什么是区块链？ 区块链最初是由一个叫中本聪的人为比特币（一种数字货币）设计的。

什么是区块链

区块链最初是一个名叫中本聪的人为比特币（一种数字货币）设计的一种特殊的数据库技术。

从数据的角度来看，区块链是一种将区块组合成一条链的数据结构，使参与者能够就整个网络中的事件发生顺序和交易记录的当前状态建立共识。

简而言之，区块链是指通过去中心化和去信任化的方式来集体维护一个可靠的数据库的技术。 区块链涉及的关键技术点包括：去中心化、去信任化、集体维护、可靠数据库、时间戳、非对称加密等。

区块链重新定义了信用在网络中产生的方式。 在系统中，参与者不需要知道其他人的背景信息，也不需要依赖第三方机构的担保或保证。 区块链保证了系统在价值传递上的活动记录、传输、存储，最终结果必须是可信的。

二、区块链技术现状

比特币之后，多元化的区块链共同发展。 经过近 8 年的发展和实践，人们对区块链技术的理解越来越深，也正在使区块链技术更适合自己的需求。 逐渐理解以下两点：（1）区块链技术本质上是互联网协议的底层技术，是互联网数据层面的技术； （2）区块链提倡的“去中心化”不是反中心，而是分布式中心（最彻底的分中心是每个节点都成为自己的中心）。 因此，很多领域都在尝试在比特币区块链的基础上做进一步的改进。 目前，区块链已经从比特币的完全去中心化的公有链，发展为附加在公有链上的侧链和非完全去中心化的私有链。

区块链技术处于理论阶段，需要实践。 区块链技术随着比特币的出现而出现，目前最成熟的区块链是比特币区块链。 区块链技术的使用在国内外已经逐步展开，但目前还没有完全落地的应用成果。 从发展的角度来看，区块链技术还处于理论阶段，未来的技术变革还需要很长的时间去实践。

3. 区块链共识机制

共识机制的作用是确认区块链上交易的有效性。 目前常见的共识机制有POW工作量证明、POS权益证明、DPOS共享授权凭证、Ripple共识机制和PooL验证池。 各有优缺点，应用场景也不同。 下表从不同维度对这几类共识机制进行了分析比较：

POW（工作量证明）

POW即工作量证明，也就是众所周知的挖矿。 是一种竞争性共识，通过工作量证明获得产生区块的权力。

它的优点是完全去中心化，每个节点完全平等，可以自由进出； 缺点是POW会造成大量的矿业资源浪费，达成共识的周期比较长。

POS（股权证明）

POS即Proof of Stake，是POW的升级版共识机制，主要解决POW工作量计算浪费的问题。 目前POS有很多不同的变种，但挖矿难度基本上是根据每个节点持有代币（即权益）的数量和时间来决定的。

它的优点是缩短了各个节点之间达成共识的时间，缺点是像POW一样仍然需要挖矿，POS会让“富人更富”。

DPOS（委托权益证明）

DPOS是共享授权机制的证明，是POS的一种变体。 它的原理是让每个持有代币的人进行投票，从而产生一定数量的“超级节点”，这些节点依次产生区块。

其优点是不再需要通过挖矿产生区块，可以大大减少交易确认时间，实现秒级共识验证。 缺点是DPOS仍然依赖代币，不适合一般的商业应用。 .

Ripple Consensus（瑞波共识机制）

Ripple Consensus 是一种优先考虑数据正确性的网络交易同步机制。 它基于特殊节点列表达成的共识。 在这种共识机制下，首先要确定几个初始特殊节点。 如果要连接一个新节点，必须得到51%的初始节点的确认，只有确认的节点才能出块。 因此，它区别于前几类共识机制的主要因素是它具有一定程度的“中心化”。

Ripple Consensus的优点是可以随时保证不会发生硬分叉，交易可以实时验证； 缺点是新节点需要很长时间才能与其他节点达成共识。

POOL验证池

POOL验证池基于传统的分布式共识算法加数据验证机制，也是目前广泛应用于产业链的共识机制。

其优点是无需建立代币，可以在成熟的分布式共识算法（Pasox、Raft）的基础上实现实时的共识验证； 缺点是性能会随着节点数量的增加而变差，去中心化不够。

除了上面提到的常见共识机制，在区块链的实际应用过程中，还有各种基于业务逻辑定制的共识机制，比如小易的“中性记账”，类似于Ripple Consensus Stellar共识机制，Factom以及许多其他以“侧链”形式存在的共识机制。

因此，本文根据其特点和典型性将共识机制分为三类：POW、非POW和侧链。

4. 区块链技术方案分析

区块链技术发展到今天在比特币中区块链是指，已经从最初的数字货币领域扩展到社会领域的方方面面，各种区块链技术解决方案不断涌现。 通过对市场现有区块链技术方案的研究，从共识机制和区块链使用模式两个维度对区块链技术方案进行分类，区域大小和技术成熟度根据技术影响力决定颜色深浅抽取各区块链技术方案，分类结果如图1所示。

图1 区块链技术方案分类

在图1中，对15种区块链技术方案进行了分类。 其中，共识机制分为PoW、非PoW、侧链三个方面。 区块链的使用分为开源项目、商业解决方案和区块链。 云服务和现有区块链有四种方法。 技术影响以面积大小来区分。 面积越大，影响越大。 技术成熟度以颜色的深浅来区分。 颜色越深，技术越成熟。

从图1可以看出，比特币、以太坊、HyperLedger这三种区块链技术方案的技术成熟度最高，影响力也最大。 下面分别介绍三种区块链技术解决方案。

1比特币

比特币的概念最初是由中本聪在2009年提出的，根据中本聪的想法，设计并发布了开源软件，并在其上构建了一个P2P网络。 比特币是一种 P2P 形式的数字货币。 点对点传输意味着去中心化的支付系统。

与大多数货币不同，比特币不依赖于特定的货币机构来发行。 它是根据特定算法通过大量计算生成的。 比特币在整个P2P网络中使用由众多节点组成的分布式数据库来确认和记录所有的交易行为，并采用密码学的设计来保证货币流通各个环节的安全。 P2P 的去中心化特性和算法本身可以保证不能通过大量生产比特币来人为操纵货币的价值。 基于密码学的设计允许比特币只能由真正的所有者转移或支付。 这也保证了货币所有权和流通交易的匿名性。 比特币与其他虚拟货币最大的区别在于其总量非常有限，极其稀缺。

2 以太坊

以太坊是一个专注于智能合约应用的数字货币和区块链平台。 其去中心化技术让交易免于停机和审核的烦恼，解决了传统合约纠纷等棘手问题，避免了欺诈和第三方的干扰。 以太坊的目标是提供一个内置成熟图灵完备语言的区块链，可以在其中创建合约来编码任意状态转换函数，用户可以简单地使用几行代码来实现逻辑。 创建各种系统以满足您的需求。

从技术架构上看，以太坊是一种通用的分布式应用开发平台和编程语言，与底层区块链和协议无关，包括数字货币以太坊（Ether）和以太坊脚本（EtherScript），用于构建和发布分布式应用程序。 开放通用，内置图灵完备虚拟机，可以使用任何货币、协议和区块链。 网络上的每个节点都可以运行以太坊虚拟机来发布分布式智能合约程序。

以太坊有自己的分布式系统：包括文件服务Swarm、信息传输Whisper和信誉保证。 Swarm 是一个去中心化的文件服务； Whisper是一种加密的通讯传输系统； 信用担保提供了一种在无信任网络中建立信誉和减少发现的系统，该系统可以由第三方提供。

此外，以太坊本身也是开源软件在比特币中区块链是指，具有开源项目快速创新的特点。 通过代码共享，新项目可以快速迭代出符合市场需求的产品。 目前，以太坊正受到一些金融机构、银行财团（如R3）以及三星、德勤、RWE、IBM等大公司的密切关注，这也催生了一些简化和自动化金融交易等项目、商家忠诚度指数跟踪、旨在分散电子交易的礼品卡以及更多区块链应用。

以太坊在过去两年得到了技术社区和商业组织的大力支持，发展迅速。 很有可能成为未来区块链领域最具竞争力的解决方案之一。

3超级账本

Hyperledger 是一个由 Linux 基金会管理的开源区块链项目，由 IBM、英特尔、埃森哲、摩根大通等公司牵头。 HyperLedger被定义为：负责协调多个客户的服务数据和底层“通信和共识层”，致力于完善全球金融基础设施的“数据骨干”。

Hyperledger 使用与比特币相同的 UTXO/脚本交易决策，并根据金融服务所需的功能进行扩展。 HyperLedger 提供了一种取代 POW 的共识机制。 它是一种可插拔的功能模块架构。 区块链实施方案，其目标是打造一个全社会共同维护的超级账本。 它允许数据骨干概念作为新金融基础设施的重要组成部分扩展到多个组织层。