最近一段时间以来，对区块链的底层研究和基于区块链的应用开发已经越来越火热了。机缘巧合也由于工作需要对以太坊、区块链等技术和概念进行了学习和研究。

各类媒体和技术专家也对该技术的应用前景、对应用领域颠覆性的意义进行了大量的报道和描述，区块链技术会像互联网技术一样改变现有传统领域。业界也不乏技术实践的先行者，像R3区块链联盟、以太坊等，在平台实现、技术应用方面已经有了很多的尝试。

区块链

区块链到底是什么东西，随着比特币的火爆，作为比特币底层实现的核心支撑技术，区块链技术逐渐被人们所熟知。

区块链是一种基于点对点（peer-to-peer）网络、分布式的共享账簿技术。

通俗来讲，区块链就是一个公共的、去中心化的数据库，每个节点（full node）上都保存有一份全量的一模一样的数据，在一笔交易数据提交到区块链网络时，各个节点（node，也叫矿工）开始基于该交易信息进行数据块的计算，只有第一个被计算出并按照某种共识机制得其他的节点确认的数据块胜出，从而被添加到链上，该过程也叫算力竞争。后续数据块的计算都会基于前一个块的数据的hash值进行。

区块链的典型的特点：

任何人和企业都可以架设服务器，加入区块链网络，成为一个节点（node）。区块链的世界里面，没有中心节点，每个节点都是平等的，都保存着整个数据库。你可以向任何一个节点，写入/读取数据，因为所有节点最后都会同步，保证区块链内容一致。

每个节点数据一致的呢？每个区块就是一个哈希值，哈希就是一串字母加数字，可以表示任何的事情。每个区块链都需要记录上一个区块链、生成时间、以及本区块链的一些信息。一旦一个区块链被修改了，那么它自己的哈希值就变了，因为下一个区块需要记录上个区块的哈希值，所以下一个区块的哈希也需要变化，依次类推，也就是一个区块链变了，全网都需要同步。所以每个节点都保存着完整的区块链，所以做到了节点间的一致性。

区块链技术被寄予厚望的原因正是，该技术的应用可以改变目前中心化的交易机制（目前，个人和组织的交易行为都是基于一个可信任的、中心化的机构来开展的，比如跨境结算，需要通过国际清算银行等中间机构才能完成交易），帮助人们构建一种可信任的、去中心化的交易机制，交易当事方不需要经过第三方机构而直接完成交易。

这样降低交易的复杂度和中间费用，提高商业效率。同时，区块链通过分布式存储、公私钥加密等技术保证了交易数据的安全、可追溯、不可篡改性。

区块链基本原理

如果把区块链作为一个状态机，则每次交易就是试图改变一次状态，而每次共识生成的区块，就是参与者对于区块中所有交易内容导致状态改变的结果进行确认。

交易（Transaction）：一次操作，导致账本状态的一次改变，如添加一条记录
区块（Block）：记录一段时间内发生的交易和状态结果，是对当前账本状态的一次共识
链（Chain）：由一个个区块按照发生顺序串联而成，是整个状态变化的日志记录。

这里重点介绍一下区块 (block)

区块是构成整个链的一个单元，区块链由一个个区块（block）组成，每一个区块又包含一些属性，比如上一个区块（父区块）Hash，本区块的Hash，本区块的一些交易数据等，具体看下图：

这里有两个非常重要的数据推论要清楚：

每个区块的哈希都是不一样的，可以通过哈希标识区块。
如果区块的内容变了，它的哈希一定会改变。

也正是因为如此，使得在区块链中修改一个区块的交易数据变得代价巨大，特别是当链的区块越多的时候，难度就成指数上升，所以区块链是一个越用越安全的去中心化技术。

什么是挖矿？

因为区块链总体趋势是顺着单一链路发展的，不会分叉。那么怎么顺着区块链，去找新的区块呢？每个区块链都自己定义了一个规则，就是下一个区块的哈希值跟上一个区块的哈希值满足某种关系，就成为了下个区块。因为这种关系很复杂，所以要找到下个区块犹如大海捞针，需要不停地去试，这个试的过程就耗费大量的计算力，就是挖矿。挖矿有啥好处呢？拿比特币举例子，每挖到一个新的区块，就会得到一定的比特币奖励。

区块链的可能发展

区块链有三个基本阶段：

区块链1.0阶段：电子货币，包括比特币、瑞波币等等。电子货币阶段可以做最简单的多中心化交易。
区块链2.0阶段：也就是我们目前所处在的时代，以区块链为重要标的的阶段，最重要的是智能合约、数字资产还有多中心化的各种商业应用，包括认证、支付等。
区块链3.0阶段：是未来我们希望能够形成的一个完全多中心化的社会网络，如果能够达到这一点，就意味着我们可以以极低的成本形成社会的信任关系，从而使整个社会运行成本大幅下降。

11月6日下午，央行网站公布最近工作论文，徐忠和邹传伟在论文中表示，目前真正落地并产生社会效益的区块链项目很少，除了区块链物理性能不高以外，区块链经济功能的短板也是重要原因。

不要夸大或迷信区块链的功能，区块链应用要立足实际情况，目前区块链投融资领域泡沫明显。应在持续研究和试验的基础上，理性客观评估区块链能做什么、不能做什么。

目前区块链投融资领域泡沫明显，投机炒作、市场操纵甚至违规违法等行为普遍，特别是涉及公开发行交易的Token的项目。政府有关部门应加强监管，防范金融风险。

区块链与数字货币、比特币的关系

数字货币与区块链是有机结合在一起的，是紧密相连的关系，区块链是数字货币的最底层技术也是最重要的技术手段。数字货币就是一种加密货币的形式所在，正是因为这种数字货币是需要加密的形式存在的，因此，数字货币是需要区块链技术来支持的。

比特币的整个生态运用的就是区块链技术，比特币的产生，是因为通过某种巧妙的限制控制了比特币的增长数量和难度，因为比特币越来越值钱，也有越来越多的计算力去挖币，但是因为这种巧妙的限制，通过不断增加难度还是抑制了新的区块的增加。比特币的交易其实是运用一种不对称加密手段，每个比特币有一个地址，这个是公钥，持有者拥有私钥，通过私钥可以完成交易。因为区块连具有全网数据一致性的特点，所以每个人有哪些币，谁跟谁做了交易都是透明公开的，于是就有了整个生态和价值体系。

目前除了比特币外，BTC、ETH、EOS等数字货币的核心技术也是区块链。大家有时间也可以去了解一下相关方面的知识。

以太坊 (延伸了解)

以太坊是一个基于区块链技术的开源平台，通过它可以非常容易地构建去中心化的应用（Dapp）。在底层，以太坊基于区块链技术，实现了数据的去中心化、分布式存储和信息交换的信任问题。同时，以太坊实现了一个叫Ethereum Virtual Machine(EVM)的运行时环境，类似JVM，它的主要工作是执行智能合约（该概念下面会介绍）的字节码。

在以太坊中也有挖矿的概念，每一笔交易只有通过网络中的矿工进行挖矿才能提交到以太坊区块链中。

以太币：类似比特币，以太坊平台上的数字货币，英文缩写ETH。

Gas：用户提交给EVM执行交易或智能合约时，需要支付的费用，由以太币按一定的比例转而来，当用户中的以太币不足以支付Gas时，EVM会停止执行提交的交易或者智能合约。

账户：在以太坊中有两类账户：

外部账户（externally owned account,EOA）：用户可以通过地址和私钥对账户进行操作。EOA可以在以太坊控制台中通过命令来创建，或者通过IPC方式由外部调用api来创建；

智能合约（smart contract）

它在以太坊中的作用有：

1）维护数据存储

2）实现复杂的访问控制策略

3）为其他合约提供方法调用。

但是智能合约无法自己执行其中的逻辑或者方法，只能由EOA或者其他合约发起调用。

在以太坊平台，智能合约的编程语言有Solidity（文件扩展名以.sol结尾）和Serpent（文件扩展名以.se结尾），但目前现在最流行而且最稳定的要算是Solidity。

账户在区块链中的存储结构

以太坊账户的所有信息也存储在在区块链的结构中，如下图：

不同于比特币，在以太坊的区块链结构中，不仅包含了对前一个区块的引用信息、区块号、交易和时间戳等信息，它还包含了所有以太坊账户的信息，存储在以“STATE_ROOT”为根节点的一棵Patricia树（“a specialized kind of Merkle tree”）上。该根节点的值是对整棵数上保存的数据进行hash计算得出。

从上图中可以看出，每个账户节点中包含四类信息：

NONCE--记录从该账户发起的交易数；

BALANCE--记录该账户余额；

CODEHASH--智能合约账户的代码hash值并指向合约代码，如果为EOA则该值为空；

STORAGE_ROOT--另一棵Patricia树的根节点，智能合约账户的内部数据存储空间，当合约账户调用suicide()方法时，该值将被置为null。