区块链必知基础知识、POS、POW、DPOS、公有链、私有链、联盟链

区块链基础知识

⼀、什么是区块链

从不同的技术⻆度来剖析，我们可以这样来看待区块链，它是：

分布式数据库（本质）

每个⽤户都可以通过合法⼿段进⾏读写，不存储于某⼀辆个特定的服务器或安全节点上，⽽是分布式地存放于⽹络上所 有的完整节点上，每个节点保留⼀个备份。

⽹络底层协议（抽象）

它是⼀种共识协议，基于这种协议，可以在其上开发出各种应⽤，这些应⽤在每⼀时刻都保存⼀条最⻓的、最具权威的、共同认可的数据记录，并遵循共同认可的机制进⾏⽆需中间权威仲裁的、直接的、点对点的交互信息。

• TCP/IP: 数据层，⽹络层，传输层，应⽤层

• 区块链：数据层，⽹络层，共识层，激励层(Token,通证)，合约层，应⽤层

⼆、区块链的特点

1. 特点

   • 去中⼼化 所有参与其中的⽹络节点共同维护，⽆需中⼼节点调控。
   • 不可篡改 整个链条按照时间顺序和哈希指针链接起来，环环相扣。
   • 匿名性 私钥和地址是使⽤⽹络的所有条件，⽆需身份验证。
   • 可溯源 所有写⼊区块的数据需多⽅验证，公开透明。

   2.不可能三⻆

安全性、去中⼼化、⾼效率

三、⽐特币和区块链关系

最初只有⽐特币，没有区块链的概念

使⽤bitcoin表示⽐特币数字，使⽤Bitcoin表示⽀撑的技术（即后⾯的区块链概念），后来分开发展：

1. ⽐特币是区块链技术的应⽤
2. 区块链是底层协议，是⽐特币的⽀撑系统

四、区块链的发展

1、V1.0时代（可编程货币）

区块链1.0仅仅是电⼦货币，可编程货币

• 特点：TPS(Transaction per seconde)低，⽐特币每秒处理7笔交易，基于栈编程，图灵不完备（⽆循环语句，不能实现 复杂的编程）

2、V2.0时代（可编程⾦融）

区块链2.0是可编程⾦融，是经济、市场和⾦融领域的区块链应⽤，例如股票、债券、期货、贷款、抵押、产权、智能 财产和智能合约。

代表：以太坊（ETH）、⼩蚁（NEO）、⽐原（BTM）

特点：处理速度加快，图灵完备（可以⽤代码实现各种复杂的逻辑）

3、V3.0时代（可编程社会）

区块链与社会，区块链与各个⾏业融合：物联⽹、存储（IPFS）、游戏、区块链+ ，通证经济

代表：柚⼦（EOS）Enterprise Operation System 、墨客（MOAC）

特点：处理速度快，可达到商⽤级别

五、区块链协议层

协议层概览

POW（⼯作量证明）

POW（Proof Of Work，⼯作量证明），⽐特币在Block的⽣成过程中使⽤了POW机制，⼀个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于⽹络的难度值。要得到合理的Block Hash需要经过⼤量尝试计算，计算 时间取决于机器的哈希运算速度。当某个节点提供出⼀个合理的Block Hash值，说明该节点确实经过了⼤量的尝 试计算，当然，并不能得出计算次数的绝对值，因为寻找合理hash是⼀个概率事件。当节点拥有占全⽹n%的算 ⼒时，该节点即有n/100的概率挖到矿。

* 特点

算⼀道很难的谜题，系统给予挖矿奖励。 
多劳多得【社会主义】。

*优点

所有节点均可参与，记账权公平的分派到每个节点，去中⼼化。 
多劳多得，矿⼯积极性⾼。 
安全性⾼，欺诈成本⾼，如果能够欺诈成功，那么做诚实节点收益更⼤。 

*缺点

主流矿池垄断严重，存在51%算⼒攻击⻛险。 
浪费资源严重（2018年底消耗全球0.5%电量）。 
持币⼈没有话语权，算⼒决定⼀切。 
⽹络性能低，共识时间⻓。

POS（股权证明）

POS（Proof Of Stake，股权证明），类似于财产储存在银⾏，这种模式会根据你持有数字货币的量和时间，分配给你相应的利息。 举个例⼦，就是⼀个根据你持有货币的量和时间，给你发利息的⼀个制度，在股权证明POS 模式下，有⼀个名词叫币龄，每个币每天产⽣1币龄，⽐如你持有100个币，总共持有了30天，那么，此时你的币龄就为3000，这个时候，如果你发现了⼀个POS区块，你的币龄就会被清空为0。你每被清空365币龄，你将会 从区块中获得0.05个币的利息(假定利息可理解为年利率5%)，那么在这个案例中，利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41 个币，持币有利息。具体的利息不同币种不⼀样。

* 特点

不挖矿，依靠币龄也叫币天（币持有数量 * 持有天数），币龄越⼤，获得记账⼏率越⼤，利息即为奖励，记账后币龄清零。
按钱分配，钱⽣钱【资本主义】。

* 优点

在⼀定程度上缩短了共识达成的时间。
节约资源。
防作弊，币龄越⼤，获得记账权⼏率越⼤、避免51%攻击， 因为攻击会使⾃⼰权益受损。

* 缺点

数字货币过于集中化，富者越来越富有，散户参与积极性低。

DPOS

DPOS（Delegated Proof Of Stake， 委托权益证明），它的原理是让每⼀个持有币的⼈进⾏投票，由此产⽣n个代表 , 我们可以将其理解为n个超级节点或者矿池，这n个超级节点彼此的权利是完全相等的。从某种⻆度来看， DPOS有点像是议会制度或⼈⺠代表⼤会制度。如果代表不能履⾏他们的职责（当轮到他们时，没能⽣成区 00.区块链概念 7 块），他们会被除名，⽹络会选出新的超级节点来取代他们。DPOS的出现最主要还是因为矿机的产⽣，⼤量的 算⼒在不了解也不关⼼⽐特币的⼈身上，类似演唱会的⻩⽜，⼤量囤票⽽丝毫不关⼼演唱会的内容。

* 特点

不挖矿，每年按⽐例增发代币，奖励超级节点。

* 优点

⾼效、扩展性强

* 缺点

21个节点太少，⾮去中⼼化，⽽是多中⼼化

智能合约

**“智能合约”（smart contract）**这个术语⾄少可以追溯到1995年，是由多产的跨领域法律学者尼克·萨博（Nick Szabo）提出来的。他在发表在⾃⼰的⽹站的⼏篇⽂章中提到了智能合约的理念。他的定义如下： “⼀个智能合约是⼀套以数字形式定义的承诺（promises），包括合约参与⽅可以在上⾯执⾏这些承诺的协议。”

• 本质：数字化合同。
• 特点：代码代替⼈仲裁和执⾏合同，同时能够触发⽀付。

六、区块链按应⽤场景分类

1、公有链

• 特点 所有⼈都可以随时⾃带有的加⼊和退出，每个节点平等，都有权交易和记账，属于开放式。

• 代表 ⽐特币、以太坊、EOS、NEO、量⼦链、⽐原链、井通链。

2、联盟链

• 特点 仅部分⼈参与，加⼊和退出需要授权，选定某些节点为记账⼈，其他⼈可以交易，但⽆记账权，属于半封闭式。
• 代表 R3CEV，全球40多个银⾏成⽴的联盟组织，2017年7⽉成⽴，共享区块链技术。 IBM farbric项⽬ Linux基⾦会发起的超级账本（HyperLedger）项⽬, 2015年成⽴, farbric 是⼦项⽬。

3、私有链

• 特点 公司内部使⽤， 可实现更好的权限控制：管理和审计，属于封闭式。
• 代表 以太坊可以定制⾃⼰的私有链、商⽤区块链链定制。