash值（散列值）。 其特点：相同的数据输入会得到相同的结果。 只要输入的数据稍有变化（比如一个1变成0），就会得到完全不同的结果，而且结果是无法提前预测的。 正向计算（从数据中计算出对应的Hash值）非常容易。 逆向计算（破解）极其困难，在目前的技术条件下被认为是不可能的。

核心技术3.Merkle树：

Merkle树是一种哈希二叉树，可以快速验证大规模数据的完整性。 在区块链网络中，默克尔树用于汇总一个区块内的所有交易信息，最终生成一个区块内所有交易信息的统一哈希值。 区块中交易信息的任何变化都会使 Merkle 树发生变化。

核心技术四、非对称加密算法：

非对称加密算法是一种秘密密钥方法，需要两个密钥：公钥和私钥。 公钥和私钥是一对。 如果数据是用公钥加密的，只有用对应的私钥解密，才能得到对应的数据值； 如果数据是用私钥签名的，那么只有对应的公钥才能解密数据。 为了验证签名，验证信息的发送者是私钥持有者。

由于加密和解密使用两个不同的密钥，所以这种算法称为非对称加密算法，而对称加密在加密和解密过程中使用相同的密钥。

区块链技术----网络层：实现记账节点去中心化

核心技术5. P2P网络：

P2P网络（peer-to-peer network，点对点网络），又称点对点技术，是一种没有中央服务器，依靠用户群来交换信息的互联网系统。 与具有中央服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个客户端不仅是一个节点，还具有服务器的功能。 国产迅雷软件采用P2P技术。 P2P 网络具有去中心化和健壮性的特点。

区块链技术----共识层：部署记账节点的任务负载

核心技术 6. 共识机制：

共识机制是如何在所有记账节点之间达成共识，从而确定一条记录的有效性。 这不仅是一种识别手段，也是一种防止篡改的手段。 目前共识机制主要有四种：PoW、PoS、DPoS和分布式共识算法。

PoW（Proof of Work）：PoW机制，类似于比特币的挖矿机制，矿工将网络中尚未记录的现有交易打包成一个区块，然后不断遍历并尝试寻找一个随机数，从而使得新区块的哈希值加上随机数满足一定的难度条件。 找到一个满足条件的随机数，就相当于确定了区块链的最新区块，也相当于获得了区块链的本轮记账权。 矿工在网络中广播满足挖矿难度条件的区块。 在验证区块满足挖矿难度条件，区块中的交易数据符合协议规范后，将区块相互链接。 到自己版本的区块链，从而形成全网对当前网络状态的共识。

PoS（Proof of Stake，股权证明）：PoS机制要求节点提供一定数量的代币证明，以获得竞争区块链记账权的分布式共识机制。 如果单纯由代币余额决定记账人，富人胜出，会导致记账权中心化，降低共识的公平性。 因此，不同的PoS机制在权益证明的基础上采用不同的方式增加记账。 权重随机化以避免中心化。 比如在Peer Coin PoS机制中，链龄最长的比特币获得记账权的几率更大。 NXT 和 Blackcoin 使用一个公式来预测下一个记账节点。 您拥有的代币越多，被选为记账节点的概率就越高。 未来以太坊也会从现在的PoW机制切换到PoS机制。 从目前我们看到的信息来看，以太坊的PoS机制会使用节点对下一个区块进行押注。 未能获胜者将被扣除ETH以达成下一个区块的共识。

DPoS（Delegated Proof-Of-Stake，股权授权证明）：DPoS通俗易懂，类似于现代的公司董事会制度。 BitShares 采用的 DPoS 机制是由股东投票选出一定数量的见证人。 每个见证人有两秒的授权时间依次生成区块。 如果见证人不能在给定时间片内生成区块，则将出块权限授予下一个时间片对应的见证人。 利益相关者可以随时投票更换这些见证人。 DPoS 的这种设计使得块生成更快、更节能。

分布式共识算法：分布式共识算法是基于传统的分布式共识技术。 其中比特币的核心技术包括()，有解决拜占庭一般问题的拜占庭容错算法，如PBFT（拜占庭容错算法）。 另外比特币的核心技术包括()，解决非拜占庭问题的分布式共识算法（Pasox、Raft），详细算法本文不再赘述。 这类算法是目前联盟链和私有链场景中常用的共识机制。

整体来说，POW适合做公链。 如果搭建私有链，使用POS比较合适，因为不存在验证节点的信任问题。 但由于联盟链中存在不可信任的本地节点，使用DPOS更为合适。

区块链技术----激励层：为记账节点制定“报酬制度”

核心技术七、发行机制和激励机制：

以比特币为例。 比特币最初由系统奖励给创建新区块的矿工，奖励大约每四年减半。 最初，每记录一个新区块，矿工将获得 50 个比特币的奖励，大约每四年奖励减半。 以此类推，到公元2140年左右，系统将不会对新创建的区块给予任何奖励。 届时，比特币总量约为2100万枚，这是比特币的总数量，所以不会无限增加。

另一个激励来源是交易费用。 当新创建的区块没有系统奖励时，矿工的收入将从系统奖励变为交易手续费。 例如，当你转账时，你可以指定其中的 1% 作为费用，支付给记录该区块的矿工。 如果一笔交易的输出值小于输入值，那么差额就是交易费，这将被添加到区块的激励中。 只要一定数量的电子货币进入流通，就可以逐步将激励机制转为完全依赖交易手续费，不再需要发行新的货币。

区块链技术----合约层：赋予账本可编程的特性

核心技术八、智能合约：

智能合约是一组情景化的程序规则和逻辑，通过部署在区块链上的去中心化、可信和共享的脚本代码来实现。 一般情况下，智能合约在各方签署后，以程序代码的形式附在区块链数据上，通过P2P网络传播并经节点验证后记录在区块链的特定区块中。 智能合约封装了几种预定义的状态和转移规则、触发合约执行的场景以及特定场景下的响应动作。 区块链可以实时监控智能合约的状态，在检查外部数据源并确认满足一定的触发条件后，激活并执行合约。

以上就是小编为大家带来的区块链技术？ 相信大家看完这篇文章后，对区块链技术有了基本的了解。 想了解更多装修咨询，请点击进入装修知识频道。

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