2018-02-28

区块链简介

区块链是什么？一句话，它是一种特殊的分布式数据库
区块链特点：去中心化，解决相互信任问题
区块：区块链由一个个区块（block）组成。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块
区块内容包括：

版本号：4 字节；
上一个区块头的 SHA256 hash 值：链接到一个合法的块上，32 字节；
包含的所有验证过的交易的 Merkle 树根的哈希值，32 字节；
时间戳timestamp：4 字节；
难度指标difficulty：4 字节；
Nonce：4 字节，PoW 问题的答案；

10分钟内的所有交易内容
共识机制

解决分布式一致性问题

PoW：Proof of Work。计算一个hash值，小于一个特定的数值。当掌握超过51%的计算，即可控制区块链网络。缺点是慢

PoS：Proof of Stake。权益证明，解决Pow浪费资源问题。获得的权益越多，获得记账的概率越大

PBFT：实用拜占庭容错算法。至少4个节点，n为节点个数，F为可以出错的节点个数，当满足n>3F+1则PBFT算法可以保证节点达到共识。速度比较快

Paxos: 三类角色：proposer，acceptors，learners，也是通过二阶段提交的方式，prepare和accept两个阶段，如果一个proposal被大多数acceptors接受了，该proposal就表示被接受

Raft：简易版paxos，leader，follower，candidate。通过投票选举leader，超过一半的节点认同即可成为leader。follower通过log同步leader数据
区块链合并

如果同一个时刻有多个人在修改一个区块链，取长度最长的那个区块链
安全：通过加密SHA265算法保证
公有链，联盟链，私有链
智能合约：区块链触发器，一堆代码实现的业务逻辑
矿工收益：
- 手续费
- 奖励的比特币

比特币：

基于区块链的技术，通过PoW算法达成分布式一致性。通过挖矿产生新的区块记录交易信息
挖矿

目的：产生区块

方法：每个计算节点计算hash值，当hash值小于某个难度系数才有效。区块链保证平均每10分钟能够产生一个有效hash值。难度系数每两周（2016个区块）调整一次，使得能够保持平均每10分钟能够产生一个有效区块

区块链、以太坊

比特币使用了区块链技术，而以太坊是区块链技术的一个实现平台

从交易延伸到了智能合约

开放问题

为什么比特币要挖矿

比特币为什么使用PoW共识算法

简易版区块链

需求1：简单区块链
1. 设计实现api增加区块（代替挖矿），查看区块链
2. 区块定义：节点编号，生成时间，当前节点hash值，前一个节点hash值，自定义数据(int)
3. 符合区块链的基本原理
  - 当前节点hash=hash(previous_hash + index+timestamp+data)
  - 检查区块引用的上一个区块是否存在且有效，即当前节点previoushash=前一个节点hash
  - 当前节点的编号=前一个节点编号+1
4. 方便起见，初始化第一个节点为
  
  index=0
  
  Timestamp=0
  
  data=0
  
  hash=”f78b037f6d1ecfc5a00bc7d96858bdc7af9ac8dbf95fdd5736d0f950ab279b9e”
  
  previoushash=””

需求2：设计P2P区块链
1. 在第一个需求基础上，增加P2P通讯接口（增加node，查看nodes）。
2. 可以通过websocket远程通信多个节点，并同步区块链信息。同步规则为：
  - 当节点A产生一个新的区块，A节点广播新增区块信息到所有节点。如果B节点收到新增区块并且验证可以增加到本地区块链中，则增加。如果不能，需要广播获取网络中最长的区块链并覆盖本地区块链
3. 其他同上
需求3：Pow
1. 在前两个基础上，增加Pow