第四课：区块链技术初始篇

区块链技术初始篇

1、区块链技术指什么

区块链之前我们已经解释得很详细了，区块链技术又是什么？区块链实质上是具有一定特征的账本，而对于区块链的研究是基于其技术基础。很多人会把区块链和区块链技术弄混。我来给大家解释一下：

区块链是不可篡改和不可伪造的分布式去中心化账本。区块链通过运用加密算法、时间戳、树形结构、共识机制和奖励机制，在节点无需信任的分布式网络中实现去中心化的交易。上面列举的这些统统称为区块链技术。

2、区块链技术研究

 区块链的主要研究的技术，主要目的是从效率、安全和可扩展三个方面进行研究。

主要研究的点是：智能合约、共识机制、加密算法研究。

智能合约包括链上交易（侧链和多通道等）和链下交易（闪电网络和见证隔离等）；

●共识机制包括 POW、POS、DPOS、POOL、PBFT 等；

加密算法的研究：包括加密算法（对称算法和非对称算法）和签名算法（普通、代理、盲、群、环）。

3、不可能三角

当前的区块链技术也存在“不可能三角”，即无法同时达到“高效低能”、“去中心化”、以及“安全”这三个要求。

、当满足“去中心化”和“安全”的前提下？能否满足“高效低能”？

比特币区块链技术便是一种极致追求“去中心化”和“安全”的技术组合。从数据结构上看，它采用拥有时间戳的“区块+链”的结构，在可追溯、防篡改上具备安全优势，也易于分布式系统中的数据同步，但是若需要对信息进行查询、验证，则涉及到对链的遍历操作，而遍历是较为低效率的查询方式。

 在数据存储上，它的每一个节点都下载和存储所有数据包，利用强冗余性获得强容错、强纠错能力，使得网络可以民主自治，但同时也带来了巨大的校验成本和存储空间损耗。它并不像分布式数据库那样随着节点的增加可以通过分布式存储提高整体存储能力，而只是简单地增加副本。未来随着区块链技术所承载的内容增多,单个节点的存储空间将是个问题。

在并发处理上，比特币区块链技术最终只允许一个“矿工”获得记账权建立一个交易区块，这种机制可以有效保证一个民主网络运行的安全和稳健，但其实质上是拥有所有数据的整个“链条”在进行串行的“写”操作。相比关系数据库将数据分为若干表，仅仅根据操作涉及的数据锁定若干表或表中的记录、其他表仍能并发处理相比，比特币区块链技术的串行操作效率远低于普通数据库。

在对内容的验证上，比特币区块链让每个节点都拥有所有的内容，同时对区块内的所有内容进行哈希，这增强了民主性和安全性。但是这种整体哈希的设计思路则意味着不能以地址引用的方式存储数据，否则由于所引用地址上所存储的信息由于并未进行哈希校验而可能存在篡改。因此，比特币区块链技术缺乏高效的可扩展性，在对大型内容的处理上存在效率问题。

、当满足“高效低能”和“安全”的前提下？能否满足完全“去中心化”？

从“共识机制”角度看，为了在确保“安全”的前提下解决比特币区块链技术所采用的工作量证明方式的低效性，权益证明（Proof of Stake）、股份授权证明（Dele-gate Proof of Stake）等机制被采用。但是无论是基于网络权益代表的权益证明，还是利用 101 位受委托人通过投票实现的股份授权证明，实际上都是对“去中心化”的退让，形成了部分中心化。

同样在区块链技术的演化上，除了以比特币为代表的公有链技术外，又衍生了联盟链技术和私有链技术。联盟链技术只允许预设的节点进行记账，加入的节点都需要申请和身份验证，这种区块链技术实质上是在确保安全和效率的基础上进行的“部分去中心化”或“多中心化”的妥协。而私有链技术的区块建立则掌握在一个实体手中，且区块的读取权限可以选择性开放，它为了安全和效率已经完全演化成为一种“中心化”的技术。

、当满足“高效低能”和“去中心化”的前提下？能否满足“安全”？

 一个极端的案例便是基于 P2P（Peer-to-Peer）的视频播放软件。以往当在线观看人数增多时，基于中央服务器设计的视频服务器会因承载压力变大而速度缓慢。为了提高效率，P2P 视频播放软件的设计使得一个节点在下载观看视频文件的同时也不断将数据传输给别人，每个节点不仅是下载者同时也是服务器，资源的分享形成不再依赖于中央服务器的“去中心化”模式。

同时，由于视频一秒有 24 帧，少量图片的局部数据损坏并不影响太多的视觉感官，但是用于数据校验而出现的图像延迟则是不可接受的。于是 P2P 视频播放软件牺牲了“安全”性，允许传输的数据出现少量错误。在这种去中心化的网络中，参与的节点越多，数据的传播越快，传播的效率越高。当然这对于严谨的金融业来说，数据的错误是不可接受的，安全也是金融业所首要考虑的问题。

总之，从当前的技术条件来看尚无法实现“高效低能”、“去中心化”和“安全”三者皆得的区块链技术。但是若对其一个或若干个要求进行妥协，所产生的新技术集合由于更符合实际需求，有可能它对实际应用的吸引力反而增强。

虽然三者不能共存，但是技术在追求达到三者最佳平衡，以及应用在不同的场景追求不同的原则。

4、忠告

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