一、什么是区块链

1. 分布式数据库（本质）

每个用户都可以通过合法手段进行读写，不存储于某一辆个特定的服务器或安全节点上，而是分布式地存放于网络上所有的完整节点上，每个节点保留一个备份。

2. 网络底层协议（抽象）

它是一种共识协议，基于这种协议，可以在其上开发出各种应用，这些应用在每一时刻都保存一条最长的、最具权威的、共同认可的数据记录，并遵循共同认可的机制进行无需中间权威仲裁的、直接的、点对点的交互信息。

• TCP/IP: 数据层，网络层，传输层，应用层
• 区块链：数据层，网络层，共识层，激励层(Token,通证)，合约层，应用层

网卡 -> TCP协议

比特币/以太坊 -> 区块链协议

二、区块链的特点

1. 特点

- 去中心化

所有参与其中的网络节点共同维护，无需中心节点调控。

- 不可篡改

整个链条按照时间顺序和哈希指针链接起来，环环相扣。

- 匿名性

私钥和地址是使用网络的所有条件，无需身份验证。

- 可溯源

所有写入区块的数据需多方验证，公开透明。

2. 不可能三角

安全性、去中心化、高效率

四、区块链的发展

0. 概览

D : 去中心化

APP: 应用

1. V1.0时代（可编程货币）

区块链1.0仅仅是电子货币，可编程货币

特点：

1. TPS(Transaction per second)低，比特币每秒处理7笔交易，
2. 基于栈编程，图灵不完备（脚本，无循环语句，不能实现复杂的编程）

2. V2.0时代（可编程金融）

区块链2.0是可编程金融，是经济、市场和金融领域的区块链应用，例如股票、债券、期货、贷款、抵押、产权、智能财产和智能合约。

代表：以太坊（ETH）、小蚁（NEO）、比原（BTM）

特点：处理速度加快，图灵完备（可以用代码实现各种复杂的逻辑）

创始人： V神

3. V3.0时代（可编程社会）

区块链与社会，区块链与各个行业融合：物联网、存储（IPFS）、游戏、区块链+ ，通证经济

代表：柚子（EOS）Enterprise Operation System 、墨客（MOAC）

特点：处理速度快，可达到商用级别

创始人：BM

五、区块链协议层

0. 协议层概览

1. 数据层

包括：区块链数据、链式结构、哈希函数、Merkle树、非对称加密、时间戳。

问题：需要突破的就是区块容量的问题。

比特币：1M容量

比特币现金：BCH：8M

以太坊：gas（汽油），一个区块能够装的汽油量是有限的，每一个交易消耗的汽油不同，这就决定了能够容纳交易的数量。

2. 网络层

P2P网络、传播机制、验证机制（自组网）

3. 共识层

- 共识机制

共识机制是指可以使所有节点对某一种状态达成一致的方式，有共识机制去中心化才有意义，才具备可信度，否则只是数据共享，目前主流的共识机制有：POW、POS、DPOS、==PBFT==等。

- POW（工作量证明）

POW（Proof Of Work，工作量证明），比特币在Block的生成过程中使用了POW机制，一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。要得到合理的Block Hash需要经过大量尝试计算，计算时间取决于机器的哈希运算速度。当某个节点提供出一个合理的Block Hash值，说明该节点确实经过了大量的尝试计算，当然，并不能得出计算次数的绝对值，因为寻找合理hash是一个概率事件。当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率挖到矿。

* 特点

• 算一道很难的谜题，系统给予挖矿奖励。

• 多劳多得【社会主义】。

* 优点

• 所有节点均可参与，记账权公平的分派到每个节点，去中心化。

• 多劳多得，矿工积极性高。

• 安全性高，欺诈成本高，如果能够欺诈成功，那么做诚实节点收益更大。

* 缺点

• 主流矿池垄断严重（中本聪设想：1CPU 1挖矿），存在51%算力攻击风险。

• 浪费资源严重（2018年底消耗全球0.5%电量）。

• 持币人没有话语权，算力决定一切。

• 网络性能低，共识时间长。

* 项目

• 比特币、以太坊(pow 后期想要改成pos)、比原链等。

- POS（股权证明）

POS（Proof Of Stake，股权证明），类似于财产储存在银行，这种模式会根据你持有数字货币的量和时间，分配给你相应的利息。 举个例子，就是一个根据你持有货币的量和时间，给你发利息的一个制度，在股权证明POS模式下，有一个名词叫币龄，每个币每天产生1币龄，比如你持有100个币，总共持有了30天，那么，此时你的币龄就为3000，这个时候，如果你发现了一个POS区块，你的币龄就会被清空为0。你每被清空365币龄，你将会从区块中获得0.05个币的利息(假定利息可理解为年利率5%)，那么在这个案例中，利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41个币，持币有利息。具体的利息不同币种不一样。

币：token

持有的天数： 天数

币龄（币天） = 币的数量 * 持有的天数

币龄越大，获得记账权利的几率就越大，记账之后，获得奖励。

奖励 = 币龄* 利息数

获得奖励之后，币龄清零。

* 特点

• 不挖矿，依靠币龄也叫币天（币持有数量 * 持有天数），币龄越大，获得记账几率越大，利息即为奖励，记账后币龄清零。

• 按钱分配，钱生钱【资本主义】。

* 优点

• 在一定程度上缩短了共识达成的时间。

• 节约资源。

• 防作弊，币龄越大，获得记账权几率越大、避免51%攻击， 因为攻击会使自己权益受损。

* 缺点

• 数字货币过于集中化，富者越来越富有，散户参与积极性低。

* 项目

• ADA等。

- DPOS

比特币,以太坊：矿池垄断了记账机会，

名义上是人人平等，实际上只有少数人记账：3~5矿池

DPOS（Delegated Proof Of Stake， 委托权益证明），它的原理是让每一个持有币的人进行投票，由此产生n个代表 , 我们可以将其理解为n个超级节点或者矿池，这n个超级节点彼此的权利是完全相等的。从某种角度来看，DPOS有点像是议会制度或人民代表大会制度。如果代表不能履行他们的职责（当轮到他们时，没能生成区块），他们会被除名，网络会选出新的超级节点来取代他们。DPOS的出现最主要还是因为矿机的产生，大量的算力在不了解也不关心比特币的人身上，类似演唱会的黄牛，大量囤票而丝毫不关心演唱会的内容。

黄色节点：记账的节点（一把手）

绿色节点：备用节点（二把手，随时准备上位）

蓝色节点：散户，把票投给自己相信的节点（小弟）

当选节点如果作恶，未能履行记账职责，就会被踢掉。

当选的节点要记账，需要提供丰富的网络资源，计算资源。记账有奖励。

奖励来自于系统每年的增发。

EOS引力区

火币

老猫

* 特点

• 不挖矿，每年按比例增发代币，奖励超级节点。

* 优点

• 高效、扩展性强

* 缺点

• 21个节点太少，非去中心化，而是多中心化

* 项目

EOS

- 常见项目共识机制

4. 激励层

发行机制、分配机制

token经济，通证经济

5. 合约层

- 智能合约（以太坊课程重点）

“智能合约”（smart contract）这个术语至少可以追溯到1995年，是由多产的跨领域法律学者尼克·萨博（Nick Szabo）提出来的。他在发表在自己的网站的几篇文章中提到了智能合约的理念。他的定义如下：

“一个智能合约是一套以数字形式定义的承诺（promises），包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。”

• 本质：数字化合同。

• 特点：代码代替人仲裁和执行合同，同时能够触发支付。

- 普通合约示例

- 智能合约示例

• 代码化的合同，去除人的主观因素，一个合约写好以后，就无法再被编辑或者修改。因此，你可以保证无论合约的内容是什么，它都会无条件执行。

• 整个步骤包括： 构建-》存储-》执行

预言机（Oracle）：

智能合约就是一个部署在以太坊区块链上的程序

6. 应用层

DAPP，合约调用

六、区块链按应用场景分类

1. 公有链

- 特点

所有人都可以随时自带有的加入和退出，每个节点平等，都有权交易和记账，属于开放式。

- 代表

比特币、以太坊、EOS、NEO、量子链、比原链、井通链。

2. 联盟链

- 特点

仅部分人参与，加入和退出需要授权，选定某些节点为记账人，其他人可以交易，但无记账权，属于半封闭式。

- 代表

R3CEV，全球40多个银行成立的联盟组织，2017年7月成立，共享区块链技术。

IBM farbric项目

Linux基金会发起的超级账本（HyperLedger）项目, 2015年成立, farbric 是子项目。

3. 私有链

- 特点

公司内部使用， 可实现更好的权限控制：管理和审计，属于封闭式。

- 代表

以太坊可以定制自己的私有链、商用区块链链定制。

七、几个概念

1. 分叉

代码升级时不同社区意见发生分歧时的结果、重大bug修复是会分叉。

- 软分叉

旧节点接受新协议产生的区块，毫无感知，新老协议共同维护一条链。

- 硬分叉

硬分叉是指区块格式或交易格式发生改变时，未升级的节点拒绝验证已经升级的节点生产出的区块，不过已经升级的节点可以验证未升级节点生产出的区块，然后大家各自延续自己认为正确的链，所以分成两条链。

旧节点拒绝接收新节点创造的区块，从此分裂为两条独立的链

THE DAO事件，以太坊上最大规模的一个众筹项目，被盗了，几千万美金的以太币。

A: 应该接受损失，这是区块链精神。

B: 损失太大，进行回滚。不能因为是区块链就纵容黑客作恶。

案例：以太坊分叉，分为ETC（以太经典），ETH（以太坊v神）

BCH，比特币现金，比特币的分叉币，发展最成功的分叉币，大皇子。

• 只做现金功能
• 做智能合约
• 导致BCH分叉

- 叔块（孤块）

在同一时间出现两个矿工同时挖出矿的情况，此时出现临时的分叉，区块链会同时保留两条链，并等待新生成的区块，新区块选择链接的链就是最长链，即主链，

那么另外一个区块就被称为叔块（以太坊，有奖励）/孤块（比特币，无奖励）

==比特币的孤块是没有奖励的，以太坊是有(叔块)奖励，因为分叉比较频繁（10几秒出一个块）==