哈希算法将任意长度的输入值映射为较短的固定长度的二进制的值。
数据的哈希值可以检验数据的完整性，一般用于快速查找和加密算法

默克尔树在验证、文件对比中应用比较多，特别是在分布式环境下，默克尔树会大大减少数据的传输量和计算的复杂度

默克尔树支持快速地归纳和校验区块中交易的完整性与存在性

系统给交易盖上准确的时间戳，以验证交易确实发生，交易中的资金所属权已经转移，再次使用这笔资金就会报错，解决了重复支付问题

• 比特币系统使用POW机制使系统各节点最终达成共识，进而得到最终区块。工作量证明中的工作是指找到一个合理的区块哈希值，需要大量计算，时间取决于哈希难题的难度与机器的运算速度。
• 当一个节点找到这个值以后说明节点确实做了大量计算，即为工作量证明
  由于验证只需要对结果值进行一次哈希运算，所以POW的验证效率很高
• 会浪费大量算力

• 权益证明（pos）根据货币持有量和时间来分配相应的利息。
• 区块的产生没有消耗大量算力

具有耐攻击、高容错的优点

公钥加密，私钥解密
私钥签名，公钥验证

比特币系统中公钥由私钥通过椭圆曲线加密算法生成
交易中有正确的数字签名才能验证交易有效

1、区块链是一种分布式数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块包含一次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性和生成下一个区块

2、区块链由包含一系列加盖了时间戳的有效交易的区块组成。每一个区块都包含了前一个区块的哈希值，这样就把区块联系在一起。每一个随后的区块都是对之前区块的增强

3、区块链是由一串使用密码学方法产生的数据库组成的，每一个区块包含了上一个区块的哈希值。每一个区块都由时间顺序在上一个区块之后产生。

区块链具有去中心化、去信任化、开放、信息不可更改、匿名、自治的特性
区块链是一种电子记录形式的账簿，每一个区块算是账簿的一页。每个区块包含了当前一段时间内的所有交易信息和区块元数据

• 文件存储系统Storj
• 预测市场系统Augur
• 电子商务系统OpenBazaar
• 智能合约系统

• 公有链
  是指任何个体或者团体都公用一条区块链，只要接入此链都可以在上面发送交易，并且交易能够获得该区块链的有效确认，任何团体或者个人都可以参与其共识过程。是完全去中心化的。
• 行业链
  是指共识过程受到某些预选节点控制的区块链。由该行业集体内部首先指定多个预选节点为记账人，每个区块的生成是由所有的预选节点共同决定的（预选节点决定区块链共识），其他节点只能接入区块链负责交易，但是不参与共识过程。是部分去中心化的
• 私有链
  仅仅使用区块链技术记账，不对外开放。对象可以是一个公司也可以是个人，单独拥有此区块链的写入权限。既应用到了区块链的特性，又能保证安全。

行业链结合了公有链的完全开放和私有链的高度集中，提供了一种混合折中的模式。私有链由于完全限制的写入权限和高度受限的读取权限，对于保护个人隐私非常合适。

将区块中所有交易记录都进行两次哈希运算，得到的结果作为默克尔树的叶子节点，然后递归两个相邻节点的哈希值，直到得到最后一个哈希结果，此哈希值即为默克尔树的根
挖矿就是寻找一个满足条件的Nonce值

每个区块有两个标识符：区块头哈希值和区块的高度。
区块的主标识符是它的区块头哈希值，通过对区块头6个字段进行两次SHA256哈希计算得到数字签名，产生的256位的值被称为区块头哈希值，简称为区块哈希值
第二个标识符是区块高度，创始区块的高度为0，通过识别该区块在区块链中的深度来确定一个区块。每一个之后产生的区块都比当前区块的高度高出一个位置。

• 可靠开放性
  区块链的设计使得能够有效预防故障与攻击（51%攻击除外）
• 信息透明性
  任意节点都可以查看整个账本
• 不可更改性
  采用完全冗余的策略，所有节点都有一份完整数据，由于不可能保证所有节点的数据均被修改，因此降低了欺诈的风险
• 不可逆转性
  交易不可撤销

• 过大的完整账本的存储空间
• 信息分发采用全网广播
  是一种洪泛式，要求网络性能好
• 交易效率低下
  比特币交易效率受到区块产生时间和区块大小的影响，比特币交易效率为7笔/秒，不适合处理实时交易
• 算力浪费
  只有成功得到区块合法记账权的那部分算力得到奖励，其他算力都是无用功
• 节点升级成本高

区块链系统的运行原理
1、节点发送交易
2、输出

• 生成{Blocki}
• 广播Blocki

3、刷新节点：所有节点接收和验证交易：

• 验证交易
• if true
  加入交易至缓冲区

4、创建区块：所有节点计算一个哈希值：

• 从缓冲区获取交易
• 构建新区块
• 计算区块头的哈希值hash{block header}

5、循环
if hash{block header} < Bits
转至步骤2

1. 新的交易向全网节点广播

2. 每个节点将交易都写到一个区块中

3. 每个节点都在新的区块上进行计算，寻找一个工作量证明解

4. 某个节点找到工作量证明解时，将所在区块向全网广播

5. 其他节点收到广播的这个区块后对其进行验证，只有所有交易都被验证是有效的且未被使用的之后，该区块才能被认可

6. 每个节点都将此区块的哈希值作为父哈希值来进行下一区块的计算，表示节点认可此区块有效

   ---

一般一笔交易需经过至少6次确认（在此区块之后产生一个区块就是一次确认），才能在区块链上认为是合法交易

挖矿即为竞争区块的合法记账权，只有工作量证明可以得到该记账权。用计算机反复计算区块头，直到得到满足要求的解，即可得到这区块的记账权，也就是挖到了矿

具体方法：用SHA256算法不断对区块头和一个随机数字Nonce进行计算，直到计算出一个哈希值比预设值Bits小或者与其相等。第一个直到解的矿工会获得此区块的记账权，并且将此区块广播到系统中让其他节点进行验证

挖矿难度由比特币网络自动调整，实现每十分钟产生一个区块的平衡。
区块分叉：当下一个区块产生的时候，各个节点选择难度最长的链作为正确链，放弃难度较短的链，此时分叉消失。

以太坊是一个平台和一种编程语言，使开发人员能够建立和发布下一代分布式应用

目的是为建立去中心化的应用创建一种可替代的协议，给一大类的去中心化的应用程序提供一组不同的平衡机制，这对需要快速开发、安全性要求低、很少使用的应用程序以及在不同的应用之间能有效互动很重要

在以太坊上创建应用的成本大大减少、速度大大提高

以太坊通过一种图灵完备的脚本语言（Ethereum Virtual Machine Code, EVM语言）来创建应用，类似于汇编语言，但是编写以太坊应用并不需要直接使用EVM,而是使用Solidity类编程语言，再通过编译器转换成EVM语言供以以太坊平台使用。

开发者可以通过以太坊这一平台创建自己的区块链应用

以太坊有三种应用：

• 金融应用：电子货币、金融衍生物、对冲交易合约、存储钱包、遗嘱、一些最终的完善就业合同
• 半金融应用：涉及金钱但是不是完全看重金钱，也有重要的非金钱应用，典型例子是为解决计算问题的自实施奖励
• 非金融应用：如在线投票和去中心化管理

Hyperledger是Linux基金会于2015年发起的旨在推进区块链技术发展的开源项目。它领导全球各行业，包括金融，银行，物联网，供应链，制造以及技术领域等，在区块链技术上进行合作，建立一个开放平台，以满足来自各行各业的不同需求，并且简化业务流程

Blockchain Explorer旨在为Hyperledger创建一个用户友好型的Web应用程序，用以查看/查询区块、事务和关联数据、网络信息（名称、状态、节点列表）、链码/事务族（查看/调用/部署/查询）以及存储在账本中的任何其他相关信息。

智能合约：一个智能合约是计算机协议，它促进、验证或者执行合约的协商或者履行，或使合约条款不必要。当满足一个预先编号的条件时，智能合约就被触发执行相应的条款

区块链重新定义了智能合约：智能合约是由事件驱动的、具有状态的、运行在一个可复制和可共享的账本上、且能够保管账本上资产的程序
Storj云存储，利用区块链搭建的去中心化云存储系统

区块链在金融应用的五大场景：
1. 数字货币：提高货币发行便利性
2. 跨境支付与结算：实现点对点交易，减少之间费用
3. 票据与供应链金融服务：减少人为介入，降低成本及操作风险
4. 证券发行与交易：实现实时资产转移，加速交易清算速度
5. 客户征信与反欺诈：降低法律合规成本，防止金融犯罪

区块链现有的其他应用场景：
1. 存在性证明：由于区块链的不可篡改性，可以应用在存在性证明，把过去的某一状态存在区块链上，未来就可以证明在过去确实存在
2. 智能合约：把智能合约部署在区块链上，合约内容实现定好，达到合约中的某个条件时合约自动触发，执行合约中的内容可以免去现实生活中合约执行的一些苛刻条件，能在不信任的环境下执行合约
3. 身份验证：智能合约可以存储个人的身份信息，可以保存现有的身份状态，一旦身份信息被篡改就会触发一定的条款，身份所有者就会知晓
4. 预测市场：例如Augur，它是一个基于区块链技术的去中心化的预测市场的平台，任何人都可以随时访问Augur，可以消除中心化服务器的风险
5. 电子商务：把比特币无监管模式应用到电商，应用这一模式不仅能免去之间冗余的环节，还能达到市场和谐。例如OpenBazaar直接利用比特币进行交易
6. 社交通讯：如去中心化通讯平台Gems，试图打破现有的社交媒体的模式，不仅社交公司可以赚钱，用户也能从中获利
7. 文件存储：基于区块链的存储技术将直接冲击甚至颠覆传统的云计算架构