区块链系统（区块链系统由什么组成）

日期：2023年06月19日 18:37 浏览量：7

区块链是一种带有数据“散列考证”功用的数据库。区块，就是数据块，依照时间次第将数据区块组合成一种链式结构，并运用密码学算法，以散布式记账的方式，团体维护数据库的牢靠性。一切数据块按时间次第相连，从而形成区块链。

区块链系统由数据层、网络层、共识层、鼓舞层、合约层和运用层组成。其中，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基础数据和基本算法；网络层则包括散布式组网机制、数据传达机制和数据考证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；鼓舞层将经济要素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济鼓舞的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；运用层则封装了区块链的各种使用场景和案例。该模型中，基于工夫戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济鼓励和灵敏可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。

区块链次要处置的买卖的怀疑和平安效果，因此它针对这个效果提出了四个技术创新：

（1）分布式账本，就是买卖记账由分布在不同中央的多个节点独自完成，而且每一个节点都记载的是完整的账目，因此它们都可以参与监视买卖合法性，同时也可以独自为其作证。

跟激进的分布式存储有所不同，区块链的分布式存储的共异性次要体往常两个方面：一是区块链每个节点都依照块链式结构存储完整的数据，激进分布式存储一般是将数据依照肯定的规则分红多份中止存储。二是区块链每个节点存储都是独立的、位置同等的，依托共识机制保证存储的一致性，而保守分布式存储一般是经过中心节点往其他备份节点同步数据。 [8]

没有任何一个节点可以独自记载账本数据，从而防止了繁多记账人被掌握大约被贿赂而记假账的可以性。也由于记账节点足够多，实践上讲除非一切的节点被破坏，否则账目就不会丧失，从而保证了账目数据的平安性。

（2）非对称加密和授权技术，存储在区块链上的买卖音讯是公开的，但是账户身份音讯是高度加密的，只需在数据具有者授权的状况下才干访问到，从而保证了数据的安全和团体的隐私。

（3）共识机制，就是一切记账节点之间怎样达成共识，去认定一个记载的有效性，这既是认定的手段，也是防止窜改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的使用场景，在效率战争安性之间取得平衡。

区块链的共识机制具有“少数遵从少数”以及“人人对等”的特性，其中“少数遵从少数”并不完好指节点个数，也能够是计算才干、股权数大约其他的计算机可以比拟的特征量。“人人对等”是当节点满意条件时，一切节点都有权优先提出共识结果、直接被其他节点认同后并最后有能够成为最终共识结果。以比特币为例，采用的是义务量证明，只需在掌握了全网逾越51%的记账节点的状况下，才有能够假造出一条不具有的记载。当参与区块链的节点足够多的时分，这基本上不能够，从而根绝了造假的能够.

（4）智能合约，智能合约是基于这些可信的不可窜改的数据，可以自动化的实施一些预先定义好的规则和条款。以安全为例，假定说每团体的音讯（包括医疗消息微风险发生的消息）都是真实可信的，那就很冗杂的在一些规范化的安全产品中，去中止自动化的理赔

其实团体可以冗杂了解，其实就是一个金融数据库。

【定义】

区块链（Blockchain）是指经过去中心化和去怀疑的方式团体维护一个牢靠数据库的技术计划。该技术计划让参与系统中的恣意多个节点，把一段时间系统内局部消息交流的数据，经过密码学算法计算和记载到一个数据块（block），并且生成该数据块的指纹用于链接（chain）下个数据块和校验，系统一切参与节点来单独认定记载能否为真。

区块链是一种相似于NoSQL（非联系型数据库）这样的技术处置计划统称，并不是某种特定技术，能够经过很多编程言语和架构来完成区块链技术。并且完成区块链的方式种类也有很多，目前稀有的包括POW（Proof of Work，义务量证明），POS（Proof of Stake，权益证明），DPOS（Delegate Proof of Stake，股份受权证明机制）等。

区块链的概念初次在论文《比特币：一种点对点的电子现金系统（Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System）》中提出，作者为自称中本聪（Satoshi Nakamoto）的团体（或团体）。因而可以把比特币看成区块链的首个在金融支付范围中的使用。

【深入注释】

不论多大的系统大约多小的网站，一般在它面前都有数据库。那么这个数据库由谁来维护？在一般状况下，谁负责运营这个网络或许系统，那么就由谁来中止维护。假定是微信数据库肯定是腾讯团队维护，淘宝的数据库就是阿里的团队在维护。自己肯定以为这种方式是天经地义的，但是区块链技术却不是这样。

假设我们把数据库想象成是一个账本：比如支付宝就是很典型的账本，任何数据的改动就是记账型的。数据库的维护我们可以以为是很冗杂的记账方式。在区块链的世界也是这样，区块链系统中的每一团体都无机遇参与记账。系统会在一段时间内，能够选择十秒钟内，也能够十分钟，选出这段时间记账最快最好的人，由这团体来记账，他会把这段时间数据库的变化和账本的变化记在一个区块（block）中，我们可以把这个区块想象成一页纸上，系统在确认记录准确后，会把过去账本的数据指纹链接（chain）这张纸上，然后把这张纸发给整个系统外面其他的所有人。然后循环往复，系统会寻觅下一个记账又快又好的人，而系统中的其他所有人都会取得整个账本的正本。这也就意味着这个系统每一个人都有一模一样的账本，这种技术，我们就称之为区块链技术（Blockchain），也称为分布式账本技术。

由于每个人（计算机）都有一模一样的账本，并且每个人（计算机）都有着完好相等的权益，因而不会由于单个人（计算机）取得联系或宕机，而招致整个系统解体。既然有如出一辙的账本，就意味着所有的数据都是公开透明的，每一个人可以看到每一个账户上终究有什么数字变化。它十分诙谐的特性就是，其中的数据无法窜改。由于系统会主动比拟，会以为相同数量最多的账本是真的账本，少局部和他人数量不一样的账本是虚伪的账本。在这种状况下，任何人窜改自己的账本是没有任何意义的，由于除非你能够窜改整个系统外面大局部节点。假设整个系统节点只要五个、十个节点或许还冗杂做到，但是假设有上万个甚至上十万个，并且还分布在互联网上的任何角落，除非某个人能控制世界上大少数的电脑，否则不太可能窜改这样大型的区块链。

【要素】

区分区块链的定义，我们以为必需具有如下四点要素才干被称为公开区块链技术，假如只具有前3点要素，我们将以为其为私有区块链技术（私有链）。

1、点对点的对等网络（权益对等、物理点对点衔接）

2、可考证的数据构造（可考证的PKC体系，不可窜改数据库）

3、分布式的共识机制（处置拜占庭将军效果，处置双重支付）

4、纳什平衡的博弈设想（协作是演化坚定的战略）

【特性】

区分定义区块链的定义，区块链会梦想出四个主要的特性：去中心化（Decentralized）、去疑心（Trustless）、个人维护（Collectively maintain）、牢靠数据库（Reliable Database）。并且由四个特性会引申出另外2个特性：开源（Open Source）、隐私维护（Anonymity）。如果一个系统不具有这些特征，将不能视其为基于区块链技术的使用。

去中心化（Decentralized）：整个网络没有中心化的硬件或许管理机构，恣意节点之间的权益和权益都是均等的，且任一节点的保护或许取得都会不影响整个系统的运作。因此也可以以为区块链系统具有极好的强壮性。

去疑心（Trustless）：参与整个系统中的每个节点之间停止数据交流是无需相互疑心的，整个系统的运作规则是公开透明的，所有的数据方式也是公开的，因此在系统指定的规则范围和时间范围内，节点之间是不能也无法诈骗其它节点。

个人维护（Collectively maintain）：系统中的数据块由整个系统中所有具有维护功用的节点来单独维护的，而这些具有维护功用的节点是任何人都可以参与的。

牢靠数据库（Reliable Database）：整个系统将经过火数据库的方式，让每个参与节点都能获得一份完整数据库的拷贝。除非能够同时控制整个系统中逾越51%的节点，否则单个节点上对数据库的矫正是有效的，也无法影响其他节点上的数据方式。因此参与系统中的节点越多和计算才干越强，该系统中的数据安全性越高。

开源（Open Source）：由于整个系统的运作规则必需是公保守明的，所以关于次第而言，整个系统肯定会是开源的。

隐私保护（Anonymity）：由于节点和节点之间是无需相互疑心的，因此节点和节点之间无需公开身份，在系统中的每个参与的节点的隐私都是遭到保护的。

? ? ? ? 拜占庭将军效果（Byzantine Generals Problem），是由莱斯利·兰波特在其同名论文中提出的分布式对等网络通讯容错成果。

? ? ? ? 在分布式计算中，不同的计算机经过通讯交换消息达成共识而依照同一套协作战略举措。但有时分，系统中的成员计算机可能出错而发送过失的信息，用于传递信息的通讯网络也可能招致信息保护，使得网络中不同的成员关于局部协作的战略得出不同结论，从而破坏系统一致性。这个难题被称为“拜占庭容错”，或许“两军成果”。

? ? ? ? 拜占庭假定是对梦想世界的模型化。拜占庭将军成绩被以为是容错性成绩中最难的问题类型之一。拜占庭容错协议央求能够处置由于硬件过失、网络梗塞或断开以及遭到恶意攻击，其他计算机和网络可能出现不可预料的行为而带来的各种问题。并且拜占庭容错协议还要满意所要处置的问题央求的规范。

? ? ? ? 在拜占庭时期有一个墙高壁厚的城邦——拜占庭，高墙之内寄存逝世人无法设想多的财富。拜占庭被其他10个城邦所盘绕，这10个城邦也很富饶，但和拜占庭相比就有大相径庭了。

? ? ? ? 拜占庭的十个邻居都觊觎它的财富，并希冀侵略并占领它。但是，拜占庭的进攻十分弱小，任何单个城邦的入侵举措都会失利，而入侵者的军队也会被消灭，使得该城邦自身遭到其他相互觊觎对方的九个城邦的入侵和虏掠。

? ? ? ? 拜占庭的进攻很强，十个城邦中要有一半上述文章内容同时进攻才干突破它。也就是说，如果有六个或许上述文章内容的相邻城邦一同进攻，他们就会胜利并取得拜占庭的财富。但是，如果其中有一个或者更多城邦背叛了其他城邦，允许一同入侵但在其他城邦进攻的时分又不干了，也就招致只要五支或者更少的城邦的军队在同时进攻，那么所有的进攻城邦的军队都会被消灭，并随后被其他的（包括背叛他们的那（几）个）城邦所入侵和虏掠。

? ? ? ? 这是一个由许多不互置信任的城邦形成的一个网络。城邦们必需一同勤劳以完成单独的权利。而且，各个城邦之间通讯谐和和的独一路途是通过信使骑马在城邦之间传递信息。城邦的决策者们无法聚集在一个中央开个会（所有的城邦的决策者都不相互信任自己的安全会在自己的城堡或者军队范围之外能够获得保证）。

? ? ? ? 城邦的决策者可以在恣意时间以恣意频次派出恣意数量的信使就职意的对方。每条信息都包括如下的形式：“我城邦将在某一天的某个时间发起进攻，你城邦甘愿参与吗？”。如果收信城邦赞同了，该城邦就会在原信上附上一份签名了的或盖了图章的（以就是考证了的）回应然送回发信城邦。然后，再把新兼并了的信息的拷贝逐一发送给其他八个城邦，央求他们也如此这样做。最后的手段是，通过在原始信息链上盖上他们所有十个城邦的决策者的图章，让他们在时间上达成共识。最初的后果是，会有一个盖有十个赞同同一时间发起进攻的图章信息包，和一些被抛弃了的包括局部但不是部分图章的信息包。

? ? ? ? 在这个进程中首先出现了第一个问题，就是如果每个城邦向其他九个城邦派出一名信使，那么就是十个城邦每个派出了九名信使，也就是在任何一个时间又算计90次的传输，并且每个乡村辨别收到九个信息，可能每一封都写着不同的进攻时间。

? ? ? ? 在这个进程中还有第二个问题，就是部分城邦会允许超越一个的攻击时间，故意背叛进攻发起人，所以他们将重新广播超越一条（甚至许许多多条）的信息包，由此发生许多甚至有数的足以淹没一切的杂音。

? ? ? ? 有了上述文章内容两个问题，整个网络系统可能快速蜕变，并演化成不可信的信息和攻击时间相互抵触的纠结体。

? ? ? ? ?拜占庭假定是对幻想网络世界的一种模型化。在幻想网络世界中由于硬件差错、网络梗塞或断开以及遭到恶意攻击，网络可能呈现许许多多不可预料的行为。拜占庭容错协议必需处理这些失效，并且还要使这些协议称心所要解决的问题所恳求的标准。

? ? ? ? 关于拜占庭将军问题中本聪的区块链给出了比拟完美的解决计划。也就是比较完美的解决了上述的两个问题。

? ? ? ? 拜占庭将军问题的第一个问题从实质下去讲就是时间和空间的阻碍招致信息的不准确和不及时。

? ? ? ? 区块链关于第一个问题的解决计划是使用分布式存储技术和比特流技术（BT技术，一种新型的点对点传输技术，具有节点同时作为客户端和效力器端和没有中心效力器等特性），将整个网络系统内的所有买卖信息汇总为一个一致的，分布式存储的，近乎实时同步更新的电子总账。一致的分布式单独账本就解决了空间阻碍问题；而近乎同步停止的，实时的，继续的对所有账本备份的更新、对账则解决了时间阻碍问题。

? ? ? ? 这个进程较精细一点的描画大约是将区块链系统内所有的交易活动的记录数据一致于一种规范化的总帐上；区块链系统的每一个节点都会保管一份总帐的备份；所有总帐的备份都是在实时的，继续的更新、对账、以及同步着。区块链系统的每一个节点能在这本总帐里记上增加记录；每一笔新增加的记录都会实时的广播到区块链系统内；所以在每一个节点上的每一份总帐的备份都是简直同时更新的，并且所有的总帐的备份坚持着同步。

? ? ? ? 拜占庭将军问题的第二个问题从实质下去讲就是关于信息过量问题和信息干扰问题。信息过量和信息干扰问题招致决策延迟，甚至决策系统解体而无法决策。

? ? ? ? 区块链关于第二个问题的解决方案是区块链系统的任何一个节点在发送每一笔新增加的记录时需求附带一条额外的信息。对区块链系统的任何一个节点来说这条额外的信息的获得都是有益息的，并且只能有一个节点可以获得。这样就解决了区块链系统的任何一个节点新增加额定信息时的信息多且乱而无法达成分歧的问题。在这里，区块链系统的任何一个节点获得那条附带的额定的信息的进程就是知名的义务量证明机制。

? ? ? ? 共识机制主要解决区块链系统的数据如何记录和如何保管的问题。任务量证明机制就是恳求区块链系统的节点通过做肯定难度的任务得出一个结果的进程。

? ? ? ? 区块链系统中某节点生成了一笔新的交易记录，并且该节点将这笔新的交易记录向全网广播。全网各个节点收到这个交易记录并与其他所有准备打包进区块的交易记录单独组成交易记录列表。在列表内先对所有交易停止两两的哈希计算；再对以获得的哈希值停止哈希计算获得Merkle树和Merkle树的根值；把Merkle树的根值及其他相关字段装配成区块头。

? ? ? ? 各个节点将区块头的80字节数据加上一个不停的变卦的区块头随机数一同进行不停的哈希运算（实际上这是一个双重哈希运算）；不停的将哈希运算结果值与以后网络的手段值做对比，直到哈希运算结果值小于手段值，就获得了契合恳求的哈希值，任务量证明也就完成了。

? ? ? ? ?分布式的区块链系统是一个静态变化的系统（硬件的运算速度的增加，节点参与网络的水平的变化）。系统的不时变化肯定带来系统的算力的不时变化。而算力的变化又会招致通过消耗算力（工作）来获得契合恳求的哈希值的速度的不同。最终的结果会是区块链的增减速度会有庞大的不同。这是一个很大的问题。为了解决这个问题，区块链系统主动依据算力的变化对工为难度进行调整。也就是采用移动平均目的的方法来肯定，难度控制为每小时生成区块的速度为某一个预定的平均数。

? ? ? ? 在区块链系统中一个契合要求的哈希值是由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。为了使区块的构成时间控制在大约十分钟左右，区块链系统采用了流完工为难度的难度算法。难度值每2016个区块调整一次零的个数。

? ? ? ? 新的难度值是依据前2015个区块（实践上应当是2016个区块，由于往常次第编写时的失误构成了用2015而不是2016）的出块时间来计算。

? ? ? ? 难度=目的值 * 前2015个区块生成所用的时间 / 1209600 （两周的秒钟数）

? ? ? ? 这样通过规则的算法，区块链系统就保证所有节点计算出的难度值都一致，区块的形成时间大约一致在非常钟左右。

? ? ? （1）结果不可控制。其依赖机器进行哈希函数的运算来获得结果；计算结果是一个随机数；没有人能直接控制计算的结果。

? ? ? （2）计算具有对称性。就是结果的获得和结果的验收需求的工作量是不同的。计算出结果所需求的工作量远远大于验收结果所需求的工作量。

? ? ? （3）计算的难度主动控制。为了使区块的形成时间控制在大约非常钟左右，区块链系统主动控制了每一个契合要求的哈希获得为大约在十分钟左右。

? ? ? ? ?第一，方法繁杂易行。

? ? ? ? 第二，系统达成共识繁杂，节点间不需求太多的信息交换。

? ? ? ? 第三，系统比较动摇可靠，任何破坏系统的希图都需要投入大到得失相当的利息。

? ? ? ? 第一，消耗少量的算力，也就是糜费动力和其他资源。

? ? ? ? 第二，区块确实认时间比较长，并且难以变短。

? ? ? ? 第三，新创立的区块链非常繁杂遭到算力攻击。

? ? ? ? 第四，简单发生区块链分叉，坚定的区块链需要多个确认，并且这种情况可能不时继续下去。

? ? ? ? 第五，算力的逐渐集合招致与去中心化的系统设想基础的抵触日益清楚。

? ? ? ? 权益证明机制是一种工作量证明机制的替代方法，试图解决工作量计算糜费的问题.目前其胜利的应用是点点币区块链系统。

? ? ? ? 权益证明不要求区块链系统的节点完成必定数量的计算工作，而是要求区块链系统的节点对某些数量的钱展现所有权。

? ? ? ? 权益证明机制首先应用于点点币区块链系统中。

? ? ? ? 点点币区块链系统的区块生成时，节点需要构造一个“钱币权益”交易，即把本人的一些钱币和预先设定的奖励发给自己。进行哈希计算时，哈希值的计算只同交易输入、一些附加的活动数据以及以后时间（是一个表示自1970年1月1日距离以后时辰的秒数的正数）相关。然后，根据相似工作量证明的要求来检查这个哈希值能否准确。

? ? ? ? 点点币区块链系统的权益证明机制除了设定了哈希计算难度与交易输入的“币龄”成正比外，其与工作量证明机制非常相似。其中，币龄的定义为交易输入大小和它具有时间的乘积。权益证明机制中哈希值只和时间和活动的数据相关，因而没有方法通过多完成工作来快速获取它。

? ? ? ?每个点点币区块链系统的交易的输入都有必定的几率来发生无效的正比于币龄和交易货币数量的工作。

? ? ? ? 第一，变短了共识达成的时间。

? ? ? ? 第二，不再需要少量消耗动力。

? ? ? ? 第一，还是需要哈希计算。

? ? ? ? 第二，所有确实认都只是一个概率上的表达，而不是一个肯定性的事情，有可能遭到其他攻击影响。

? ? ? ? 受权股份证明机制相似于权益证明机制，是比特股BitShares采用的区块链公识算法。受权股份证明机制是专制选举和轮番执政相分别方式来肯定区块的发生。

? ? ? ? 受权股份证明机制是先由节点选举若干代理人，由代理人考证和记账。其他方面和权益证明机制类似。

? ? ? ? 每个节点按其持股比例具有相应的影响力，51%节点投票的结果将是不可逆且有约束力的。为抵达及时而高效的方法抵达51%赞同的目的。每个节点可以将其投票权授予一名节点。获票数最多的前100位节点按既定时间表轮番发生区块。每名节点分配到一个时间段来消耗区块。

? ? ? ? 所有的节点将收到同等于一个平均水平的区块所含交易费的10%作为报酬。

? ? ? ? ?第一，大幅增加参与考证和记账节点的数量，

? ? ? ? ?第二，可以疾速完成共识验证。

? ? ? ? ?主要缺陷就是依然无法解脱对代币的依赖。

? ? ? ? 在分布式计算上，不同的计算机透过讯息交换，尝试达成共识；但有时分，系统上谐和计算或成员计算机可能因系统过失并交换错的讯息，导致影响最终的系一致致性。

? ? ? ? 拜占庭将军问题就根据过失计算机的数量，寻觅可能的解决办法，这无法找到一个相对的答案，但只可以用来验证一个机制的有效程度。

? ? ? ? 而拜占庭问题的可能解决方法为：

? ? ? ? 在 N ≥ 3F + 1 的情况下一致性是可能解决。其中，N为计算机总数，F为有问题计算机总数。信息在计算机间互相交换后，各计算机列出所有失掉的信息，以大多数的结果作为解决办法。

? ? ? ? ?第一，系统运转可以解脱对代币的依赖，共识各节点由业务的参与方或者监管方组成，安全性与动摇性由业务相关方保证。

? ? ? ? ?第二，共识的时延大约在2到5秒钟。

? ? ? ? ?第三，共识效率高，可称心高频交易量的需求。

? ? ? ? ?第一，当有1/3或上述文章内容记账人中止工作后，系统将无法提供效力；

? ? ? ? ?第二，当有1/3或上述文章内容记账人分别作恶，可能系统会出现会留下密码学证据的分叉。

? ? ? ? 小蚁改良了适用拜占庭容错机制。该机制是由权益来选出记账人，然后记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识。

? ? ? ? 此算法在PBFT基础上进行了以下改良：

? ? ? ? 第一，将C/S架构的恳求照应形式，改良为适宜P2P网络的对等节点形式；

? ? ? ? 第二，将静态的共识参与节点改进为可静态进入、参与的静态共识参与节点；

? ? ? ? 第三，为共识参与节点的发生设想了一套基于持有权益比例的投票机制，通过投票决议共识参与节点（记账节点）；

? ? ? ? 第四，在区块链中引入数字证书，解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题。

? ? ? ? 第一，专业化的记账人；

? ? ? ? 第二，可以容忍任何类型的错误；

? ? ? ? 第三，记账由多人协同完成，每一个区块都有最终性，不会分产生区块链分叉；

? ? ? ? 第四，算法的可靠性有严酷的数学证明来保证；

? ? ? ? 第一，当有1/3或上述文章内容记账人中止工作后，区块链系统将无法提供效劳；

? ? ? ? 第二，当有1/3或上述文章内容记账人分别作恶，且其它所有的记账人被恰恰联络为两个网络孤岛时，恶意记账人可以使区块链系统出现分叉，但是会留下密码学证据；

? ? ? ? ?瑞波共识机制是部分节点选取出特地节点组成特地节点列表，由特地节点列表内的节点达成共识。

? ? ? ? ?初始特地节点列表就像一个俱乐部，要接收一个新成员，必需由51%的该俱乐部会员投票通过。共识遵照这核心成员的51%权利，外部人员则没有影响力。波共识机制将股东们与其投票权隔开，并因此比其他系统更中心化。

? ? ? ? 瑞波共识机制参与共识形成的只有特别节点，大大的增加了共识形成的时间。在实际中，瑞波区块链系统达成共识需要3-6秒钟，远远快于比特币区块链系统的10分钟。同时瑞波区块链系统对并发交易的处理到达每秒数万笔，而比特币区块链系统只有每秒7笔。

瑞波共识机制处理节点见地分歧的方式也是不同的。瑞波的信任节点对于新区块的发明进行商量的时间是区块链更新前。先商量，达成共识后再对区块链进行更新。

由于瑞波共识机制的共识是由特别节点达成的，普通节点并不需要维护一个完整的历史账本。各个节点可以根据自己的业务需要选择同步同步完整的历史账本或者任意最近几步的账本。这也意味着对存储空间和网络流量需求的增加。

瑞波共识机制吊销了挖坑的发行货币机制，采用了原生货币（1000亿枚）的方式发币，从而少量的防止了挖矿的天量能耗。

一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、鼓励层、合约层和应用层组成。

其中，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；网络层则包括分布式组网机制、数据传达机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济要素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的根底；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵敏可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。

一、区块链系统

作为比特币的底层技术，区块链系一致般由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。

1.数据层

数据层封装了底层数据区块及相关的数据加密和时间戳等根底数据和基本算法，主要描画区块链的物理方式，是区块链上从创世区块起始的链式结构。它包括了区块链的区块数据、链式结构，以及区块上的随机数、时间戳、公私钥数据等，是整个区块链技术中底层的数据结构。

2.网络层

网络层主要通过P2P技术完成分布式网络机制，包括P2P组网机制、数据传达机制和数据验证机制。因此，从本质下去说，区块链是一个P2P网络，具有自动组网的机制，节点之间通过维护一个共同区块链结构来坚持通讯。

3.共识层

共识层包括共识算法、共识机制。共识层能让高度聚集的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的无效性达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社群的管理机制。目前共识机制算法无数十种，包括工作量证明、权益证明、权益授权证明、熄灭证明、主要性证明等。

4.激励层

激励层主要包括经济激励的发行制度和分配制度，其功用是提供必定的激励措施，鼓励节点参与区块链中安全验证工作，并将经济要素归入区块链技术体系中，激励遵守规则参与记账的节点，惩罚不遵守规则的节点。

5.合约层

合约层主要包括脚本、代码、算法机制和智能合约，是区块链可编程的基础。它将代码嵌入区块链或令牌中，可以完成自定义的智能合约，在到达某个肯定的约束条件的情况下，不用经由第三方就能自动实施，是区块链去信任的基础。

6.应用层

应用层封装了各种应用场景和案例，类似于计算机操作系统上的应用次第、互联网阅读器上的门户网站、搜寻引擎、电子商城或是手机端上的APP。它将区块链技术应用布置在以太坊、EOS、QTUM等上，并在幻想生活场景中落地。未来，可编程金融和可编程社会会搭建在应用层上。

数据层、网络层、共识层是树立区块链技术的必要元素，缺少任何一层都不能称之为真正意义上的区块链技术；激励层、合约层和应用层不是每个区块链应用的必要要素，一些区块链应用并不完整地包括此三层结构。

从商业的角度来讲，区块链技术有它自身的一个特性，就是足够数字化，它是跨境的，是跨时空的，是跨组织的。数据的活动是没有边境的，所以区块链同时是分布式的，它是自组织的和去中心化的。

所以区块链的由来，任何新的树立式技术的应用，历来就有两条路途，或者说两种方法。一种方法，是把它视为一种工具，用它来改善保守的商业形式，失掉一种边沿效益上的提升。另外一种是把它当作一套制度，用来重构商业的底层逻辑。

这两种应用方法，在过来几年就有一个很好的案例。当互联网公司在推行“互联网+”的时分，我们也看到很多保守的商业机构说，不是“互联网+”，而是“+互联网”。那么往常那些喊“+互联网”的人到哪去了？有人认为，互联网只是用来改善的一项技术，保守的东西可以加上一些互联网技术，好比把互联网当电子邮件使用，你弄了一套电子邮件系统，就以为是互联网了。但是有人却把互联网当作制度，从底层重构了商业，最后你会发觉你失业了。

第二是去中心化的。为什么要去中心？商业上的区域中心技术带来了商业的去中心化，这个是历史的必定趋向。这个趋向在哪里？我觉得是两点，一个是经济全球化，进入2.0版本。往常通过互联网，曾经不是公司在全球化，不是公司把自己变成跨国公司，而是任何一个个人互联网都赋能给它，让它可以在一个中国的小县城，通过互联网把它的产品卖给全世界。经济全球化展开到个人全球化的时分，解决点对点的交易，点对点的效劳，成为一个一般的问题。那么区块链技术所带来的实时清算结算，点对点交易交收这些特性，正好可以辅佐个人商业活动的全球化。

第三是经济的数字化。当数据集合到必定程度之后，它的凝滞根本上是跨时空的，商业活动对金融领取的需求，是随时随地随身的，而做不到随时随地随身随需提供场景化、虚拟化的领取清算效劳，终究会被技术和市场所淘汰。

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区块链的意义是一个信息技术范畴的术语。从本质上讲，它是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可假造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。

它最早出如今1991年，由一群研讨人员用来给数字化文档打时间戳。以使得这些文档不能被篡改，看下去区块链技术就像一位公证人一样。

一条区块链就是对所有人完整公开的分布式账本，它有一个很诙谐的属性：一旦数据被记录到区块链中后就很难再发生改动。那么它终究是如何工作的呢？接上去让我们首先来观察一下单个区块的组成。

区块链系统（区块链系统由什么组成）

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