区块链无人集群

共识算法系列之一：私链的raft算法和联盟链的pbft算法

对数据顺序达成一致共识是很多共识算法要解决的本质问题

Fabic的pbft算法实现

现阶段的共识算法主要可以分成三大类：公链，联盟链和私链

私链，所有节点可信

联盟链，存在对等的不信任节点

私链：私链的共识算法即区块链这个概念还没普及时的传统分布式系统里的共识算法，比如zookeeper的zab协议，就是类paxos算法的一种。私链的适用环境一般是不考虑集群中存在作恶节点，只考虑因为系统或者网络原因导致的故障节点。

联盟链：联盟链中，经典的代表项目是Hyperledger组织下的Fabric项目，Fabric0.6版本使用的就是pbft算法。联盟链的适用环境除了需要考虑集群中存在故障节点，还需要考虑集群中存在作恶节点。对于联盟链，每个新加入的节点都是需要验证和审核的。

公链：公链不仅需要考虑网络中存在故障节点，还需要考虑作恶节点，这一点和联盟链是类似的。和联盟链最大的区别就是，公链中的节点可以很自由的加入或者退出，不需要严格的验证和审核。

在公有链中用的最多的是pow算法和pos算法，这些算法都是参与者的利益直接相关，通过利益来制约节点诚实的工作，解决分布式系统中的拜占庭问题。拜占庭容错算法是一种状态机副本复制算法，通过节点间的多轮消息传递，网络内的所有诚实节点就可以达成一致的共识。

使用拜占庭容错算法不需要发行加密货币，但是只能用于私有链或者联盟链，需要对节点的加入进行权限控制；不能用于公有链，因为公有链中所有节点都可以随意加入退出，无法抵挡女巫攻击（sybilattack）

raft算法包含三种角色，分别是：跟随者（follower），候选人（candidate）和领导者（leader）。集群中的一个节点在某一时刻只能是这三种状态的其中一种，这三种角色是可以随着时间和条件的变化而互相转换的。

raft算法主要有两个过程：一个过程是领导者选举，另一个过程是日志复制，其中日志复制过程会分记录日志和提交数据两个阶段。raft算法支持最大的容错故障节点是（N-1）/2，其中N为集群中总的节点数量。

国外有一个动画介绍raft算法介绍的很透彻，链接地址为：。这个动画主要包含三部分内容，第一部分介绍简单版的领导者选举和日志复制的过程，第二部分内容介绍详细版的领导者选举和日志复制的过程，第三部分内容介绍的是如果遇到网络分区（脑裂），raft算法是如何恢复网络一致的。

pbft算法的提出主要是为了解决拜占庭将军问题

要让这个问题有解，有一个十分重要的前提，那就是信道必须是可靠的。如果信道不能保证可靠，那么拜占庭问题无解。关于信道可靠问题，会引出两军问题。两军问题的结论是，在一个不可靠的通信链路上试图通过通信以达成一致是基本不可能或者十分困难的。

拜占庭将军问题最早是由LeslieLamport与另外两人在1982年发表的论文《TheByzantineGeneralsProblem》提出的，他证明了在将军总数大于3f，背叛者为f或者更少时，忠诚的将军可以达成命令上的一致，即3f+1=n。算法复杂度为o（n^(f+1))。而MiguelCastro(卡斯特罗)和BarbaraLiskov（利斯科夫）在1999年发表的论文《》中首次提出pbft算法，该算法容错数量也满足3f+1=n，算法复杂度为o（n^2）。

首先我们先来思考一个问题，为什么pbft算法的最大容错节点数量是（n-1）/3，而raft算法的最大容错节点数量是（n-1）/2？

对于raft算法，raft算法的的容错只支持容错故障节点，不支持容错作恶节点。什么是故障节点呢？就是节点因为系统繁忙、宕机或者网络问题等其它异常情况导致的无响应，出现这种情况的节点就是故障节点。那什么是作恶节点呢？作恶节点除了可以故意对集群的其它节点的请求无响应之外，还可以故意发送错误的数据，或者给不同的其它节点发送不同的数据，使整个集群的节点最终无法达成共识，这种节点就是作恶节点。

raft算法只支持容错故障节点，假设集群总节点数为n，故障节点为f，根据小数服从多数的原则，集群里正常节点只需要比f个节点再多一个节点，即f+1个节点，正确节点的数量就会比故障节点数量多，那么集群就能达成共识。因此raft算法支持的最大容错节点数量是（n-1）/2。

对于pbft算法，因为pbft算法的除了需要支持容错故障节点之外，还需要支持容错作恶节点。假设集群节点数为N，有问题的节点为f。有问题的节点中，可以既是故障节点，也可以是作恶节点，或者只是故障节点或者只是作恶节点。那么会产生以下两种极端情况：

第一种情况，f个有问题节点既是故障节点，又是作恶节点，那么根据小数服从多数的原则，集群里正常节点只需要比f个节点再多一个节点，即f+1个节点，确节点的数量就会比故障节点数量多，那么集群就能达成共识。也就是说这种情况支持的最大容错节点数量是（n-1）/2。

第二种情况，故障节点和作恶节点都是不同的节点。那么就会有f个问题节点和f个故障节点，当发现节点是问题节点后，会被集群排除在外，剩下f个故障节点，那么根据小数服从多数的原则，集群里正常节点只需要比f个节点再多一个节点，即f+1个节点，确节点的数量就会比故障节点数量多，那么集群就能达成共识。所以，所有类型的节点数量加起来就是f+1个正确节点，f个故障节点和f个问题节点，即3f+1=n。

结合上述两种情况，因此pbft算法支持的最大容错节点数量是（n-1）/3

pbft算法的基本流程主要有以下四步：

客户端发送请求给主节点

主节点广播请求给其它节点，节点执行pbft算法的三阶段共识流程。

节点处理完三阶段流程后，返回消息给客户端。

客户端收到来自f+1个节点的相同消息后，代表共识已经正确完成。

为什么收到f+1个节点的相同消息后就代表共识已经正确完成？从上一小节的推导里可知，无论是最好的情况还是最坏的情况，如果客户端收到f+1个节点的相同消息，那么就代表有足够多的正确节点已全部达成共识并处理完毕了。

3.算法核心三阶段流程

算法的核心三个阶段分别是pre-prepare阶段（预准备阶段），prepare阶段（准备阶段），commit阶段（提交阶段）

流程的对比上，对于leader选举这块，raft算法本质是谁快谁当选，而pbft算法是按编号依次轮流做主节点。对于共识过程和重选leader机制这块，为了更形象的描述这两个算法，接下来会把raft和pbft的共识过程比喻成一个团队是如何执行命令的过程，从这个角度去理解raft算法和pbft的区别。

一个团队一定会有一个老大和普通成员。对于raft算法，共识过程就是：只要老大还没挂，老大说什么，我们（团队普通成员）就做什么，坚决执行。那什么时候重新老大呢？只有当老大挂了才重选老大，不然生是老大的人，死是老大的鬼。

对于pbft算法，共识过程就是：老大向我发送命令时，当我认为老大的命令是有问题时，我会拒绝执行。就算我认为老大的命令是对的，我还会问下团队的其它成员老大的命令是否是对的，只有大多数人（2f+1）都认为老大的命令是对的时候，我才会去执行命令。那什么时候重选老大呢？老大挂了当然要重选，如果大多数人都认为老大不称职或者有问题时，我们也会重新选择老大。

四、结语

raft算法和pbft算法是私链和联盟链中经典的共识算法，本文主要介绍了raft和pbft算法的流程和区别。raft和pbft算法有两点根本区别：

raft算法从节点不会拒绝主节点的请求，而pbft算法从节点在某些情况下会拒绝主节点的请求;

raft算法只能容错故障节点，并且最大容错节点数为（n-1）/2，而pbft算法能容错故障节点和作恶节点，最大容错节点数为（n-1）/3。

pbft算法是通过投票来达成共识，可以很好的解决包括分叉等问题的同时提升效率。但仅仅比较适合于联盟链私有链，因为两两节点之间通信量是O(n^2)（通过优化可以减少通信量），一般来说不能应用于超过100个节点。

pbft有解的前提是信道必须是可靠的，存在的问题是可扩展性（scalability）差

部分来自：

区块链在设计上就是为了BFT

区块链的三大公链指的是BTC，ETH，ADA

区块链公链也被称之为区块链共有链，公链的意思就是说任何人都可以在任何时间读取系统中的数据，公链往往都是完全去中心化的，这样的特点让所有人和机构都不能控制或是篡改链上的数据。

拓展资料：

区块链是一个信息技术领域的术语。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“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。

类型

1、公有区块链

公有区块链（PublicBlockChains)是指：世界上任何个体或者团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与其共识过程。公有区块链是最早的区块链，也是应用最广泛的区块链，各大bitcoins系列的虚拟数字货币均基于公有区块链，世界上有且仅有一条该币种对应的区块链。

2、联合（行业）区块链

行业区块链（ConsortiumBlockChains)：由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定（预选节点参与共识过程），其他接入节点可以参与交易，但不过问记账过程(本质上还是托管记账，只是变成分布式记账，预选节点的多少，如何决定每个块的记账者成为该区块链的主要风险点），其他任何人可以通过该区块链开放的API进行限定查询。

3、私有区块链

私有区块链（PrivateBlockChains)：仅仅使用区块链的总账技术进行记账，可以是一个公司，也可以是个人，独享该区块链的写入权限，本链与其他的分布式存储方案没有太大区别。传统金融都是想实验尝试私有区块链，而公链的应用例如bitcoin已经工业化，私链的应用产品还在摸索当中。

公链也称“公有链”，即指全世界任何人都可以随时进入到系统中读取数据、发送可确认交易、竞争记账的区块链。公有链通常被认为是“完全去中心化”的，因为没有任何个人或者机构可以控制或篡改其中数据的读写。而从应用上说，区块链公有链则主要包括比特币、以太坊、超级账本、大多数山寨币以及智能合约，其中区块链公有链的始祖则为比特币区块链，具有以下特点：

1、代码开源

代码上传到github，每个人都可以通过下载得到完整的区块链数据，接受大众的考验。

2、完全去中心化

任何人都可以成为一个节点，每一个节点都是公开的，每个人都可以参与区块链的计算，任何节点都不是永久的，而是阶段性的，任何中心对节点都不具有强制性。任何人都可读取的、且能发送交易，而且交易能够在区块链上得到有效的确认，任何人都可参与其中共识过程。共识过程决定某个区块可以添加到区块链中，以及确切的当前状态。每个人都可以从中得到经济奖励，和在共识过程中所作的贡献成正比。这些公有链通常被认为是“完全意义上的去中心化”。

3、开发去中心化应用

程序开发者通过此公链，可以很方便地开发出去中心化应用。公有链可以保护用户权益免受程序开发者的影响。

前两天有朋友微信上问了许多关于区块链的一些问题，其中一个问题就是区块链的这个链怎么去分类。区块链目前可以分为四类：公链，私链，联盟链以及侧链。北京木奇移动技术有限公司，专业的区块链外包开发公司，欢迎洽谈合作。下面带大家了解区块链这几个链各自的特点以及如何应用，希望对大家有所帮助。

1.公链——人人可参与

公链是指任何人都可读取的、任何人都能发送交易且交易能获得有效确认的、任何人都能参与其中共识过程的区块链。

公链采取了采取工作量证明机制（POW）、权益证明机制(POS)、股份授权证明机制（DPOS）等方式，并将经济奖励和加密数字验证结合了起来，并建立一个原则就是每个人从中可获得的经济奖励与工作量成正比。这些区块链通常被认为是完全去中心化的。

特性：

1.开源，由于整个系统的运作规则公开透明，这个系统是开源系统；2.保护用户免受开发者的影响，在公有链中程序开发者无权干涉用户，所以区块链可以保护使用他们开发的程序的用户;3.访问门槛低，任何拥有足够技术能力的人都可以访问，也就是说，只要有一台能够联网的计算机就能够满足访问的条件;4.所有数据默认公开，尽管所有关联的参与者都隐藏自己的真实身份，这种现象十分的普遍。他们通过他们的公共性来产生自己的安全性，在这里每个参与者可以看到所有的账户余额和其所有的交易活动。

案例：公有链中有许多我们熟悉的身影：BTC,ETH,EOS,AE,ADA等

2.私链——权利掌握在少数人手里

私链是指其写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放，或者被任意程度地进行了限制。相关的应用囊括数据库管理、审计、甚至一个公司，尽管在有些情况下希望它能有公共的可审计性，但在很多的情形下，公共的可读性并非是必须的。

特性：

1.交易速度快，一个私链的交易速度可以比任何其他的区块链都快，甚至接近了并不是一个区块链的常规数据库的速度。这是因为就算少量的节点也都具有很高的信任度，并不需要每个节点来验证一个交易。2.隐私性好，给隐私更好的保障私有链使得在那个区块链上的数据隐私政策像在另一个数据库中似的完全一致;不用处理访问权限和使用所有的老办法，但至少说，这个数据不会公开地被拥有网络连接的任何人获得。3.交易成本低交易成本大幅降低甚至为零私有链上可以进行完全免费或者至少说是非常廉价的交易。如果一个实体机构控制和处理所有的交易，那么他们就不再需要为工作而收取费用。

案例：Linux基金会、R3CEVCorda平台以及GemHealth网络的超级账本项目（Hyperledgerproject）或在开发或在使用私链。

3.联盟链——部分去中心化

联盟链开放程度和去中心化程度是有所限制的。其参与者是被提前筛选出来或者直接指定的，数据库的读取权限可能是公开的，也可能像写入权限一样只限于系统的参与者。

特性：

1.交易成本低，交易只需被几个受信的高算力节点验证就可以了，而无需全网确认；2.节点容易连接，若是出了问题，联盟链可以迅速通过人工干预来修复，并允许使用共识算法减少区块时间，从而更快完成交易；3.灵活，如果需要的话，运行私有区块链的共同体或公司可以很容易地修改该区块链的规则，还原交易，修改余额等。

案例：瑞波用于日韩国际汇款及日本本国银行间汇款建立了联盟链，同时之前火过一阵子的迅雷链克也是一种半开放的联盟链。

4.侧链——拓展协议

侧链”从严格上来说，其本身并不是区块链，可以理解为区块链的一种扩展协议。早期“侧链”是为了解决比特币区块链技术的限制问题。侧链就像是一条条通路，将不同的区块链互相连接在一起，以实现区块链的扩展。侧链完全独立于比特币区块链，但是这两个账本之间能够“互相操作”，实现交互。

特性：

1.独立性，侧链架构的好处是代码和数据独立，不增加主链的负担，避免数据过度膨胀。侧链有独立的区块链，有独立的受托人或者说见证人，同时也有独立的节点网络，就是说一个侧链产生的区块只会在所有安装了该侧链的节点之间进行广播。2.灵活性，侧链所有的区块链参数是可以定制的，简单的比如区块间隔、区块奖励、交易费的去向等，高级用户还可以修改共识算法。

案例：LSK,RDN,ARDR等币种是利用的侧链技术。

对于目前整个数字货币领域而言，今年可能仍然是底层公有链项目的竞争大赛，原因是目前公链作为区块链的基础设施还是存在明显的不足，尚且无法实现真正的安全、可靠和高效。这也明显制约着整个区块链产业的发展。

公链也称“公有链”，而公有链是指全世界任何人都可读取、发送交易且交易能获得有效确认的、也可以参与其中共识过程的区块链。根据区块链网络中心化程度的不同，分化出3种不同应用场景下的区块链：

1、全网公开，无用户授权机制的区块链，称为公有链;

2、允许授权的节点加人网络，可根据权限查看信息，往往被用于机构间的区块链，称为联盟链或行业链;

3、所有网络中的节点都掌握在一家机构手中，称为私有链。

(2)区块链无人集群扩展阅读：

根据区块链网络中心化程度的不同，分化出3种不同应用场景下的区块链：

（1）全网公开，无用户授权机制的区块链，称为公有链;

（2）允许授权的节点加人网络，可根据权限查看信息，往往被用于机构间的区块链，称为联盟链或行业链;

（3）所有网络中的节点都掌握在一家机构手中，称为私有链。

联盟链和私有链也统称为许可链，公有链称为非许可链。

『叁』 如何用最简单的方式解读区块链

大家最近天天都能听到区块链这个词，那什么是区块链呢？“分布式、难以篡改、一致存储”等解释太技术化且较为干涩。我这里来通俗的科普下：区块链主要为了解决互不信任的个体之间的信任问题。

举个通俗的例子：话说老李和老王一个村，老李最近手头有点紧，想向老王借点钱。老王呢，担心借了老李后他赖账怎么办，于是找来“德高望重”的村长，不过想想，村长也不可信，以前村长还偷过别人家的地瓜啊！怎么办？

区块链的方法是：老王借了1000块钱给老李后，然后用大喇叭在村里大喊“我老王今天借了老李1000元钱，大家都赶紧记录下”，于是村里的所有人都记录在了自己家里的账本上，谨慎的保管了起来。这下可好，老李再也赖不过了，村里即便有不守信的人，那还是好人多呀，老李也不可能找村里全部的人偷偷抹掉自己的借钱记录的。就这样，区块链解决了互不信任的老王和老李之间的借钱的信任问题。

在没有出现区块链之前，我们是如何解决互不信任个体间的信任问题呢？简单啊，找两者都信任的“德高望重”的“见证人”就好了，例如故事里的村长，例如买卖双方之间的支付宝，例如公证处等等。不过可能这类“见证人”也不一定一直诚信下去，所以区块链干脆就让大家都作为见证人。

老王放心了，但老李头疼啊！老李要等村里人都记录好了才能拿到借给他的钱，谁家还没个大爷大妈手脚慢一些的。所以目前区块链距离应用还有一定的距离，效率问题需要得到大幅提升才可以。

回想一下，你平时是怎么和别人交易的：一件漂亮的衣服，你可以在实体店挑好，确认好了对方衣服质量不错，对方确认你的钱是真钱，那么我们面对面一手交钱一手拿货。

要是我们隔着十万八千里，彼此既不认识也不信任还是想交易呢？那就要有我们都信任的第三方了，也就是达成所谓的共识机制。比如：你可以在淘宝通过第三方见证担保完成交易，钱先给支付宝——支付宝收款让卖家发货——卖家发货——你确认收货——支付宝再把钱给卖家。

但是，倘若这个中心化的机构作恶了，马爸爸撕了账本，不承认你给了钱，或者和卖家联合起来骗你钱，那可怎么办？

又或者政府借了你一100万，最后用超发货币的方式还给你钱，100万缩水到1万，由你来承受通货膨胀的损失，你又怎么办？

有没有不被任何政府、组织机构控制，能公开透明的完成仲裁，记录了就不被篡改，没有跑路风险的第三方呢？

别着急，我们的主角区块链技术解决就是这样的问题——你们之间的交易可以被所有在这个区块链系统的人见证，大家的小账本里头都会记录你们的交易。B如果否认收了A的钱，或者A说自己借了300块钱，都会被路人甲乙丙丁质疑。具体是如何做到的呢？

1）系统给每个人都发了个小账本，让每个人都有记账的权利，咱们称之为分布式记账。

2）为了鼓励大家帮别人记账，系统代码设定将比特币这样的代币奖励给记账者，为了防止一堆人记账堵死，还将代币设为有限个，甲乙丙丁需要通过系统规定的机制进行计算，算的最快最好的才能获得记账的权利，记录之后通过系统广播给大家，所有人复制一份相同的账本，这个通过计算获得奖励的过程就叫挖矿，记账的路人甲乙丙丁就是矿工。

3）有一天，最初记录这笔交易的甲Game Over了，这个账本却还是存在在其他人的账本里，A和B谁想否认都不行。我们把通过代码写好了如何仲裁和分配，无需银行、政府、企业等中心化组织机构作为第三方见证（去中心化），直接点对点（P2P）交易的方式，称为去中心化。

4）系统把多个交易打包成区块，按时间顺序链接起来成为最后人手一本的账本，这就是区块链技术

其实把区块链简单理解为账本不过是最浅显的解读了，把它的每个特点拆分开来，所能应用的领域很多很多。

现在传统金融行业、券商、投资机构正在跑步入场，物联网， 游戏 ，储存，版权，防伪，征信，支付，预测市场（赌博之类）、社区等众多领域已经开始了区块链的 探索 应用。

互联网让万物皆可连，区块链能否让所连皆可信呢？

我用天地自然运化的奇石解读一下区块链：

所有科学、哲学、道义⋯⋯天地都包涵着。任何一个事物、任何一种文化都与天地道化有关。

区块链自然逃不脱天地运化法：即顺然、随然、无穷、无常。

它就是这块奇石，其表面整体上的数据运化，一是，整体向着无形无象。二是线点守着一个规律：即无常之道。就是说它们每条线，每个点，追求的都不是一个闭合的目标和一个局限的目的。这样说大家我好理解了：一个画家要画一只鸡，是有目的的，有终结相的，而奇石，大自然造化时，是没有终结相的。所以相不闭合，线、点数据也不终结。区块连接之技术，就是这个天运之道。无常运化无形无象，永无终结。(无中心化，就是无形无相，形式不封闭，结构不封闭，思想不封闭⋯⋯如“石”办事就行)。

山东曲阜孔子灵石馆

大家好，我是皮皮，我在这里用几个生活小例子给大家解读一下什么叫区块链？

去中心化，不可篡改级，分布式存贮的，以加密信息做链接地址的数据区块链接系统，叫区块链

这玩意本来就是许多高 科技 的复合品，没法简单，再简单也是一大段话，而且未必能说清楚

区块链（Blockchain）严格的定义是指通过基于密码学技术设计的共识机制方式，在对等网络中多个节点共同维护一个持续增长，由时间戳和有序记录数据块所构建的链式列表账本的分布式数据库技术。该技术方案让参与系统中的任意多个节点，把一段时间系统内全部信息交流的数据，通过密码学算法计算和记录到一个数据块（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，系统所有参与节点来共同认定记录是否为真。

区块链是一种类似于NoSQL（非关系型数据库）这样的技术解决方案统称，并不是某种特定技术，能够通过很多编程语言和架构来实现区块链技术。并且实现区块链的方式种类也有很多，目前常见的包括POW（Proof of Work，工作量证明），POS（Proof of Stake，权益证明），DPOS（Delegate Proof of Stake，股份授权证明机制）等。

区块链的概念首次在论文《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）的个人（或团体）。因此可以把比特币看成区块链的首个在金融支付领域中的应用。

【通俗解释】

无论多大的系统或者多小的网站，一般在它背后都有数据库。那么这个数据库由谁来维护？在一般情况下，谁负责运营这个网络或者系统，那么就由谁来进行维护。如果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。大家一定认为这种方式是天经地义的，但是区块链技术却不是这样。

如果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，任何数据的改变就是记账型的。数据库的维护我们可以认为是很简单的记账方式。在区块链的世界也是这样，区块链系统中的每一个人都有机会参与记账。系统会在一段时间内，可能选择十秒钟内，也可能十分钟，选出这段时间记账最快最好的人，由这个人来记账，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，系统在确认记录正确后，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里面其他的所有人。然后周而复始，系统会寻找下一个记账又快又好的人，而系统中的其他所有人都会获得整个账本的副本。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）都有着完全相等的权利，因此不会由于单个人（计算机）失去联系或宕机，而导致整个系统崩溃。既然有一模一样的账本，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到底有什么数字变化。它非常有趣的特性就是，其中的数据无法篡改。因为系统会自动比较，会认为相同数量最多的账本是真的账本，少部分和别人数量不一样的账本是虚假的账本。在这种情况下，任何人篡改自己的账本是没有任何意义的，因为除非你能够篡改整个系统里面大部分节点。如果整个系统节点只有五个、十个节点也许还容易做到，但是如果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多数的电脑，否则不太可能篡改这样大型的区块链。

【要素】

结合区块链的定义，我们认为必须具有如下四点要素才能被称为公开区块链技术，如果只具有前3点要素，我们将认为其为私有区块链技术（私有链）。

1、点对点的对等网络（权力对等、物理点对点连接）

2、可验证的数据结构（可验证的PKC体系，不可篡改数据库）

3、分布式的共识机制（解决拜占庭将军问题，解决双重支付）

4、纳什均衡的博弈设计（合作是演化稳定的策略）

【特性】

结合定义区块链的定义，区块链会现实出四个主要的特性：去中心化（Decentralized）、去信任（Trustless）、集体维护（Collectively maintain）、可靠数据库（Reliable Database）。并且由四个特性会引申出另外2个特性：开源（Open Source）、隐私保护（Anonymity）。如果一个系统不具备这些特征，将不能视其为基于区块链技术的应用。

去中心化（Decentralized）：整个网络没有中心化的硬件或者管理机构，任意节点之间的权利和义务都是均等的，且任一节点的损坏或者失去都会不影响整个系统的运作。因此也可以认为区块链系统具有极好的健壮性。

去信任（Trustless）：参与整个系统中的每个节点之间进行数据交换是无需互相信任的，整个系统的运作规则是公开透明的，所有的数据内容也是公开的，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欺骗其它节点。

集体维护（Collectively maintain）：系统中的数据块由整个系统中所有具有维护功能的节点来共同维护的，而这些具有维护功能的节点是任何人都可以参与的。

可靠数据库（Reliable Database）：整个系统将通过分数据库的形式，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超过51%的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，也无法影响其他节点上的数据内容。因此参与系统中的节点越多和计算能力越强，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须是公开透明的，所以对于程序而言，整个系统必定会是开源的。

隐私保护（Anonymity）：由于节点和节点之间是无需互相信任的，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受到保护的。

【区块链意义之一 ：解决拜占庭将军问题】

区块链解决的核心问题不是“数字货币”，而是在信息不对称、不确定的环境下，如何建立满足经济活动赖以发生、发展的“信任”生态体系。而这个问题称之为“拜占庭将军问题”，也可称为“拜占庭容错”或者“两军问题”，这是一个分布式系统中进行信息机交互时面临的难题，即在整个网络中的任意节点都无法信任与之通信的对方时，如何能创建出共识基础来进行安全的信息交互而无需担心数据被篡改。区块链使用算法证明机制来保证整个网络的安全，借助它，整个系统中的所有节点能够在去信任的环境下自动安全的交换数据。更多介绍请参见《比特币与拜占庭将军问题》。

【区块链意义之二：实现跨国价值转移】

互联网诞生最初，最早核心解决的问题是信息制造和传输，我们可以通过互联网将信息快速生成并且复制到全世界每一个有着网络的角落，但是它尚始终不能解决价值转移和信用转移。这里所谓的价值转移是指，在网络中每个人都能够认可和确认的方式，将某一部分价值精确的从某一个地址转移到另一个地址，而且必须确保当价值转移后，原来的地址减少了被转移的部分，而新的地址增加了所转移的价值。这里说的价值可以是货币资产，也可以是某种实体资产或者虚拟资产（包括有价证券、金融衍生品等）。而这操作的结果必须获得所有参与方的认可，且其结果不能受到任何某一方的操纵。

在目前的互联网中也有各种各样的金融体系，也有许多政府银行提供或者第三方提供的支付系统，但是它还是依靠中心化的方案来解决。所谓中心化的方案，就是通过某个公司或者政府信用作为背书，将所有的价值转移计算放在一个中心服务器（集群）中，尽管所有的计算也是由程序自动完成，但是却必须信任这个中心化的人或者机构。事实上通过中心化的信用背书来解决，也只能将信用局限在一定的机构、地区或者国家的范围之内。由此可以看出，必须要解决的这个根本问题，那就是信用。所以价值转移的核心问题是跨国信用共识。

在如此纷繁复杂的全球体系中，要凭空建立一个全球性的信用共识体系是很难的，由于每个国家的政治、经济和文化情况不同，对于两个国家的企业和政府完全互信是几乎做不到的，这也就意味着无论是以个人抑或企业政府的信用进行背书，对于跨国之间的价值交换即使可以完成，也有着巨大的时间和经济成本。但是在漫长的人类 历史 中，无论每个国家的宗教、政治和文化是如何的不同，唯一能取得共识的是数学（基础科学）。因此，可以毫不夸张的说，数学（算法）是全球文明的最大公约数，也是全球人类获得最多共识的基础。如果我们以数学算法（程序）作为背书，所有的规则都建立一个公开透明的数学算法（程序）之上，能够让所有不同政治文化背景的人群获得共识。

【未来的发展】

互联网将使得全球之间的互动越来越紧密，伴随而来的就是巨大的信任鸿沟。目前现有的主流数据库技术架构都是私密且中心化的，在这个架构上是永远无法解决价值转移和互信问题。所以区块链技术有可能将成为下一代数据库架构。通过去中心化技术，将能够在大数据的基础上完成数学（算法）背书、全球互信这个巨大的进步。

区块链技术作为一种特定分布式存取数据技术，它通过网络中多个参与计算的节点开共同参与数据的计算和记录，并且互相验证其信息的有效性（防伪）。从这一点来，区块链技术也是一种特定的数据库技术。互联网刚刚进入大数据时代，但是从目前来看，大数据还处于非常基础的阶段。但是当进入到区块链数据库阶段，将进入到真正的强信任背书的大数据时代。这里面的所有数据都获得坚不可摧的质量，任何人都没有能力也没有必要去质疑。

也许我们现在正处在一个重大的转折点之上——和工业革命所带来的深刻变革几乎相同的重大转折的早期阶段。不仅仅是新技术指数级、数字化和组合式的进步与变革，更多的惊喜也许还会在我们前面。在未来的24个月里，这个星球所增长的计算机算力和记录的数据将会超过所有 历史 阶段的总和。在过去的24个月里，这个增值可能已经超过了1000倍。这些数字化的数据信息还在以比摩尔定律更快的速度增长。区块链技术将不仅仅应用在金融支付领域，而是将会扩展到目前所有应用范围，诸如去中心化的微博、微信、搜索、租房，甚至是打车软件都有可能会出现。因为区块链将可以让人类无地域限制的、去信任的方式来进行大规模协作。

区块链是一种技术，基于这项技术产生很多应用，包括与数据和信息相关的一切行业业务，比特币就是其中最为人熟知的一种应用。对于区块链的通俗解释就是，假如在网上买一只口红，首先找到心仪的产品和卖家下单，先把钱给中间平台，等到卖家发货买家确认收货以后，中间平台再把钱转给卖家，因为信任问题买卖家之间都依赖于中间平台，而区块链作为去中心化的分布式账本数据库，则着力于去掉这个中间平台但同时又解决信任问题。在区块链中每个人拥有自己的记账本，用来记录发生的每一件事，假如在交易中出现卖家拿钱不发货的行为，这一条记录将永久存在不可修改，不需要互相交换信息，区块链的世界会选择在同一个时间节点记录最快质量最好的那个人的记账本进行复制发送并串联，最后越叠越厚形成区块。

大家在谈论虚拟货币时，往往离不开区块链这个概念，那么区块链到底是个神马玩意呢？

区块链是一种底层技术，本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。听起来好像十分高端，遥不可及，其实是很容易理解的。

举个例子，假如要在淘宝上购买商品，那么一般首先要做的就是打开淘宝，找到想要的商品并下单将钱支付给作为交易中介的淘宝。等收到商品并确认收货后淘宝便会将货款打给卖家。这本来只是我和卖家的交易，但却多了个“中心”，即淘宝。

在交易进行的过程中，这个“中心”拥有无限大的权力，甚至随意修改账单。因此，“中心”往往需要强大的后台为其背书。

于是，有一个名叫中本聪的男人想要干掉这个权力无穷大的中心，他想创造一个去中心化的系统，在这个系统里，每个人都是中心，都有记账的权力。于是，他创造了比特币。

在比特币的系统中，每个人都有一个小账本用以记录发生的每一笔交易。一笔交易只有经过大部分人确认后才有效。如果卖家不发货，那么每个人的小账本都会将这件事记录下来，让他无处可逃。

这时候大家可能会有疑问，既然只是一个公开的账本，那么为什么又要叫区块链呢？这就涉及到了共识问题，区块链系统是一个由众多“中心”组成的系统，整个区块链是属于所有参与记账的个体的。这时候就产生了新的问题，一个系统必须要有秩序才能长远的存在。假如记账者可以不计成本地胡作非为，那就可能出现本来只是购买一台手机，但收到的却是一台特斯拉的情况。

于是，中本聪发明了一种名为PoW的共识方式。这种方式提高了记账者记账的成本，让其不能轻易作恶。PoW通过密码学的方式要求记账者需要通过竞争计算能力来获取记账权，第一个计算出结果的记账者即可获得一个由若干笔交易打包而来的区块的记账权，同时获得一定的代币作为奖励。这就是我们俗称的“挖矿”。

既然记账者已经将一个包含了若干笔交易的区块记录了下来，那么系统就需要进行整理排序，不可能让无数的区块杂乱无章地分布在系统中。于是就需要把所有区块按照时间顺序首尾相连链接链接起来，这时，区块链便诞生了。区块链的核心是技术。

『肆』 区块链为什么被扫盲(为什么区块链是骗局)

区块链被炒作得太厉害很多企业或受伤

据CNBC报道，本周，在荷兰阿姆斯特丹举办的Money20/20欧洲金融科技大会上，我听见有人说我们现在正处在区块链的炒作周期中。

一名代表对另一名代表说：“不管怎么样，我们就把它称作是区块链。这样的话，我们会弄到资金。”

不管这是个玩笑，还是有人真这么认为，都无所谓。但是，这种说法凸显了一个现实情况，那就是大大小小的企业经常以一种错误的方式使用“区块链”这个专业术语。

区块链是信息分布式存储的记账系统，其最大特色在于能够在没有信任基础的网络环境中不依赖中心平台的信任背书建立信任关系，其实际应用是从作为虚拟货币的比特币开始的。但是，区块链技术的应用又不仅仅限于虚拟货币。当前，在金融监管、数据共享、车联网等领域，在互联网金融、银行、保险、供应链金融、清结算中心等多个场景，区块链技术都有一定程度的应用。

有些企业只是奋不顾身地跳入区块链的炒作大潮，丝毫不计后果。

很多行业已经开始采用这种技术的原则，并将用该技术来解决自己的问题。有些企业进行了成功的试验。与此同时，有些企业只是奋不顾身地跳入区块链的炒作大潮，丝毫不计后果。一位风险投资家曾告诉我，有一家企业向他推销区块链，但该公司并没有实际应用该技术。这家初创企业并没有筹到资金。

令人遗憾的是，我所听到和提到的观点，在某种程度上是真的。让我们来看看那些增加了区块链元素并见证股价攀升的上市公司，以已于纳斯达克上市的金融科技公司Longfin为例，该公司收购了区块链解决方案服务提供商Zid，股价大涨2000%。区块链概念电商Overstock.com宣布大踏步迈向区块链。就连拥有100多年历史的伊士曼柯达公司也加入了加密货币的狂欢派对，宣布推出自己的加密货币“柯达币”，为数码摄影创建一个新平台。（对于我来说，影像产品及相关服务生产和供应商推出加密货币，简直太疯狂了。）

当然，有些企业在区块链技术方面做的非常好。不可否认，这种技术很有前途。荷兰国际集团和西班牙BBVA银行都曾对我说过，他们认为五年内区块链可能会在银行行业内普及。

尽管针对区块链的乐观情绪不断高涨，但是我们必须面对现实，因为采用这种技术仍需面临各种阻碍。其中一个主要担忧是，区块链是否能跨越不同的行业和企业。目前，一家银行可能正在用某种区块链解决方案，而另外一家企业可能用的是完全不同的区块链解决方案。尚不清楚不同的区块链能否协同工作。

此外，还有一个问题：某些程序是否需要区块链。

以拉高股价或筹集资金为目的，在企业名称中加入区块链的字眼，与互联网泡沫期间一些企业的做法存在相似之处。我们都知道互联网泡沫是如何结束的。

据报道，3月初，全球著名经济学家、纽约大学斯特恩商学院经济学教授努里埃尔o鲁比尼指出，加密货币背后的区块链技术是“有史以来被炒作最过度的技术之一”。

1月份，瑞信在报告中指出，区块链真正成熟的时间要等到2025年。在这份有关加密货币和区块链的重磅报告中，瑞信将区块链技术的发展分成了七个阶段，包括“理念形成”、“概念验证”、“原型”、“试验”、“生产并行”和“生产”。其中，第七阶段“生产”之后的2025年才是主流社会采用区块链的时间点。

换言之，现在距离区块链真正成熟还为时尚早。

是的，区块链一定是后互联网时代必需的技术。

具体体现在它的不可篡改，以及去中心化特性能实现：

一、在互联网上，能传递价值和权益。

二、能够构建一套去中心化体系，使得多方主体之间能够互相信任。

第一点，在互联网上，能传递价值和权益。

我们都知道，在互联网上最容易做到复制和粘贴，我们可以很方便的传递信息，但是如果在互联网上传递价值，就有可能被盗以及被篡改信息。而有了区块链技术后，我们放在互联网上的信息，可以不被篡改，也不怕被盗。于是，就可以在互联网上传递价值和权益证明了。

传递价值的例子太多了，比如比特币就是一种数字资产可以随意通过互联网进行转账，而且并不需要一个中心化机构来管理。

但是传递权益证明怎么理解呢？比如说，我们去办政务，就经常遇到，我在一个部门的一个窗口，办一个手续，然后拿着这个纸质手续，再去找下一个部门的窗口。明明我们已经经历过互联网化这么多年，却还是要走这么多流程和办理各种纸质资料，这是为什么呢？

这是因为现在科技很发达，要篡改一些电子文件其实很容易，在没有结合区块链的情况下，要信任你提交的电子资料是比较难的。所以要让窗口部门了解到你是你本人，以及是你自己愿意来办的，往往就需要你带上身份证，然后亲自到现场填写资料，来确保这是你本人出自自己意愿来办理的，这样才不会出错。

而结合了区块链，再结合人脸识别，就可以做到，我在一个部门办好的手续，放到区块链上，另一个部门只需在区块链上查看便知道，我本人来办理过相关的前置手续，就可以接着办理了。

事实上，像广东佛山禅城区就已经在探索利用区块链技术，做得到政务“零跑腿”，足不出户就能办理政务业务了，极大的提高了处理的效益。

再来说说，第二点，能够构建一套去中心化体系，使得多方主体之间能够互相信任。在出现区块链以前，多个主体协作尤其是线上的协作是很难的。这也是为什么跨国转账一般要花好几天时间，并且费用很昂贵，百分之几的费用。因为跨国转账来说，不同银行的账本不一样，用的系统不一样，所以往往需要两家银行专门负责对外清结算的人员互相同步一下账本，才能转账成功。

有的人就说，那大家都用一套系统好了，那么问题来了，用谁的系统呢？用谁的，其他几家都不信任，因为谁的系统，往往就有权限修改，而且操作权都在对方手上，而且还不说隐私之类的问题了。

但是如果是用区块链开发的系统，就可以很好的解决这个问题，因为大家用的是同一套系统，而且各个节点之间的权限是一致的，没有任何一个主体能随意更改。

其实，在18年6月份，蚂蚁金服就已经利用区块链技术，做到了快速跨境汇款。三秒到账，费用也极低，可以忽略。

这种区块链带来的去中心化的解决方案，以建立一种与以往中心化不同的协作关系，解决了中心化难以逾越的一些问题，并且极大地提高了效率。

如果再从这个方向去延伸呢，大家想想我们所处的任何一家公司，总会是另一家公司的上游或者下游，就一定会与对方进行物资，资金，信息等等的一系列交互。那么是不是会发现很多流程往往都是为了信任而产生的，比如对方发来的信息，要确认，对方发来的物资要确认和检查，每次与对方进行新的动作的时候都会伴随不断地确认，反馈。而这些都是信任成本。

但是如果利用区块链，数据产生之后，就放到区块链上来，所有这条供应链上下游的企业都获取到数据，那么很多数据就不用反复确认，这样就可以极大的降低信任成本。同时，因为传递的是可信的数据。而数据一旦可信，在未来，机器与机器之间的交互就会减少非常多的麻烦了。（这又是另一个大的话题了）

区块链技术被广泛视为实现更安全的互联网的重要抓手——其优势主要来源于其技术原理与当前互联网结构的不同。在这篇文章中我们将为大家介绍，区块链会如何促进网络安全。

区块链技术是什么？

区块链技术是一个去中心化的分布式账本系统，你可以把任何数字资产放入区块链，无论任何行业。它使用一系列具有时间戳的不可变记录来保存信息，由计算机集群进行管理。通过这些记录可以跟踪不同的事务，这些记录通过区块来分隔，并由加密链连接。同时，数据并不属于某台计算机或某个个体，而是由整个系统内的多个用户共同拥有。

一旦信息得到确认，已被编码的数据就无法改变，将变成一个永久区块，添加到已经过验证的其他区块形成的链上。最初这一技术是为加密货币设计的，但现在我们可以看到，区块链技术在很多领域，特别是网络安全方面拥有巨大潜力，因为它可以用来防止网络攻击、数据泄露、身份盗窃或恶意交易，保持数据的私密性和安全性。

区块链作为一种更偏底层的技术，能够为不同行业提供有益的解决方案。它的主要特点是:

区块链拥有一个民主化的网络，没有中央权威。它是公共域，因此没有任何一个组织可以进入区块链系统来操纵任何信息。

区块链是一个去中心化的系统，不属于任何一个实体。区块链系统中的数据可以进行加密存储。

存储在区块链中的任何内容都是不可变的，可以防止人为篡改或操纵信息。例如，有了区块链，就可以举行一场完全透明的选举，并立即产生结果。人们完全可以在自己家里投票，投票结果就能够立即统计出来。

区块链是透明的——在区块链中构建和存储的任何东西都可以公开访问。存储在里面的数据也可以被追踪，对那些使用该系统的人来说，将形成一个更高标准的问责制度。

区块链技术如何推进网络安全?

物联网与边缘计算

随着物联网、边缘计算的发展，越来越多的数据分布在边缘计算和存储设备上，以进行实时、按需访问，也就是在更靠近数据源的位置处理和存储数据。区块链通过更严格的身份认证、改进的数据属性和流，以及更先进的记录管理系统，为物联网和工业物联网提供了一个安全的解决方案。

在物联网设备方面，区块链技术基于其去中心化的架构，能够为远程物联网设备提供安全性，保障其不受黑客攻击。智能合约可以为区块链环境下的交易提供安全验证，同时区块链可用于管理物联网活动。

数据访问控制

因为区块链最初设想的一个目标是能够实现公开访问，所以它并没有访问控制或限制。不过，如今各个行业都会通过使用私有区块链系统，来确保数据机密性以及安全访问控制。区块链的完全加密，能够确保外部无法访问数据——无论是部分还是全部数据，特别是在传输数据时。

DDoS攻击

分布式拒绝服务(DDoS)攻击的目标通常是一个服务器，该服务器会受到多个受感染的计算机系统的攻击，通过拒绝服务导致系统变慢，最终导致系统过载或崩溃。如果将区块链集成到安全系统中，目标计算机、服务器或网络将成为去中心化系统的一部分，可以保护这些机器不受攻击。

个人通信

使用基于区块链技术搭建的平台进行通信，企业可以获得更高的安全性，该技术可以抵御恶意攻击。无论在个人、企业还是高度机密的通信中，消费者都可以获得通信的保密性，无需担心网络攻击。区块链能比普通加密应用更好地处理公钥基础设施（PKI），因此现在有很多企业希望开发区块链私人通信应用。

公钥基础设施

如今人们更加注重保护电脑和在线凭证的安全，而区块链技术也可以在这方面提供帮助。PKI依赖第三方认证机构来保证通信应用程序、电子邮件和网站的安全。这些颁发、撤销或存储密钥对的发证机构，往往会成为黑客的目标，后者一般会使用伪造身份试图访问加密通信。当这些密钥被编码在区块链上时，它将生成虚假密钥或盗窃身份的可能最小化了，因为合法账户持有人的身份已经在应用程序上得到验证，任何入侵、欺骗或身份盗窃都可以立即识别出来。

域名系统

采用区块链方法去存储域名系统(DNS)，可以全面提高安全性。因为它不再是单个的、存有风险的目标，可以阻止黑客搞垮DNS服务提供商的恶意活动。

区块链，网络安全的未来

随着我们不断加深对区块链的认识，越来越多的人投入到区块链技术的应用与研发，这项技术正在慢慢成熟。从过去这两年里，区块链在不同行业场景中应用的增加，以及国家对区块链这项技术的政策导向。区块链已经发生了巨大的改变，不再是加密货币的代名词。

区块链技术可能是因加密货币而生，但其价值绝不仅限于加密货币。区块链是一种安全可靠的技术，一旦融入主流安全措施，它可以为推进网络安全带来很多实际的好处。

随着黑客不断创造新的、更刁钻的数据窃取和攻击方式，网络安全的威胁在加剧，区块链技术很可能在未来几年成为网络安全的前沿。从一定程度上来说，如今的区块链正是网络安全的未来。

我的理解区块链是一种技术，互联网只是个载体或者信息整合的传播途径，不应该是互联网后时代。

区块链可以真正做到公正公开，发生过的事情记录下来不会被篡改。

区块链，去中心化，无法破解，唯一性无可替代