区块链技术的弊端 区块链的技术原理

一、区块链技术

背景：比特币诞生之后，发现该技术很先进，才发现了区块链技术。比特币和区块链技术同时被发现。

1.1比特币诞生的目的：

①货币交易就有记录，即账本；

②中心化机构记账弊端——可篡改；易超发

比特币解决第一个问题：防篡改——hash函数

1.2 hash函数（加密方式）

①作用：将任意长度的字符串，转换成固定长度（sha256）的输出。输出也被称为hash值。

②特点：很难找到两个不同的x和y，使得h(x)=h(y)。

③应用：md5文件加密

1.3区块链

①定义

区块：将总账本拆分成区块存储

区块链：在每个区块上，增加区块头。其中记录父区块的hash值。通过每个区块存储父区块的hash值，将所有的区块按照顺序连接起来，形成区块链。

②区块链如何防止交易记录被篡改

形成区块链后，篡改任一交易，会导致该交易区块hash值和其子区块中不同，发现篡改。

即使继续篡改子区块头中hash值，会导致子区块hash值和孙区块中不同，发现篡改。

1.4区块链本质

①比特币和区块链本质：一个人人可见的大账本，只记录交易。

②核心技术：通过密码学hash函数+数据结构，保证账本记录不可篡改。

③核心功能：创造信任。法币依靠政府公信力，比特币依靠技术。

1.5如何交易

①进行交易，需要有账号和密码，对应公钥和私钥

私钥：一串256位的二进制数字，获取不需要申请，甚至不需要电脑，自己抛硬币256次就生成了私钥

地址由私钥转化而成。地址不能反推私钥。

地址即身份，代表了在比特币世界的ID。

一个地址产生之后，只有进入区块链账本，才能被大家知道。

②数字签名技术

签名函数sign（张三的私钥，转账信息：张三转10元给李四）=本次转账签名

验证韩式verify（张三的地址，转账信息：张三转10元给李四，本次转账签名）= True

张三通过签名函数sign（），使用自己的私钥对本次交易进行签名。

任何人可以通过验证韩式vertify（）,来验证此次签名是否有由持有张三私钥的张三本人发出。是返回true，反之为false。

sign（）和verify（）由密码学保证不被破解。·

③完成交易

张三将转账信息和签名在全网供内部。在账户有余额的前提下，验证签名是true后，即会记录到区块链账本中。一旦记录，张三的账户减少10元，李四增加10元。

支持一对一，一对多，多对已，多对多的交易方式。

比特币世界中，私钥就是一切！！！

1.6中心化记账

①中心化记账优点：

a.不管哪个中心记账，都不用太担心

b.中心化记账，效率高

②中心化记账缺点：

a拒绝服务攻击

b厌倦后停止服务

c中心机构易被攻击。比如破坏服务器、网络，监守自盗、法律终止、政府干预等

历史上所有有中心化机构的机密货币尝试都失败了。

比特币解决第二个问题：如何去中心化

1.7去中心化记账

①去中心化：人人都可以记账。每个人都可以保留完整的账本。

任何人都可以下载开源程序，参与P2P网络，监听全世界发送的交易，成为记账节点，参与记账。

②去中心化记账流程

某人发起一笔交易后，向全网广播。

每个记账节点，持续监听、持续全网交易。收到一笔新交易，验证准确性后，将其放入交易池并继续向其它节点传播。

因为网络传播，同一时间不同记账节点的交一次不一定相同。

每隔10分钟，从所有记账节点当中，按照某种方式抽取1名，将其交易池作为下一个区块，并向全网广播。

其它节点根据最新的区块中的交易，删除自己交易池中已经被记录的交易，继续记账，等待下一次被选中。

③去中心化记账特点

每隔10分钟产生一个区块，但不是所有在这10分钟之内的交易都能记录。

获得记账权的记账节点，将得到50个比特币的奖励。每21万个区块（约4年）后，奖励减半。总量约2100万枚，预计2040年开采完。

记录一个区块的奖励，也是比特币唯一的发行方式。

④如何分配记账权：POW（proof of work）方式

记账几点通过计算一下数学题，来争夺记账权。

找到某随即数，使得一下不等式成立：

除了从0开始遍历随机数碰运气之外，没有其它解法，解题的过程，又叫做挖矿。

谁先解对，谁就得到记账权。

某记账节点率先找到解，即向全网公布。其他节点验证无误之后，在新区块之后重新开始新一轮的计算。这个方式被称为POW。

⑤难度调整

每个区块产生的时间并不是正好10分钟

随着比特币发展，全网算力不算提升。

为了应对算力的变化，每隔2016个区块（大约2周），会加大或者减少难度，使得每个区块产生的平均时间是10分钟。

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二、区块链和比特币之间是什么关系

区块链技术是比特币的底层技术，也是比特币的核心与基础架构。比特币一直在没有任何中心化机构运营和管理的情况下运行，后来比特币技术被抽象提取出来，称之为区块链技术，或者分布式账本技术。

区块链是比特币的核心与基础架构：

在比特币的系统中，“币”只是在这个账本上使用的记账单位，最重要的不是“币”的概念，而是一个没有中心存储机构的”账本”的概念。打个比方来说：我借给别人50元钱，这个时候我就找财务帮忙记账，记账肯定是需要报酬的，于是，我需要支付给财务工资。

因为比特币系统技术中还发明了一项奖励机制，就是相当于刚才我说的你帮我记账我给你们报酬，但并不是每一个人记账都有报酬可得。于是，区块链又设计了相应的机制——竞争机制。

竞争机制就是用哈希算法计来判定报酬的归属，通俗的来说，就是给大家出道数学题，谁先算出来结果这个报酬就是谁的，哈希算法的计算过程就是用专业的计算机（我们称之为矿机）运用哈希算法算出的结果的过程称为挖矿。

记账最快最好的人，系统就会把他记录的内容写到账本上，并将这段时间内账本的内容发给系统内所的有人进行备份。这样系统中每个人都有一本完整的账本，这种方式称它为区块链技术。

区块链的由来：

“区块链”这个词的由来，是比特币白皮书英文原版里的“chain of blocks”，中国市场翻译这个句子的时候，直接用了“区块链”一词，而后这个词直接就被写成了“blockchain”，成为如今全球整个区块链技术层面的专有名词。

所以，不管是什么人来解释区块链，都无法绕过比特币，这就像你要介绍汽车的历史，就绕不开卡尔本茨，要介绍飞机的历史，就绕不开莱特兄弟一样。

比特币“发明”和证实了区块链这个技术的可行性，比特币不是块链技术的全部，仅仅是应用之一。但假设没有比特币，或比特币这个应用不成功，区块链有可能都不会出现，或至少推后很多年才能出现。因此，区块链在很长一段时间里，很难跟比特币“隔离”。

扩展资料：

区块链技术应用于数字货币的弊端：

一是“去中心化”没有流通管理机构。区块链技术本质上是个分布式数据库系统，逻辑结构为单向链表，设计模式基于P2P网络，这就决定了基于区块链技术的虚拟货币没有统一的中心管控系统。

二是数量供给难以有效调控。基于区块链技术的虚拟货币发行量是固定的，而根据费雪方程，全社会一定时期一定价格水平下的总交易量与所需要的名义货币量具有一定比例关系，而恒定的货币量显然不能满足不断增长的社会商品价格总额要求。

三是“挖矿机制”难以创造公认价值。比特币本身没有价值，也没有国家信用支撑。有观点认为，“通过不断消耗算力与能源为虚拟货币注入价值”，但为寻找一个符合要求的hash值而消耗百万亿次计算，这显然不是最有效率的选择。

四是生产者和先期持有者易获高额“铸币税”。任何一种基于区块链技术的虚拟货币，在其发展的初始阶段都为少数人持有。以比特币为例，最初比特币只是少数人游戏的产物，2010年5月发生的第一次比特币购物是1万BTC购买了25美元的比萨饼，同年7月完成的第一笔比特币交易是0.04美元/BTC。

三、区块链的五大特点

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。区块链的五大特点：

一、去中心化，就是所有在整个区块链网络里面跑的节点，都可以进行记账，都有一个记账权，这个就完全规避了操作中心化的一个弊端。它不是一个中心化，它是一个去中介化；

二、开放性，这是针对区块链共有链来讲的，因为共有链的信息任何人都可以进去读可以进去写，只要是它整个网络体系的节点，有记账权的节点，都可以进行；

三、防篡改性，就是任何人要改变区块链里面的信息，必须要攻击网络里面的51%的节点才能把数据更改掉，这个难度非常非常大；

四、匿名性，它的匿名性基于它的算法实现了是以地址来寻址的，而不是以个人身份，这也是政府比较担心的。整个区块链里面有两个不可控，第一个是身份不可控匿名性，不知道是谁发起了这笔交易；第二个是它有一个跨境支付，这个牵扯到币的资金转移这一块；

五、可追溯性，他的机制就是设定后面一个区块拥有前面一个区块的一个哈希值就像一个挂钩一样，只有识别了前面的哈希值才能挂得上去，是一整条完整的链。可追溯性还有一个好的的特点就是便于数据的查询，因为这个区块是有唯一标识的，比如说之前往数据库里面去查询一个东西的话，是有很多算法去分块来找的，而这个区块链网络里面是以时间节点来定义找这个时间段的这个区块再去寻址，这就更方便。