总结目的：准备2023年十月份上海区块链等级考试

区块链的数据结构特色在于：利用哈希函数计算出数据块特征,并利用特征进行关联的链式结构，数据利用数字签名讲行保护,利用易于验证的树状数据结构组装数据块。

区块链的三个发展阶段

1. 0比特币（2008）
比特币的最小单位：聪（1聪=0.000 000 01bitcoin）

• 时间相关
  2008年11月中本聪发布比特币白皮书
  2010年5月21比特币第一次严格意义上的交易，买披萨优惠券
• 数量相关
  比特币总量设计=2100万
  每10分钟产生一个区块
  挖矿成功的奖励：每隔21万个区块（4年）奖励减半
  最初奖励50个

2. 0以太坊（2013）
理念：去中心化、无法被掌控、可以执行智能合约的计算机
以太坊提供了区块链底层能力和图灵完备（可以执行图灵机能做的事）的智能合约 [比特币的脚本语言不是图灵完备的，没有循环和复杂的条件控制语句]

以太坊提供代币发行，因此任何个人和组织都能利用智能合约，在平台发行自己的加密数字资产

3. 0融合阶段
区块链和ai，大数据，5g，物联网等技术融合

区块链的系统特性

• 去中心化

为什么要引入去中心化？
1.容错
2.抵抗攻击
3.抵制合谋

• 不可篡改
  1.区块体内不可篡改：交易改了，merkel tree的根哈希值也会改
  2.区块之间不可篡改：前面的区块修改了，后面的区块就无法识别，

哈希算法 任意长度的输入，映射为较短且固定的输出 不可逆 输入输出一一对应，任何输入的改变输出都有巨大差异，并且这种差异无法被预知或分析

在区块链中被用于：比特币地址，脚本地址，工作量证明，对交易内容加密

MD5 SHA256（有很强的抗碰撞性，基本不可能碰撞）

• 匿名性

比特币中地址和身份无法对应，但根据交易信息可能可以关联上真实身份

主流匿名货币：Moneroe（2014，环签名，隐身地址，环隐匿交易），Dash(主节点)，Zeash（零知识证明）

区块链的链式数据结构

区块=区块头+区块体
区块头：
1.引用父区块哈希的数据
2.元数据包括挖矿难度、时间戳、随机数
3.merkel tree（当前区块所有交易按照树形结构生成256位hash值）:汇总区块中的交易信息

51%攻击

区块链的一致性协议：得到半数以上支持的提议将被确定为最终协议。如果有比特币网络一半以上的算力，就可以篡改网络中的数据，建立一条比当前主链更长的链

区块链架构类型

1.权限架构

• 许可链
  需要经过身份认证和授权
• 非许可链
  无需验证授权，例如比特币，以太坊

2.组织结构

• 公有
  无需授权，例如比特币，以太坊
• 私有
  大型企业，组织用，通过中心化控制对用户进行管理
• 联盟/行业
  比私有链更严格

3.体系结构

• 块链式结构
• 有向无环图
• corda

区块链系统架构

区块链编码
base64-文本每个字符转化成ascii码，然后转成8位二进制，对二进制分组，每组24bit，不足的补0，再对每组的24bit划分4组，得到每组6bit，对应base编码中的字符

base58-去掉base64里容易引起混淆和转义的字符
base58check-解决base58编码没有错误校验机制的问题

密码学

按照加解密使用的密钥是否相同，分为：
私钥密码学（对称密码学）
公钥密码学（非对称密码学）-公开密钥（加密密钥），保密密钥（解密密钥），公开密钥无法推出私钥。可以在没有共享任何秘密信息的情况下通信。
为了保证发送密文的完整性和消息来源的准确，要对密文进行数字签名
验签：收到密文用对方的公钥解密

公钥加密算法：
1.大整数的因式分解
RSA
2.离散对数
DSA
Diffie-Hellman
3.椭圆曲线类
Elgamal
ECDH
ECDSA

• 椭圆曲线密码学
  区块链中所使用的公钥加密算法就是椭圆曲线算法，这个更难攻破
• 椭圆曲线加密算法
  比特币使用的椭圆加密算法采用了secp256k1标准定义的一种特殊的椭圆曲线（y² = x³ + 7）和一系列数学常数

sec=standards for efficient cryptography
p=有限域参数
256=p的位数
1=序号

数字签名
特点：不可伪造，不可抵赖，
数字签名确保消息来自某人，数字签名采用特定的hash函数，对不同文件产生的数字摘要也不同，可以验证消息的完整性

生日攻击
是利用概率论中的生日问题，找到冲突的Hash值，伪造报文，使身份验证算法失效。

共识机制

• 工作量证明POW
• POS

pow大量资源被浪费

EOS区块链采用DPOS代理权益证明

DPOS
投票选举记账节点，票数最多的21个节点作为记账节点
21个记账节点随机排序，产生区块，每次出块成功，并且至少经过15个区块确认，获得出块奖励，然后下一个节点记账

区块链中，常见的共识算法有 ：
PBFT，Raft，PoW，PoS，DPoS，Ripple等等。

采用 PoS 共识算法的项目有 ：以太坊 Ethereum、Peercoin、Nxt等等；
采用 DPoS 共识算法的项目有：BitShares、Steemit、EOS、Lisk、Ark等等。

拜占庭问题
n个节点，有f个节点判断错误，3f+1<=n时，能容错且结果达成一致。
解决：分布式通讯

超级账本使用PBFT(拜占庭容错算法)

分布式共识的意义

智能合约的代码用solidity编写

云计算是中心化的，而区块链的思想是去中心化

《区块链基础》