区块链简介（开发者简介）

区块链监管

区块链不是一项新技术，而是一堆现有技术的组合，包括分布式技术、密码学等。 比特币诞生于2009年，区块链作为其后端支撑。 2015年才掀起一股浪潮，大家逐渐发现区块链的应用领域远不止代币（token这个词通俗易懂，作为代币产品的替代品，只在特定场合或特定范围内有效范围。例如，比特币、莱特币、以太坊等）

我国对代币有严格的规定，中国人民银行宣布发行首次代币发行（ICO）是一种非法融资方式。 但与此同时，我国支持区块链技术的发展比特币面向企业应用的区块链框架，并于2016年12月将其列为互联网金融的一项技术（参见《北京市“十三五”金融业发展规划》），在此前的8月，北京市金融工作局已经在推动中关村区块链联盟的建立。

截至2018年5月，北京、上海、广州、深圳、浙江、贵州等18个地区出台了相关区块链项目激励政策。 各地都把区块链研发和应用作为重要的战略发展目标，出台了详细的激励政策。 所以抛开代币的概念，区块链的未来还是值得期待的。

最近由于参与项目，收集了一些2018-2023年各领域区块链市值的预测数据，做了一个直方图。

但是这个数据，我觉得还是看看就好，不要当真==，毕竟区块链的底层技术还不成熟，还有很大的发展空间。 由于供应链金融非常接近区块链的运作模式，因此也在蓬勃发展。

感觉自己说了很多没用的话。 其实我想让大家先了解一下这个领域，包括它的体系。

区块链概述

Melanie Swan在《区块链：新经济蓝图与介绍》中将区块链应用分为区块链1.0、2.0和3.0

区块链1.0：比特币，支持虚拟货币应用，与转账、汇款、数字支付相关的加密货币应用。

区块链2.0：支持智能合约应用 合约是区块链在经济、市场和金融领域应用的基石。 应用包括股票、债券、期货、贷款、抵押、产权、智能财产和智能合约。 2.0的代表是以太坊，以智能合约为中心，用户可以自行编辑智能合约（当然也有一定的风险，比如TheDAO事件，黑客就是从智能合约的漏洞入手。）

区块链3.0：应用是超越货币、金融和市场范围的去中心化应用，特别是在政府、健康、科学、文学和艺术领域。 3.0的代表是EOS（所谓的3.0），但是平台好像不是很稳定，速度也没有他说的那么快。 事实上，3.0 可能仍在开发中。

比特币分类：

1.公链：对所有人开放，任何人都可以参与。

应用包括：比特币、以太币、虚拟货币、大众电子商务、互联网金融等B2C\C2C\C2B场景。

2. 私有区块链：对个人或实体开放

应用包括：数据库管理、审计、防止对数据安全的内部和外部攻击、权限链

3. 联盟链：对特定组织开放

应用包括：40多家银行参与的区块链联盟R3，Linux基金会支持的超级账本Hyperledger，需要注册许可和许可链

用于机构间交易、结算或清算等B2B形式

4.侧链：比特币平均每十分钟出一个块，每个块大小为1MB，每秒可以确认7笔交易。 提高效率的侧链。 闪电网络将很多交易放在侧链上，清算时只使用主链，在不增加主链存储负担的情况下大大提高了交易率。

5. 跨链：将各自垂直领域的区块链相互连接，形成全球区块链网络。

区块链行业架构：协议层、扩展层、应用层。

协议层

底层技术，完整的区块链产品，维护网络节点，提供API调用。 通常提供简单的客户端。

搭建网络环境，搭建交易通道，指定节点奖励规则，

技术：网络编程、分布式算法、加密签名、数据存储技术。

语言：网络编程强，并发处理简单。 比如Nodejs、Go

又分为存储层和网络层。

比特币选择了谷歌的LevelDB，读写性能都不错。

网络层是编码的重点和难点，包括点对点网络中的分布式算法和加密签名。 《Nodejs开发加密货币》

还有一个单独的对等网络实现：

节点查找、数据传输和验证等逻辑独立性

共识算法、加密签名、数据存储等构成核心层

扩展层

类似于计算机驱动程序，它使区块链产品更加实用。

有两种，一种是各种交易市场，用法定货币兑换加密货币。

二是在某个方向上实现扩展，比如智能合约，即当满足某个条件时，自动执行合约，比如证券转让。

技术无极限，分布式存储、机器学习、VR、物联网、大数据等。

任何需要第三方支付的产品都可以轻松使用区块链

任何需要确认、记入和追溯的信息也可以使用区块链。

应用层

各种客户端（DAPP、钱包等）。

比特币协议层使用C++开发，官方客户端钱包使用Qt，第三方钱包使用Python。 共识算法采用PoW（Proof of work）工作量证明机制。

以太坊提供Go(go-ethereum)\Java(Ethereum(J))\Python等多语言实现。 客户端包括 Rust、Ruby、Javascript 等。

大家对区块链的定义就是一个分布式的公共数据库，或者账本。 所以功能很明显：存储。 存储了什么？ 不可变交易。

一段时间内产生的交易被打包成一个区块，这个区块被挖出（称为挖矿）后，与最长的链（区块数量最多）相连，形成区块链。

我们了解区块链如何在比特币区块链方面运作。

比特币地址

首先，让我们看一下比特币地址。 作为交易用户，我们每个人首先要有一个地址，这样我才能给你转账。

比特币地址由数字和字母组成。 生成过程如下：

如果公钥和私钥有问题，请参考密码学。

非对称加密：每个人都有两把钥匙，一把只有自己知道（私钥），一把可以对外公开（公钥）； 用私钥加密的信息只能用公钥解密，连私钥都不能用。 公钥可以通过私钥生成很多密钥。

用户随机生成私钥，然后通过私钥生成公钥，用SHA256加密函数对公钥进行加密，再用RIPEMD160加密得到公钥HASH。 再经过两次SHA256加密后，将前四个字节作为验证码加到原来的公钥HASH上，然后加上对应的版本号（目前为0x00），将这些字节组合起来，通过Base58，生成一个58字节的哈希比特币地址。

贸易

对于每一个账户，比特币存储的不是它的余额（还剩多少比特币），而是一条交易记录。 比如A给我转了1个比特币，B给我转了2、2个比特币，这些账单就存起来了。 比特币的创新在于UTXO（Unspent Transaction Output，未花费的交易输出）。 也就是说，我要发起一笔交易，将两个比特币转给C，此时交易的输入是UTXO的一部分。 我有一些账单是别人转给我的，一张是A的，两张是B的，所以我转给C的交易可能用的是B转给我的钱。

我们来看看交易的输入和输出：

前一个 tx 的值是一个 UTXO 的哈希值。 在这个例子中，我选择了 C 转给我的 2 个比特币，然后把钱给了 C。作为输入的交易可以是多个。 （比如我要转D3个比特币，A和B单笔交易肯定是不够的）

输入脚本：即scriptSig是转账方私钥生成的数字签名，即转账方需要证明自己拥有公钥哈希对应的私钥，才能使用这个UTXO。 scriptSig 的下一行是传输者的公钥。

价值是转移的数量。

scriptPubKey：是输出脚本，包含几个脚本命令和收款人地址。

下面我们来看一下脚本执行过程。

比特币的脚本是基于栈的，后进先出。

交易一：A转账给B

输入：A的签名&公钥

输出：B的公钥HASH

交易2：B转账给C

输入：B的签名&公钥

输出：C的公钥HASH

先执行交易2的输入脚本，将签名和公钥从左到右压入栈中； 然后执行事务1的输出脚本OP_DUP——复制栈顶元素。

然后OP_HASH160计算栈顶元素的HASH，即A的公钥HASH，即A的比特币地址。 然后将事务 1 的输出中的地址（A 的地址）压入堆栈。

接下来，OP_EQUALVERIFY 判断栈顶的前两个元素是否相等。 相等则继续执行，不相等则终止。 最后OP_CHECKSIG用于签名校验，即公私钥匹配。

一系列的指令证明要花费UTXO中的比特币的人是否有对应的私钥，即这笔转账是否转给了A，或者A是否有花费的权限。

矿业

然后我们需要看看挖矿。

我们来看看区块头的数据结构。

Merkle 树是交易的哈希树。 两两合并最终形成根节点。 让我们看一张更完整的图：

我们常说挖矿就是找到这个随机数Nonce。 其实hash在出块的时候是固定的，Nonce的值是从0开始的。第一笔交易是coinbase（挖矿交易），也就是挖矿交易的输出地址就是你的唯一地址，所以虽然出块时的hash是固定的，每个块的merkle树根节点不同，所以每个矿工挖出的块的hash是不同的。

挖矿的目的就是改变这个Nonce的值，一般是从0开始，往上递增。 每次 Nonce 发生变化，我们都会重新计算区块的 HASH，直到得到的 HASH 值满足区块头中的目标值。 这个目标值是一个标准，通常前n位为0，如果矿工计算出的哈希值小于等于目标值，即至少前n位为0，则挖矿成功。 目标值也称为难度值。 比特币规定十分钟内挖出一个区块。 如果快于或慢于十分钟，目标值将自动调整，使挖矿更难或更容易。 保证十分钟出块。

当然，区块中的交易就是这10分钟内产生的交易。 如果交易过多（因为每个区块大小为1MB，存储的交易数量有限），会被下一个区块继续打包。

要找到这个随机数并不容易，因为哈希函数的性质决定了这个数字不能一下子猜到。 只有一次试算，因为通常是从0开始比特币面向企业应用的区块链框架，逐个加，所以最终的Nonce值就是矿工执行的hash。 哈希的数量。

同时我们可以发现，要找到随机数并不容易，但验证起来却极其简单。 你只需要将随机数带入区块，其他节点就可以用一个hash来验证某个挖出区块的矿工节点。