《图说区块链》思维导图

当新技术来临时，你可以选择规避，如果明天也可以规避的话。区块链也一样。

《区块链》 思维导图笔记

• 第一章 起源篇
  • 小结一：区块链是一个分布式账本
    • 1）可以无限增加的巨型账本 2）加密且有顺序的账本 3）去中心化的账本
    • 区块链是科技给的解决方案，它是账本演变史上最新的一个高可行性的形态
  • 小结二：价值转移
    • 互联网是可以让信息高速、低成本地传输。
      • 支付过程不可复制，只能转移而不能分享的有价值的信息需要第三方、中心化信用机构背书。
    • 区块链是一种价值传输网络
      • 网络中所有授权的参与者都保存着一份完全相同的账本，解决智能化信任问题
        • 子主题
      • 可编程性，开放开源
      • 用算法证明机制保证信用，且实时交易，成本低。
  • 小结三：公信力
    • 分布式
      • ①书中有许多我们不需要的知识，不必浪费时间
      • ②价值与读书多少无关，关键于精，能在实际中应用
      • ③即便从书中学到的东西，在工作中有一丁点的作用， 也远大于书本的购买价值。
    • 在区块链公信力模型中，区块链不制定政策，只是一个公证人的角色，是政府建立和执行政策的工具。
      • ①读书不是照搬作者的知识体系
      • ②不必非必须不，需要具体内容具体选择 。
    • 区块链最核心问题就是解决信用共识的问题
  • 小结四：比特币
    • 2008年，中本聪发表《比特币：一种点对点的电子现金系统》
      • 点对点，在线支付无须中间金融机构
      • 不需要授信第三方支持就可解决双花问题
      • 对全部交易加timestamp，并入一个不断延展对基于哈希算法的工作量证明的链条作为交易记录。除非重新完成全部的工作量证明，形成的交易记录将不可修改。
      • 最长的链条不仅作为事件序列，而且被视作计算能力最大的池
      • 该系统所需基础设施非常少，节点尽最大努力在全网传播信息，可随时离开和重新加入网络，并将最长的工作量证明作为该节点离线间发生的交易证明。
• 第二章 原理篇 信用共识带来的智能信任
  • 什么是区块链
    • 去中心化的分布式账本，其本身是一系列使用密码学而产生的互相关联的数据块，每一个数据块中包含了多条经比特币的网络交易有效确认的信息。
      • 问题一：凭什么帮你记账？有报酬！
        • 任务：抢记账权；给区块加unique编号；全网播报；
      • 问题二：分叉问题。记账需要时间，以首先完成记账为准；
      • 问题三：双花问题（一笔数字现金在交易中被重复使用的现象）。
        • 中本聪在《比特币白皮书》第五小节中说明比特币网络运行步骤
        • 1.新的交易向全网广播
        • 2.每一个节点都将收到的交易信息纳入一个区块中
        • 3.每个节点都尝试在自己的区块中找到一个具有足够难度的工作量证明
        • 4.当找到工作量证明，全网广播
        • 5.当且仅当包含在该区块中的所有交易都是有效的且之前未存在过的，其他节点才认同该区块的有效性
        • 6.接受的方法是跟随在该区块的末尾，制造新的区块以延长该链条，并将该区块的随机散列值视为新区块的随机散列值。
        • 小结：一笔交易需连续经过6次确认之后，交易不可逆转。每次交易都需要一定时间，试图一笔资金进行2次支付交易，后一笔想和前一笔同时确认有效是不可能的。全网记账需要在整个网络中达成共识，双花问题无法产生。
    • 核心概念
      • 区块头：triple｛父区块哈希值；挖矿难度，nonce，时间戳；merkle树根｝，约每10mins创建一个区块
      • 哈希算法：1.加密过程不可逆；2.输入的明文与输出的散列数据一一对应。SHA－256（安全散列算法），input 256位，output 32字节的随机散列数据
      • 公钥：加密／验章；私钥：解密／签章／个人拥有。信息发送者：用私钥对信息进行签名，使用信息接收方对公钥对信息加密；信息接受者：用信息发送者的公钥验证其身份，用私钥对加密信息解密。
      • 时间戳：区块生成时间，无法篡改
      • merkle树结构：存放叶子节点对值，并以此生成哈希值。
    • 硬分叉
      • 2009年设计比特币，一个区块是1M字节，一笔交易250～500字节，1M＝1024kb＝1048576字节，那么一个区块可包含：1048576/250=4194.3笔。一个区块确认时间10min，那么一个区块每秒处理的交易量：4194.3/600=7个。
      • 升级扩容方案：2M／20M／无限！
      • 特点：1.没有向前兼容性，之前的版本需要强制升级；2.分叉为旧链和新链
      • 软分叉：1.兼容性好；2.没有分叉的链，只是组成链的区块有新区块和旧区块之分；3.可新旧区块并存。
  • 4特点：
    • 去中心化，任意节点停止工作都不会影响系统整体运作
    • 去信任：无须信任可以进行交易。节点之间无法欺骗彼此。如果想篡改一个记录，需要同时控制整个网络超过51%的节点或计算能力才可以。
    • 集体维护
    • 可靠的数据库
  • 底层架构
    • 数据层：区块，链式结构，时间戳
    • 网络层：P2P网络，传播机制，验证机制（超51%的用户验证通过后，新区块被加入主链）
    • 共识层：工作量证明、权益证明和股份授权证明
    • 激励层：比特币总量达到2100万枚之前：新区块产生后系统奖励的比特币和每笔交易扣除的比特币。当总量达到2100万后，主要是每笔交易扣除的手续费。
    • 合约层：指各种脚本代码、算法机制以及智能合约等。比如bitcoin，是一种可编程的货币，合约层封装的脚本中规定了比特币的交易方式和过程中涉及的种种细节。
    • 应用层：封装各种应用场景和案例，比如跨境支付平台OKLink。
  • 基本类型
    • 公有链
      • 保护用户免受开发者的影响
      • 访问门槛低
      • 所有数据默认公开
    • 私有链：银行和传统的金融机构
      • 交易速度快
      • 隐私保障
      • 交易成本大幅降低甚至为零
      • 有助于保护其基本的产品不被破坏
    • 联盟链：共识过程受到预选节点控制的区块链。如R3 CEV
    • 许可链：指每个节点都需要许可才能加入的区块链系统，私有链和联盟链都属于许可链。
  • 发展脉络
    • 区块链1.0:以比特币为代表的可编程货币。
    • 区块链2.0:基于区块链的可编程金融。更多涉及合约方面的创新，特别是商业合同及交易方面的创新，比如股票、证券、期货、贷款、清算结算、智能合约等。
    • 区块链3.0:其他行业应用：健康、科学、文化和基于区块链的司法、投票等
  • 共识机制
    • 工作量证明 proof of work（Pow）
      • 寻找合理哈希值是一个概率事件，当节点拥有占全网n％的算力时，该节点有n％的概率找到区块哈希值
      • 优点：完全去中心化，节点自由进出
      • 缺点：目前比特币吸引了全球大部分算力，其他再使用pow很难获得相同的算力；挖矿造成大量资源浪费；共识达成的周期较长
      • 使用pow的项目：比特币、以太坊前三个阶段－frontier、homestead、Metropolis，第四个阶段serenity采用权益证明机制。
    • 权益证明proof of stake（Pos）2011年提出，Peercoin和NXT均已实现
      • 节点获得记账权的难度与其持有的权益成反比
      • 优点：缩短共识达成时间
      • 缺点：还是需要挖矿，确认都是概率表达，如以太坊DAO攻击事件造成以太坊硬分叉
    • 股份授权证明（DPoS）
      • 每个股东按其持股比例拥有相应的影响力，51%股东投票的结果将是不可逆且有约束力的。
      • 优点：缩小参与验证和记账节点的数量，达到秒级共识验证
      • 缺点：依赖于代币，很多商业应用不需要代币的。
    • 投注共识（以太坊下一代的共识机制Casper引入的一个全新概念）
      • 有惩罚机制，非法节点通过恶意攻击网络不仅得不到交易费，还面临保证金被没收的风险
      • step1:出块：验证人收集交易，当轮到它的出块时间时，制造一个区块，并签名，然后发送到网络上
      • step2:投注：其他验证人如何投注，取33%处的值，向0或1进一步移动。
    • 瑞波共识
      • 中心化：初始节点像是俱乐部，要新成员进入需要51%的会员投票通过。
    • Pool验证池，是目前行业内大范围使用的共识机制
      • 基于传统的分布式一致性技术以及数据验证机制。
      • 优点：不需要代币也可以，在成熟的分布式一致性算法Pasox、Raft基础上，实现秒级共识验证
      • 缺点：去中心化程度不如比特币，更适合多方参与的多中心商业模式
    • 实用拜占庭容错
      • 只要系统中有2/3的节点是正常工作的，就可以保证一致性。
      • 许可投票、少数服从多数来选举领导者并进行记账的共识机制，该机制允许拜占庭容错、强监管节点参与，具备权限分级能力，性能更高，耗能更低。每轮记账都会由全网点共同选举领导者，允许33%的节点作恶、容错性为33％。
      • 适合联盟链的应用场景
    • 授权拜占庭容错
      • 2016年4月，小蚁公司发布 。改进实用拜占庭容错。
      • 将c/s架构的请求相应模式改进为适合p2p网络的对等节点模式
      • 静态共识参与节点改进为可动态进入、退出的共识参与节点
      • 基于持有权益比例的投票机制，通过投票决定共识参与节点
      • 引入数字证书，解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题
      • 优点：专业化记账、容忍错误，记账由多人协同完成，不会分叉，可靠性有严格的数学证明
      • 缺点：当1/3以上的记账人stop task，系统宕机。当1/3以上联合作恶，且其他所有记账人被分隔为两个网络孤岛时，恶意记账人可以使系统出现分叉，但会留下密码学证据
    • 帕克索斯算法
      • 传统分布式一致性算法，基于选举领导者的共识机制
      • 节点线下准入机制、不允许有作恶节点，不具备容错性
• 第三章 人物篇
  • 中本聪
    • 2008年11月1日，《比特币：一种点对点的电子现金系统》
    • 2009年1月4日，第一个区块“创世区块”
    • 1月11日，开发客户端，《比特币客户端0.1》
  • 尼克萨博
    • 智能合约：是一个计算机程序，1.必须有货币参与；2.资产必须数字化；3.资产必须联网且绝对信任某个数据库
    • 核心功能：处理信息；接收价值；发送价值；存储价值
  • 布莱斯 马斯特
    • 数字资产控股公司CEO，任务：寻求将区块链技术应用到华尔街市场的创业公司
    • 第一个客户：摩根大通，前雇主。
  • 马克 安德森
    • 纽约时报 比特币专栏
    • 网景公司创始人、Loudcloud云计算公司创始人、Facebook董事会、Twitter咨询顾问、创建风投公司
    • 投资了比特币交易平台Coinbase，21Inc，TradeBlock
  • 巴里 希尔伯特
    • DCG数字货币集团的CEO
    • 投资Ripple、Coinbase、BitPay
    • 全球比特币交易所，印度Unocoin、韩国Korbit、日本BitFlyer、肯尼亚BitPesa、马来西亚BitX，支持币种达40余种。