区块链理论基础(1)
中国区块链技术和应用发展白皮书（2016）的通读杂记
原文地址：https://pan.baidu.com/s/1bkM1cFx7yAPrA_Aw5sC6sQ
摘要
- 讲区块链在全世界受到的重视引入，国内的金融、互联网企业等积极开展研发和应用。研究国内外的发展研究进展，区块链生态结构。分析区块链和其他如大数据、云计算等的关系。
- 区块链应用场景分析和典型，从中展望其应用价值。
- 给出国内的发展路线建议——基于技术和应用场景
- 提出区块链标准化路线图——21个标准化重点方向
概述
背景
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式。目前在物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。
区块链在不同的声音与支持下引起热潮，许多东西还不成熟。然后，XXXX就有了这个白皮书。
一些关键词
国内外现状
发展历程
从“中本聪”的比特币中而来，然后给出了一个狭义和广义的定义。
一般，区块链不是单一信息技术，而是依托于现有技术，加以独创性的组合及创新，实现一些前所未有的功能。区块链大致：① 从一些基础技术（P2P、加密、数据库技术、电子货币）；② V1.0，分布式账本、块链式数据、梅克尔树、工作量证明；③ V2.0，智能合约、虚拟机、去中心化应用。3个发展阶段。
- P2P —— 去中心化的基础，各个结点平等
- 非对称加密 —— 节点信任基础
- 数据库技术
数字货币
- 数字货币
比特币与2009年上线，区块链从比特币的底层技术抽离出来的。一种极其巧妙的分布式共享账本及P2P的价值传输技术。区块链是一种无须中介参与，能够维持一种信任的体系，维持一种不可篡改的记账技术。
- V1.0
版本1.0的特征：
- 区块为单位的链状数据块结构：各节点通过一定的共识机制选取具有打包交易权限的区块节点，该节点需要将新区块的前一个区块的哈希值、当前时间戳、一段时间内发生的有效交易及其梅克尔树根值等内容打包成一个区块，向全网广播。某种链接方式，能够保证不被篡改。
- 全网共享账本：每一个节点都能记录和存储完整、一致账本（全局）；个别节点受限不影响全局
- 非对称加密：公钥私钥
- 开源
完整的技术架构：
- V2.0——智能合约
2014年后，开始应用到其他领域，分布式应用。支持一些共识算法。
特征：
智能合约：区块链系统的应用，是已编码、可自动运行的业务逻辑
Dapp：包含用户界面的应用，包括但不限于各种加密货币，如以太坊钱包
虚拟机：执行智能合约编译后的代码
3.0时代？？？？
区块链可分为公有、私有、联合三类等
区块链发展生态
开源社区
技术发源于开源社区。以比特币、以太坊等开源技术社区的公有链代表，Pow为共识机制。另一类为传统Linux基金会超级账本（Hyperledger Project）为代表，开源。
产业联盟——几大类
- 介绍一些骨干企业和初创公司、投资机构，金融、监管机构
不同国家地区的发展态度
…….
与新技术
存在一些关联和区别——云计算、大数据、物联网等
典型应用场景
金融服务
该技术所拥有的高可靠性、简化流程、交易可追踪、节约成本、减少错误以及改善数据质量等特质，使得其具备重构金融业基础架构的潜力。
在支付领域、资产管理、证券、清算和结算领域、用户身份识别领域都有作用。
解决思路：区块链技术具有数据不可篡改和可追溯特性，可以用来构建监管部门所需要的、包含众多手段的监管工具箱，以利于实施精准、及时和更多维度的监管。同时，基于区块链技术能实现点对点的价值转移，通过资产数字化和重构金融基础设施架构，可达成大幅度提升金融资产交易后清、结算流程效率和降低成本的目标，并可在很大程度上解决支付所面临的现存问题。
然后概要的说了些在上述方面的应用场景。
供应链管理
供应链是一个由物流、信息流、资金流所共同组成的，并将行业内的供应商、制造商、分销商、零售商、用户串联在一起的复杂结构。而区块链技术作为一种大规模的协作工具，天然地适合运用于供应链管理。
解决，供应链不透明信息、纠纷与追责等问题
应用场景：物流、溯源防伪
文娱产业
文化娱乐是文化产业的重要组成部分，包括数字音乐、数字图书、数字视频、数字游戏等。文化娱乐产品涉及生产、复制、流通和传播等主要环节。
解决：产权、维权问题
使用区块链进行确权取整处理，加速链上的产业价值流通等。
应用场景：音乐市场格局、文化众筹
智能制造
社会公益
教育就业
展望：？？？
推动新信息技术发展，协同
经济转型支撑？？等
创业就业机会？？等
社会作用？？等
我国区块链技术发展路线图
通用技术需求——分布式系统、密码学算法、成员管理的通用技术除外。
- 模块化与插件化——便于拓展和上层应用构建
- 高性能——高并发吞吐量
- 数据一致性——科学合理的数据算法
- 互操作
- 经济合理
- 安全和隐私
- 安全可靠
区块链技术架构
白皮书中提出的一种技术架构网络，如下图：
- 核心技术组件——区块链系统所以来的基础组件、协议和算法
- 通信：P2P、多播
- 存储：链式数据结构（运行期）-> 永久性数据库
- 安全机制：密码学原理加密
- 共识机制：区块链中各节点达成一致的策略和方法，根据系统及应用场景灵活选择
- 核心应用组件——针对特地应用场景
- 配套设施——开发环境、部署环境、工具等
- 核心技术组件——区块链系统所以来的基础组件、协议和算法
区块链核心关键技术
共识机制：常用的共识机制主要有PoW、PoS、DPoS、Paxos、PBFT等。随后白皮书提供了一些评价共识机制水平的维度建议。对这些共识机制进行了简要的解释，包括优缺点分析。
数据存储：数据结构为区块的方式永久存储，链式结构（按时间顺利为链），区块头区块体的内容是…。数据库采用“键值”存储或关系型数据库。或者考虑不同的部署形式——单机和分布式。
网络协议：P2P对等协议，可能需要定制的P2P
加密算法：① 哈希——MD5、SHA1/SHA2和SM3；② 非对称加密——对应的公私钥
隐私保护：
智能合约：智能合约可视作一段部署在区块链上可自动运行的程序，其涵盖的范围包括编程语言、编译器、虚拟机、事件、状态机、容错机制等。智能合约在虚拟机中运行。它存在出错状况。
区块链治理
治理规则：技术层面+监管层面
治理模式：①开源社区运行模式；②技术服务提供沙商模式；③联盟模式
区块链安全
外部攻击和内部风险与故障，在实施前做好安全需求分析，有准备的应对风险方案
区块链特有的安全特性：①读、写数据的安全性；②分布式拒绝服务攻击抵抗
安全挑战：网络公开+隐私+算力？
安全体系：①物理安全——网路、主机等环境保护；②数据安全——加密传输、脱密处理等；③应用系统安全；④密钥安全；⑤风控
技术发展路线
技术发展趋势——（核心）分布式数据存储、P2P、共识机制、加密算法等
- 共识机制发展趋势——公有链方面，目前常用的共识机制存在性能低、能耗高的缺点；缺乏针对一些典型场景的、具有普适性的、更优的共识算法及决策
- 安全算法方向发展趋势
- 隐私保护发展趋势
- 通用开发平台发展——即基于区块链的一些应用或者开发工具等服务亟待拓展。
然后从4个阶段给出了用一个技术发展路线图
我国区块链标准化路线图
标准化需求分析
目前标准空白，存在一些问题：：一是市场上出现的各种DAPP兼容性和互操作性较差；二是区块链开发和部署缺乏标准化引导；三是区块链应用已经出现一些安全风险，如何有效防范这些风险，也是一个必须思考和解决的问题；四是由于对区块链规范的缺乏，使其容易被经济犯罪活动利用。
讲了为什么要标准化。。
标准体系建议
标准体系是一个概念系统，是人为组织制定的标准而形成的人工系统。参考其他新兴技术的标准，提出一些方向：
- 构建区块链的标准化语言，统一对区块链的认识。
- 统一区块链底层开发平台和应用编程接口，为区块链的开发、移植
和互操作提供支持。 - 统一不同区块链间的链接、实现信任和交换数据的标准，建立区块
链间互操作基础。 - 构建安全和可信环境，规范基于区块链的服务，营造良好的应用
环境。
然后结合上述目标，给出了一个可行的体系构建框架：
标准化重点方向
- 基础标准
- 业务和应用标准
- 过程和方法标准
- 可信和互操作标准
- 信息安全标准
标准化实施方案
区块链标准化的实施方案主要以标准体系建设为核心，由4个环节组成，即体系预研、标准研制、试点推广、体系改进，这4个环节将促进标准体系不断完善和改进。给出了如下图的：
接着，又给出了具体的标准化工作进度计划：并强调尽快落地
国际标准化
这里其实是说明了一些已经有或者正在进一步完善的国际组织所作的标准化方面的工作，供以参考、学习和交流修正。
然后还根据国内外标准化交流方面的制定提供了建议，大体就是表示我们要在国际化标准制定和决策中起到作用。
一些发展建议
- 政策扶持
- 人才
- 企业
- 平台、核心技术、规范
- 交流合作