区块链底层技术大幅提升，普通人也能轻松理解

区块链底层技术三要素：算法、账本、网络

1. 共享账本 共享账本

准确的说应该是分布式账本技术。该技术本质上是一个资产数据库，可以在多个站点、不同地理位置或多个机构的网络之间共享。网络中的参与者只能获得 一、 真实账本的副本。账本的任何变化都会反映在所有的副本中，反应时间会在几分钟甚至几秒内。存储在此分类帐中的资产可以是金融的、法律的、实物的或电子的。存储在这个账本中的资产的安全性和准确性是通过使用公私钥和签名来控制账本的访问权限，从而实现基于密码学的维护。

账本中的记录可以由一个、部分或所有参与者根据网络中的共识规则共同更新。分布式账本技术使用加密哈希算法和数字签名来确保交易的完整性，同时确保共享账本是一个精确的副本，并降低交易欺诈的风险，因为篡改需要同时在多个地方进行。加密散列算法（例如 SHA256 计算算法）确保对交易输入的任何修改（即使是最微小的更改）都会导致不同的散列值，表明交易输入可能已被破坏。数字签名确保交易源自发件人（使用私钥签名）而不是冒名顶替者。

2. 共识算法

以下是区块链发展中出现的五种典型共识算法：PoW、PoS、DPoS、PBFT和联合共识。早期，比特币作为区块链技术的第一个成功应用，率先引入了工作量证明机制（PoW，Proof of Work）。PoW 机制通常被称为挖矿，比特币中的每个区块都被挖出。每个区块使用包含的交易、时间和自定义值来计算区块的哈希值。

一个合格区块的Hash必须满足前N位为零，所以需要不断调整刚才的三个参数，找到满足条件的Hash。由于 Hash 算法足够随机，所以零点越多，计算这个 Hash 的概率就越低。这时，要得到一个合理的 Block Hash 需要大量的试算，而计算时间取决于机器的哈希运算速度。当一个节点提供了一个合理的 Block Hash 值时，就意味着该节点确实经历了大量的计算尝试，这就是工作量证明。当然，无法获得计算次数的绝对值，因为找到一个合格的 Hash 是一个概率事件。当一个节点拥有全网n%的算力时，该节点有 n% 的概率首先发布一个合格的区块。随后，由于 PoW 算法的计算量极大，截至撰写本文时（2017 年 8 月），估计比特币网络的功耗已高达 15TW。

因此，随后出现的NXT等加密货币提出了一个新的思路，即权益证明（PoS，Proof of Stake）。该模型根据您持有数字货币的数量和时间来确定您可以发布下一个区块的概率。在 PoS 模式下，有一个术语叫做币龄。每个硬币每天产生 1 个硬币年龄。比如你持有 100 个币，总共持有 30 天，那么此时你的币龄是 3000，然后根据每个人的币龄，根据随机算法决定谁发布下一个区块。此时，如果您被选中发布一个 POS 区块，您的币龄将被清为 0 并重新开始。PoS 并非没有缺点。最大的缺点是效率。因此，BitShares 提出了委托权益证明（DPoS）。它的原理是让每个持有比特股的人都可以投票，从而产生101个代表，我们可以理解为101个超级节点或矿池，这101个超级节点的权利是完全平等的。从某种角度看，DPoS 有点像议会制或人大制。如果代表未能履行职责（轮到他们时区块链底层技术有哪些，未能生成块），他们将从列表中删除，网络会选举新的超级节点来替换它们。上述共识机制都依赖于加密货币，因为无论是 PoW 还是 PoS，寻找区块的驱动力都是发布新区块的货币奖励。而这101个超级节点的权利是完全平等的。从某种角度看，DPoS 有点像议会制或人大制。如果代表未能履行职责（轮到他们时，未能生成块），他们将从列表中删除，网络会选举新的超级节点来替换它们。上述共识机制都依赖于加密货币，因为无论是 PoW 还是 PoS，寻找区块的驱动力都是发布新区块的货币奖励。而这101个超级节点的权利是完全平等的。从某种角度看，DPoS 有点像议会制或人大制。如果代表未能履行职责（轮到他们时，未能生成块），他们将从列表中删除，网络会选举新的超级节点来替换它们。上述共识机制都依赖于加密货币，因为无论是 PoW 还是 PoS，寻找区块的驱动力都是发布新区块的货币奖励。它们被从列表中删除，网络选择新的超级节点来替换它们。上述共识机制都依赖于加密货币，因为无论是 PoW 还是 PoS，寻找区块的驱动力都是发布新区块的货币奖励。它们被从列表中删除，网络选择新的超级节点来替换它们。上述共识机制都依赖于加密货币，因为无论是 PoW 还是 PoS，寻找区块的驱动力都是发布新区块的货币奖励。

如何为 HyperLedger Fabric 等无令牌系统选择共识机制？此时，我们可以回顾一下PBFT。BFT（Byzantine Fault Tolerance，拜占庭容错）是由来已久提出的分布式容错算法。您可以找到拜占庭问题以进一步了解。这里不再详细描述。作为 BFT 的一种实现，PBFT 是一种状态机副本复制算法，即将服务建模为状态机，状态机在分布式系统的不同节点上进行复制。状态机的每个副本都保存着服务的状态，也实现了服务的运行。所有副本的集合用大写字母R表示，每个副本用0到|R|-1的整数表示。为了描述方便，假设 |R|=3f+1，其中 f 是可能失败的最大副本数。虽然可以有超过 3f+1 个副本，但是额外的副本除了降低性能之外并没有提高可靠性。除此之外，还有一种基于投票的联合共识（Voting），以瑞波为代表。这种共识使网络能够基于特殊节点列表达成共识。最初的特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51%的俱乐部成员投票。共识遵循该核心成员51%的权力，不受外界影响。这种共识方式也大大提高了效率，但需要保证特殊节点中的恶意节点不能超过51%，牺牲了全网的去中心化。虽然可以有超过 3f+1 个副本，但是额外的副本除了降低性能之外并没有提高可靠性。除此之外，还有一种基于投票的联合共识（Voting），以瑞波为代表。这种共识使网络能够基于特殊节点列表达成共识。最初的特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51%的俱乐部成员投票。共识遵循该核心成员51%的权力，不受外界影响。这种共识方式也大大提高了效率，但需要保证特殊节点中的恶意节点不能超过51%，牺牲了全网的去中心化。虽然可以有超过 3f+1 个副本，但是额外的副本除了降低性能之外并没有提高可靠性。除此之外，还有一种基于投票的联合共识（Voting），以瑞波为代表。这种共识使网络能够基于特殊节点列表达成共识。最初的特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51%的俱乐部成员投票。共识遵循该核心成员51%的权力，不受外界影响。这种共识方式也大大提高了效率，但需要保证特殊节点中的恶意节点不能超过51%，牺牲了全网的去中心化。除此之外，还有一种基于投票的联合共识（Voting），以瑞波为代表。这种共识使网络能够基于特殊节点列表达成共识。最初的特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51%的俱乐部成员投票。共识遵循该核心成员51%的权力，不受外界影响。这种共识方式也大大提高了效率，但需要保证特殊节点中的恶意节点不能超过51%，牺牲了全网的去中心化。除此之外，还有一种基于投票的联合共识（Voting），以瑞波为代表。这种共识使网络能够基于特殊节点列表达成共识。最初的特殊节点列表就像一个俱乐部，要接纳一个新成员，必须由51%的俱乐部成员投票。共识遵循该核心成员51%的权力，不受外界影响。这种共识方式也大大提高了效率，但需要保证特殊节点中的恶意节点不能超过51%，牺牲了全网的去中心化。它必须由 51% 的俱乐部会员投票。共识遵循该核心成员51%的权力，不受外界影响。这种共识方式也大大提高了效率，但需要保证特殊节点中的恶意节点不能超过51%，牺牲了全网的去中心化。它必须由 51% 的俱乐部会员投票。共识遵循该核心成员51%的权力，不受外界影响。这种共识方式也大大提高了效率，但需要保证特殊节点中的恶意节点不能超过51%，牺牲了全网的去中心化。

这是区块链的哈希算法图

也就是所谓的挖矿游戏。您需要猜测哈希值。第一个猜对的人，就有机会获得奖励，即矿工奖励！

3. P2P 网络

P2P的流行主要得益于BitTorrent和BT的流行。P2P网络的核心概念是多台相互连接的计算机处于点对点的位置。每台计算机功能相同，没有主从之分。，一台计算机可以用作服务器，设置共享资源供网络中的其他计算机使用，也可以用作工作站。一般来说，整个网络不依赖专用的集中式服务器，也没有专用的工作站。网络中的每台计算机不仅可以充当网络服务的请求者，还可以响应其他计算机的请求区块链底层技术有哪些，提供资源、服务和内容。

通常这些资源和服务包括：信息共享和交换、计算资源（如CPU算力共享）、存储共享（如缓存和磁盘空间使用）、网络共享、打印机共享等。分布式账本，区块链也采用P2P网络。分布式账本分布到网络中的所有成员节点，同时防止任何单个或一组参与者控制底层基础设施或破坏整个系统。网络中的参与者是平等的，并且都遵守相同的协议。