一文搞懂区块链技术 | 张治谈“区块链的诞生及运转”2018合集
区块链技术应用正在构建全新的信任机制，其价值在于可以在信任未知或者信任薄弱环节中形成可信任的纽带，可以创造信任、节约时间和成本。2018年，区块链技术应用取得了很多突破：首份仲裁链“裁决书”、第一单区块链理赔、第一张区块链发票等相继落地。
那么，区块链究竟是什么？它是如何创造信任的？未来给人们的生活带来什么影响？ DRC社区7月以来陆续推出了《张治谈“区块链的诞生及运转”》系列课程共计22期，由DRC技术总监张治老师上阵普及区块链知识，深入浅出讲解区块链技术，希望借此能够让大众真正认识、合理看待区块链。
元旦将至，DRC特别整理了这22期课程的合集，希望能够对您有所帮助～
DRC张治谈“区块链的诞生及运转”
目录
（点击标题查看详情）
1.分布式账本、共识概述
2.数字解密货币的价值
3.共识机制概述
4.PoW和PoS原理
5.拜占庭容错和DPoS原理
6.“挖矿”与数字加密货币的发展进程
7.侧链技术
8.隔离见证技术
9.闪电网络技术
10.区块链1.0、2.0进化史
11.以太坊技术基础和通用应用平台本质
12.智能合约及其在以太坊上的运行模式
13.以太坊交易类型、Gas、交易速度及以太币总量设置
14.以太坊区块结构、哈希值算法、“轻节点”以及以太坊通胀问题
15.以太坊Plasma方案
16.揭秘V神为什么说后悔以太坊采用“智能合约”术语
17.联盟链与公有链的异同
18.Fabric框架体系
19.STO概述
20.零知识证明技术
21.环签名技术
22.安全多方计算技术
为方便大家阅读，DRC整理出了部分精彩内容，详见下文：
1 分布式账本、共识概述
要讲区块链，必须首先理解一个概念，分布式账本。分布式账本实际上就是分散的账本，它不是控制在某一个人或者某几个人手里的一个账本，而是分散在非常多的人的手里。在计算机网络世界当中，它是分散在非常多的网络节点上的一个账本。
区块链技术是用来实现分布式账本的技术。为什么要用区块链技术来去实现这种分布式账本呢？是因为区块链技术本身有它自身的优点，它适合去做这件事情。
分布式账本的一个很重要的特点，就是它一定要做到分散在每个人手里的这个账本的副本是保持精确的同步的。保证这一点的过程，计算机学界给了它一个名词叫共识。
详见：分布式账本、共识概述
2 数字加密货币的价值
数字加密货币是建立在区块链技术基础上的，它所使用的不再是如央行的中心化账本，而是由分散在全球各个地方各个区域的很多节点来完成记账，形成的一种分布式账本。
由于分布式账本的节点分布在全球各个地方、数量众多，原理上节点一同作恶或账本被人控制的几率就会比较低，因此数字加密货币的价值被很多人所认可。
详见：数字加密货币的价值
1 共识机制概述
分布式账本的工作机制，必须要保证所承诺的那些特点如不可篡改性、不容易被攻击等是可以实现的，其所依赖的手段就是共识机制。共识机制，实际上就是用来同步分布式账本的数据的一种规则。
详见：共识机制概述
2 PoW和PoS原理
通过PoW（工作量证明共识机制），可以让全网的所有节点都来参与记账和同步数据。这个机制也正是由中本聪在实践比特币这样第一个数字加密货币的时候所采用的一种共识机制，在这个网络当中所有节点是平等的，没有高低贵贱之分，理论上这个网络不会被任何人控制。
PoS（权益证明共识机制）采用的判断标准是根据持币量和持币时间即币龄，来共同计算一个值，相当于一个加权值一样来证明拥有记账的权利。POS较之POW，出块速度更快，耗费的能源更少，但它并不是被数学严格证明过的一个完全安全可靠的机制。
详见：PoW和PoS原理
3 拜占庭容错和DPoS原理
拜占庭容错法最主要的原理是在所有参与到分布式记账体系里的这些节点当中，推选出来一部分节点来参与共识，这些节点可以投票、委托一批节点作为参与记账的节点，而后这些被推选出来的节点，会再去推举一个主节点，由这个主节点进行记账，
DPOS共识机制是先用权益做划分的，一般要根据持币总量、持币龄等，最主要是用持币总量作为推选的标准，然后去推选出来一定的节点数量作为见证人节点记账。
详见：拜占庭容错和DPoS原理
4 “挖矿”与数字加密货币的发展进程
最早的“挖矿”是在POW机制上、在比特币实现之初的一种机制，抢到记账权的节点去打包交易到块上的时候，整个网络系统会自动给这个节点50个比特币的奖励，而获得奖励的这个过程就叫“挖矿”。
比特币产生以后，迅速地产生了很多其他的一些加密货币，比如莱特币、狗狗币等等，这些后来大都是通过改变比特币参数、通过比特币网络分叉形成的加密货币。
1 侧链技术
侧链技术的作用包括：
1.开发主链新功能
当需要给主链新添加一些功能的时候，比如提高共识效率，侧链可以提供一个合适的场所，去验证这些新的功能，为主链升级做准备。
2.让不同区块链之间的数据可以流转
比如将比特币转移到莱特币的链上，变成相应的莱特币资产，因为两条链是独立并行的，两者间互相没有任何联系，这时候就需要开发一种侧链，让它们之间相是有关联的，才能完成它们之间的交易数据互相转移。
3.提高性能、扩容
通过开发侧链，可以修改主链上的很多参数，比如扩容、降低随机数的计算难度等等，把交易放到侧链上完成，最终只是在主链上完成一个结算，解决性能、扩容上的问题。
详见：侧链技术
2 隔离见证技术
比特币从诞生之日起就存在着扩容这个话题，因为它限制了块的大小是1M，随着网络中的交易数量越来越多，单位时间的交易量就会受限，所以一直以来很多团体都在想方设法扩充比特币的块的大小，隔离见证就是其中一种扩容技术。
详见：隔离见证技术
3 闪电网络技术
闪电网络的出现也是为了解决比特币扩容的问题。它的主要思路是不把交易放在比特币的主链上进行广播和确认达成共识，而是放在链下的一个通道里直接在交易双方之间做交易，这样速度就快了。
详见：闪电网络技术
4 区块链1.0、2.0进化史
区块链1.0时代仅仅是创建了一系列的数字加密货币，区块链技术只是用来记账，很多人都会觉得或许区块链还可以做一些别的事情，比如在这些节点构建的网络之上开发一些应用，这方面已经有一些项目做了很多很好的尝试。以太坊就是区块链升级到2.0时代的里程碑。
1 以太坊技术基础和通用应用平台本质
通用应用平台的诞生拓展了区块链技术的应用范围，也使区块链世界变得更广大，直接引爆了区块链行业，成为关键性的转折点。区块链2.0时代整体的特点包括：一是项目运行的经济机制的改变，二是区块链技术发展重点方向的改变。
上述两方面的改变，并非是由以太坊带来的，但以太坊是一个集大成者。以太坊的一个非常伟大的创新就是，它不再单单只是去创造一种数字加密货币，而是依托于产生这种数字加密货币的区块链技术，创建了大家都可以在这上面去开发应用的通用应用平台。
2 智能合约及其在以太坊上的运行模式
智能合约的重点在于合约这两个字。基于区块链技术的智能合约是一种非常好的、可以确保现实生活中的各种交易最终完成的技术手段。它使用了一个我们常说的概念：去信任。
与智能合约相关的一个很重要的概念是图灵完备的虚拟机（编程语言），它是为了执行智能合约而实现的。
3 以太坊交易类型、Gas、交易速度
及以太币总量设置
以太坊的图灵完备的虚拟机上面可以运行各种各样的程序逻辑，其中有一种程序逻辑是循环。想重复运行一个逻辑时，可以用循环这种方式，但是如果程序写错的话，就会造成无限循环，虚拟机就会一直跑这个程序，停不下来。
于是以太坊就用了gas这个概念，每一笔交易最大限度能使用的gas数量是有上限的，超过上限以后就会自动被停止，不能再执行下去。
以太坊规定的出块时间是14秒。为什么比特币要定成10分钟，而以太坊会定成14秒？实际上出块时间是由区块链的设计者来决定的，设计中主要考虑两方面的平衡：出块速度和共识速度。
目前，以太坊的节点每打包一个块出来，会有3个以太币产生，随着块数不断增加，以太币会不会像比特币那样封顶呢？
4 以太坊区块结构、哈希值算法、
“轻节点”以及以太坊通胀问题
以太坊的区块结构与比特币类似，但在区块头中多了一些数据。最主要的区别在于Merkle Tree的根哈希值，以太坊保留了3个Merkle Tree的哈希值，而不再是比特币中单独的1个。
比特币的算法是非常简单粗暴的一种方法，非常适合在芯片上进行优化，形成很高的算力，从而造成比特币算力越来越集中。以太坊的哈希值算法就是要想办法来规避算力的集中，它采用了与比特币不太一样的算法—— Ethash。
以太坊的“全节点”难当，而“轻节点”易用。作为一个轻节点连接到以太坊网络中，不需要在本地保留DAG的数据，但同样可以去做验证的过程，这是以太坊的节点比比特币的节点高效的地方。
对于以太坊的通胀问题，以太坊在2015年提出了一个方法，采用难度升级的机制迫使节点切换到POS的机制，这个武器被称作“难度炸弹”。
详见：以太坊区块结构、哈希值算法、“轻节点”以及以太坊通胀问题
5 以太坊Plasma方案
Plasma方案是由闪电网络的作者与V神共同提出来的。
Plasma克服了闪电网络的一些缺点，另一方面它是更大规模的一种扩容方案。它的主体思想是采用主链+子链的方式来扩容，也就是在主链的某一个区块位置分支出一个子链，而这个子链又可以作为新的子链的父链，最终会形成一个树状的网络。
详见：以太坊Plasma方案
6 揭秘V神为什么说
后悔以太坊采用“智能合约”术语
有新闻报道称，以太坊的创始人V神说很后悔在以太坊中采用“智能合约”这个术语，应该用更乏味或是更技术的词汇来描述它，而不是用智能合约这种非常吸引人，但又涵盖了太多内容的名词来描述，用“持续性脚本”这个词可能会更好。
V神为什么会这样讲？
实际上在以太坊上执行的很多程序逻辑并不完全做了智能合约所要做的事情，比如当想用区块链处理一些链外的数据和资产的时候，就会遇到种种问题，智能合约就会受到很多的限制，而用“持续的脚本”来替代“智能合约”这个词可能更能反映以太坊所实现的事物特征。V神给它起了一个名字叫智能合约，这与最早期的智能合约的定义内涵已经有了很大的差别，扩展了很多，同时它又是图灵完备的智能合约属性，也带来了很多安全上的问题。
1 联盟链与公有链的异同
联盟链和公链的说法来源于许可链和非许可链。加入联盟链的节点是需要认证的，必须要有机构颁发证书，允许节点加入，而公链的所有节点都是可以自愿加入、离开的，这是他们的差别，即强调了加入方式的不同，有控制和无控制的。
但是在其他方面并没有严格的规定，比如节点在地域上的分布。做医药或是做数据溯源等的一些项目，可能需要非常多的节点，或是分布在全球不同地域的节点来参与，那么这种联盟链如果使用原有的技术部署，就会遇到一些困难，这时利用一些公链的技术是必要的，也是现在的一种新的思维，强调将公链与联盟链的结合，实现一种新式的联盟链。
详见：联盟链与公有链的异同
2 Fabric框架体系
超级账本Hyperledger项目下面有一个叫做Fabric的框架体系，它是可以用来构建联盟链的比较快、比较稳定的技术框架。按照官方发布的部署文档，使用者可以根据业务需要，快速部署区块链系统以及系统的各个组件，在这个区块链系统上实现自己的业务逻辑。
详见：Fabric框架体系
3 STO概述
STO主要目的就是融资，就像IPO一样，用到了IPO严谨的监管措施、监管流程，但同时发行的Token又是基于区块链技术的，能够利用到区块链技术的好处，如分布式账本的不可篡改性、数据透明性，易于穿透式监管等等。STO就是集两者优势于一身而产生的新生事物。
详见：STO概述
1 零知识证明技术
验证者在不需要知道原始的数据的情况下，通过一些列步骤可以验证出由原始数据生成的结果是否正确，这就是零知识证明。
如果一个人想要向验证者证明一件事，但又不想把具体信息透漏给验证者，那么就可以通过零知识证明，经过一系列步骤让验证者相信这件事。
详见：零知识证明技术
2 环签名技术
在签署一份文件或发送一笔交易的时候，如果不对签名信息进行处理，那么实际签名者的身份就很容易被其他人得知。环签名技术目的就是不让其他人看出谁是实际签名者，但是又能证明确实是正确的人进行了签名。举个例子：
以前有一个大臣想要给国王进谏，但是他不想让国王知道是他牵头的，以免惹上杀身之祸，于是让所有官员都签署了这份进谏文书，并且将这些签名呈现一个环状，这样从签名上看，没有人的签名是排在第一位，国王就无法得知究竟是谁牵头起草的文书，但是又知道确实有人在牵头做这件事。这是环签名最原始的例子。
那么环签名如何应用到计算机加密领域中呢？
详见：环签名技术
3 安全多方计算技术
安全多方计算是基于“可信第三方”所提出的。一般场景中，互不信任的参与方之间想达成一项协议，往往会寻找一个参与方都信任的第三方作为服务提供者，这就是可信第三方。但在目前的环境中，这种方式是极具风险的，尽管参与方与第三方之间签有保密协议，但第三方仍然有可能将数据泄露给外界，从而给参与方造成损失。安全多方计算是解决一组互不信任的参与方之间保护隐私的协同计算问题。
详见：安全多方计算技术
这是阶段性的合集，大治会一直讲下去，不论春假秋冬。
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