区块链原理介绍.pdf

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1、⼀则小故事（1/4）丢失了结婚证的王爷爷夫妇，还能领到⾦婚夫妻可以免费领取的绣花被吗？？1⼀则小故事（2/4）中⼼化的证明⽅式由权威机构（民政局）统⼀颁发结婚证明⽂件（结婚证），同时留底存档备查。民政局2⼀则小故事（3/4）去中⼼化的证明⽅式通过举办婚礼的形式，由新⼈的亲朋好友们进⾏见证。王家村3⼀则小故事（4/4）两种截然不同的证明⽅式•⼈们信任权威机构•⼤多数⼈是诚实的•承担机构运作费用vs.中⼼化去中⼼化4什么是比特币？（1/2）比特币是⼀种点对点的、不借助任何第三⽅机构的电⼦现⾦系统。5什么是比特币？（2/2）唯⼀发⾏货币的机构每个⼈都有权利发⾏新的货币某（⼏

2、）个记账机构每个⼈都有权利记账点对点6问题：如何令买卖双⽅守信用？信用可计算观点：•潜在收益信用⾏为的概率×>潜在损失不守信⾏为的概率ו如果我们可以设计出⼀套好的规则，来使得经济活动参与者在遵守规则时获益更⼤，那么参与者就会自觉遵守规则⽽不需要监管⽅。•比特币系统利用区块链技术做到了这⼀点。7什么是区块链？记录了所有交易信息的账本：▶不可篡改▶⽹络中每个参与者都保存有⼀份这个账本，且⼤家记的账目总是相同8提纲▶数据组织⽅式——不可篡改性▶共识机制——不同节点账本⼀致性场景：买面包比特币系统中，UTXO表示我们在进⾏比特币交易的时候可以用来支付的最小单位。支付给南开大

3、学7·11便利店5.8元不能再分割10交易记录（1/4）钱怎么花出去？——UTXO▶不能再分割（除了付款时）▶被所有者锁住，只有收款⽅能够解锁在比特币⽹络中，花钱就是在付款的瞬间将UTXO分割成新的UTXO。11交易记录（2/4）⼀笔交易记录交易IDUTXOUTXO发送⽅地址接收⽅地址输⼊（发送⽅）输出（接收⽅）12交易记录（3/4）多笔交易记录13交易记录(4/4)▶以上是对交易结构的介绍，我们可以看到所有的交易是可以形成⼀条链的，向上追溯我们可以知道每⼀笔UTXO在什么时候产⽣。交易形成了链条，⼀环套⼀环。▶在区块链中，交易被打包成区块进⾏存储。14区块结构（1/

4、4）BlockHash区块头由交易进⾏编码得到的树交易15区块结构（2/4）通过PrevHash区块串联成链BlockHashBlockHash16区块结构（3/4）BlockHash区块头由交易进⾏编码得到的树交易17区块结构（4/4）这样设计使得块中的交易不可篡改▶想要修改⼀个区块的哈希值必须进⾏在⼀次挖矿中获胜，概率是1/N▶连续两次获胜的概率是1/N2BlockHashBlockHash18提纲▶数据组织⽅式——不可篡改性▶共识机制——不同节点账本⼀致性共识机制-PoW（1/4）▶在区块链中，要保证不同节点所维护的账本内容⼀致。因此，具体做法就是使每个节点每次

5、添加的新块都是统⼀的。▶共识机制来保证账本⼀致性。▶比特币区块链使用的共识机制是proof-of-work（PoW）。20共识机制-PoW（2/4）▶每10分钟，随机产⽣⼀个节点，其有权⽣成新区块并将新区块进⾏全⽹⼴播。▶过程如下：区块21共识机制-PoW（3/4）BlockHash如何产⽣记账节点？求解⼀道非常难以计算出结果的题目。求解的过程具有随机性（“运⽓”）。22共识机制-PoW（4/4）节点为什么要加⼊这场竞争？▶⼀次记账可以获得丰厚的酬劳。▶投⼊算⼒竞争记账权从⽽获得酬劳的过程，很像现实世界的挖⾦矿的过程。“挖矿”的名字由此⽽来。23⼀次挖矿过程（1/4）

6、▶收集交易节点在接收⼀笔交易前先进⾏▶⽣成创币交易校验，校验合格后将交易加⼊▶打包区块交易池中。▶挖矿一笔交易节点交易池24⼀次挖矿过程（2/4）▶收集交易创币交易由挖矿节点发起，产▶⽣成创币交易⽣新的比特币支付给节点自身，▶打包区块作为挖矿酬劳。▶挖矿25⼀次挖矿过程（3/4）▶收集交易▶⽣成创币交易▶打包区块头▶挖矿打包区块头就是把相应字段填写好，这之后我们得到⼀个候选区块。26⼀次挖矿过程（4/4）▶收集交易▶⽣成创币交易▶打包区块头▶挖矿打包好候选区块之后，节点会开始挖矿，也就是计算nonce值，⼀旦求解成功节点会立即填好nonce值并将新区块进⾏全⽹⼴播。但

7、还有⼀种情况是在计算过程中已经有其他节点先⼀步求解成功并进⾏了全⽹⼴播，那么⼀旦收到其他节点⼴播的新区块，这个节点会立即进⾏下⼀轮计算的⼯作。在节点进⾏计算的过程中它还会做另⼀件事，就是收集放进下⼀个区块的交易，这样下⼀轮竞争开始时才能尽快进⼊计算这⼀步。27PoW的精妙之处系统的稳定及账本的⼀致如果求解过程⼗分容易，很可能同⼀时间，不同节点都求解成功，那么导致⽹络中常常出现⼀半节点接受块A⼀半节点接受块B的情形——账本不⼀致。PoW能防⽌不⼀致的发⽣。28比特币区块链的不⾜算⼒浪费分叉29分叉问题（1/4）30分叉问题（2/4）31分叉问题（3/4