提到“区块链”，大家可能首先想到的是天价的比特币，或者是国家明令禁止的虚拟货币“挖矿”？区块链就是比特币吗？能挖矿就是区块链技术吗？带着这些问题，让我们一起来了解区块链。
2008年，中本聪在一个邮件讨论组中发表了《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》（比特币：一种点对点的电子现金系统)（https://bitcoin.org/bitcoin.pdf）
文中首次提到了数据存储的设计使用“block”(块)和“chain”(链)进行描述，首次提及“a chain of blocks”（区块链）的初步概念。
简单地说，每个“区块”都是带有时间戳的日志，它们按照一定的顺序链接成一条“链”。区块链就是一种去中心化的分布式账本数据库。
分布式账本数据库是指将账本数据存储在每个节点，而且每个节点会同步复制整个账本的数据，这些信息是透明的，并且难以篡改。
区块链是多种计算机基本理论和技术的融合体，包含编码学、密码学、分布式、共识机制、P2P网络等。
目前为止，全球还没有一个统一的区块链技术定义。我国工信部2017年发布的《区块链架构参考》中将区块链定义为：“一种在对等网络环境下，通过透明和可信规则，构建不可伪造、不可篡改和可追溯的块链式数据结构，实现和管理事务处理的模式。”这里事务处理包括但不限于可信数据产生、存取和使用。
区块链由一个个区块组成。区块是容纳了多笔交易的数据单元。每次写入数据，就是创建一个区块。每个区块主要包含区块头和区块体。区块头中有生成时间、实际数据的哈希值、上一个区块的哈希值、默克尔树根节点值等信息。
哈希算法：
默克尔树（Merkle Tree）：
链式数据结构：
总结上面的知识，我们可以知道，由于下一个区块包含上一个区块的哈希值，为了让后面区块还能链接到它，攻击者必须依次修改后面所有的区块。因此，短时间内修改多个区块几乎不可能发生，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。这也就是区块链具有不可篡改特点的原因。
区块链中新区块的产生方式取决于区块链的底层共识协议。共识协议规定了如何在众多的区块链节点中，选出一个节点进行记账，也就是将新的区块添加到链上。这些竞争记账权的节点也被称作"矿工"，竞争记账权的过程也被称为"挖矿"。大家所熟知的挖矿，其实就是用计算机大海捞针式地寻找一个数学难题的答案，谁能找到这个答案谁就能获得一大笔奖励。正是由于有许多不同的矿工节点一起进行记账的工作，区块链技术也被称之为分布式账本技术。
（"挖矿"流程）
根据共识算法采取的策略，可以被分为两大类，即概率一致性算法和绝对一致性算法。
概率一致性算法：
指在不同分布式节点之间，有较大概率保证节点间数据达到一致，但仍存在一定概率使得某些节点间数据不一致。对于某一个数据点而言，数据在节点间不一致的概率会随时间的推移逐渐降低至趋近于零，从而最终达到一致性。
例如：
工作量证明算法
（Proof of Work，PoW）
权益证明算法
（Proof of Stake， PoS）
委托权益证明算法
（Delegated Proof of Stake，DPoS）
绝对一致性算法：
指在任意时间点，不同分布式节点之间的数据都会保持绝对一致，不存在不同节点间数据不一致的情况。
这两类算法的区别就在于是更看重数据的一致性还是更看重数据的可用性。CAP定律告诉我们，在一个分布式计算机系统中，一致性，可用性和分区容错性这三种保证无法同时得到满足，最多满足两个。因此分布式数据系统在一致性和可用性之间取一个平衡，不可能二者同时达到。
目前被区块链广泛采用的算法有工作量证明算法（PoW）、权益证明算法（PoS）、实用拜占庭容错（PBFT）等，我们分别来了解下这些算法。
工作量证明(PoW)：
将参与者消耗的计算力作为一种工作证明。它旨在解决一个密码学困难问题，谁最先计算出结果，谁就拥有了记账权。比特币采用的就是PoW共识。在比特币中，区块包含区块链网络的交易，矿工节点确认通过基于工作量证明协议确认区块有效性并添加于链上。
权益证明(Proof of Stake，PoS)：
不基于参与者拥有的计算资源，而是基于参与者所拥有的资产（stake）。一个参与者拥有资产占区块链总资产的比例决定了其成为记账者的概率。
实用拜占庭容错算法(PBFT):
这种共识算法相比以上两种算法实现了即时共识，从而加强区块链的稳定性。
综上来看，我们可以总结出区块链具有哪些特点：去中心化、公开透明、可追溯性、不可篡改和交易匿名等。
根据链节点的准入机制，是自由加入还是受控加入，以及链上数据的公开程度，区块链可以分为三大类：公有区块链、私有区块链以及联盟区块链。
公有链是完全对外开放，任何人都可以使用，没有权限的设定，可以任意参与使用，所有数据也都可以任意查看，完全公开透明。比特币、以太坊等就是公有链网络系统。
私有链是指不对外开放，仅仅在组织内部使用的系统，例如企业的票据管理、财务审计、供应链管理以及某些政务管理系统。私有链需要提交身份认证，而且具备一套权限管理体系，私有链的参与节点是有限和可控的。
联盟链是介于公有链和私有链之间的一种区块链模式，通常是使用在多个成员角色的环境中，比如银行之间的支付结算、企业之间的物流等，这些场景下往往都由不同权限的成员参与。联盟链系统一般也具有身份认证和权限设置，且节点的数量往往也是确定的。例如R3联盟、Hyperledger（超级账本）等。
从比特币诞生开始，区块链技术的发展大致可以分为4个阶段 
本次组会的分享就到此结束啦~不知道大家是否有所收获呢？
学无止境，一路向前，我们下次再见~
THE END
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排 版 | 包乾琳
文 案 | 曹天聪
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原文始发于微信公众号（杭师大网安）：知识分享 | “区块链”知多少？
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