《区块链技术驱动金融》读书笔记

区块链的概念

区块链是一个去中心化的分布式账本数据库，交易记录以区块链的形式存储在所有矿工节点上，区块链采用无需银行、支付宝等中介的技术手段，保证交易可信、可靠。

全世界每10分钟只会产生一个新区块，记录10分钟内全世界发生的交易，新区块将与历史区块链相连，形成更长的区块链。 矿工提前存储区块链，然后努力寻找新的区块，并期待与历史区块链进行链接，因为一旦链接，他们将获得10个比特币的奖励。 对矿工的激励其实是因为他存储了区块链，而区块链包含了有价值的、可信的资产信息，就像银行收取你的账户管理费和商家的佣金一样。

区块链数据结构

新的块生成过程和去中心化存储

区块链技术解决了哪些问题？

如果说互联网技术解决的是人类信息获取的问题，那么区块链技术解决的是人类之间的信任问题。 传统的个人对个人交易一般都是通过一个权威的中心进行，比如银行转账、中介、政府干预等进行房屋买卖。 区块链让全网所有节点共同维护一个账本。 每个节点都有一个账本。 交易记录一经确认，不可修改等特性保证了交易记录的真实可靠，不可篡改。因此，陌生人可以直接基于区块链技术进行各种交易，保证交易的真实性，可靠且完全可信

区块链和比特币

比特币的底层技术是区块链。 比特币是一种 P2P 形式的数字货币。 但数量有限，上限2100万，目前挖出1500万左右。 因此，比特币在本质上类似于黄金。 总数有限，每年新增的数量都很少。 挖矿难度越来越大。 全世界不同国家的人都接受它（当然现在比特币的认可度比黄金差很多）比特币转账交易流程，没有人能完全控制它。

同样使用区块链技术的还有莱特币、以太坊和侧链。

区块链和密码学数字签名

数字签名是纸上手写签名的数字模拟。 它的特点包括：第一，只有你自己可以签名，但任何人看到它都可以验证它的有效性； 第二，我们希望签名只与特定文件相关联，因此签名不能用来表示您同意或支持不同文件的内容。

数字签名由以下三种算法组成：

用作公共身份的数字签名公钥

公钥加密系统虽然很好，但也有很多潜在的问题。 最大的问题之一是每个人的公钥都是一串无意义的随机数。 加密时，加密者怎么知道一个公钥就是接收者的公钥呢？ 如果在加密过程中使用了错误的公钥，则密文将无法被正确的接收者解密。

公钥有没有可能是用户的身份？ 所谓身份，是指与用户相关的一串有意义的数字，如身份证号、姓名、邮箱地址等。 在加密过程中，加密者不需要使用一串无意义的数字作为公钥，而是使用接收者的身份进行加密。 比如你用的邮箱xxx@126.com，如果有人要给我发加密密文，就用xxx@126.com作为公钥加密。 这样，加密者就不需要向可信的第三方索取接收者的公钥比特币转账交易流程，为公钥信息的管理提供了极大的便利。

在这种情况下，可以创建多个公钥作为公共身份。 由于身份太多，无法区分谁是谁，所以实现了匿名。

描述大部分参考资料： 。

要了解有关基于身份的密码学的更多信息，请移至本文。

去中心化身份管理

基于公钥即身份的策略，可以随时发布多个身份（公钥），无需向任何中心结构注册身份，需要时可使用私钥证明真实身份。

比特币采用公钥作为身份的机制，实现去中心化的身份管理和匿名性。 看起来这是一个完美的解决方案，但虽然无法识别身份，但行为模式本身是可以识别的，仍然有可能泄露你的行踪。

区块链如何去中心化

去中心化：

没有中央服务器； 如何存储交易数据？ 没有集中的信用机构来授予身份和交易信用； 如何实现互信？ 数据安全保障？ 比特币如何解决去中心化问题：谁来维护交易账本？

所有矿工

谁有权批准哪些交易是合法有效的？

矿工大于等于51%

谁在制造新的比特币？

矿工

谁在制定系统更改的规则？

有一个开发者社区

比特币如何获得交易价值？

每笔交易都会扣除交易手续费，奖励出块的矿工。

当矿工挖出一个新区块时，他们将获得数个比特币作为奖励。 挖出区块的前提是必须先维护历史区块链。 开采出的区块只有链接到新区块才能被视为奖励（这个过程需要 51% 的矿工同意）。

分布式共识

我们知道每个挖矿节点都会竖起耳朵收听交易广播。 但是，由于对等网络中的网络延迟很高，每个节点观察到的交易顺序不可能完全一致。 因此，区块链系统需要设计一种机制，对相似时间段内发生的交易顺序达成共识。 这种在一个时间窗口内就交易顺序达成共识的算法称为“共识机制”。

目前共识机制主要有几类：Pow、Pos、DPos、Pool、PBFT

共识机制 - 工作量证明 (PoW)

谁先找到指定范围内的随机数，谁就被认为挖到了一个新区块。

在工作量证明过程中，每个矿工都知道前一个区块的哈希值； 当前区块的交易列表由矿工选择。 由于10分钟内每个矿工监测到的交易不一样，所以所有的交易列表都不一样； 要解的谜题是找一个临时的随机数，将前一个区块的哈希值和当前区块的交易列表通过HASH结合起来，得到的输出HASH值刚好落在指定的范围内； 可以看出，解题的过程就是寻找临时随机数的过程，输出的HASH值范围就是拼图的难度。

另外，每个矿工当前的区块交易列表是不同的，最先找到区块的就是最后的结果，也就是所谓的共识。

工作流程证明

通过控制输出HASH值的范围，控制达成共识的时间。 时间越长，共识的可信度越高，消耗的算力也越大。 目前，平均每 10 分钟产生一个区块。

比特币总数

全球每10分钟产生一个区块，需要计算1020个哈希值。 挖出一个新区块的奖励最初是50个比特币，每4年奖励减半。 比特币的总数可以用数学方法计算为2100万枚。 到目前为止，80%的比特币已经被开采出来，到2040年，2100万枚比特币将被全部开采出来。正因为比特币的数量有限，开采的越多，开采的越少，导致价格不断上涨上升。

为什么是2100万，请参考：

比特币应用案例 智能合约 比特币生态系统 区块链未来发展 区块链问题