搞NFT的还是懂下原理(区块链)

前言

我印象中，大家对挖矿、比特币很熟悉，对区块链技术体感并不强，直到16年国家规划十三五计划时，中央人民政府网上发布了《国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知》，该文件是“十三五”国家规划体系的重要组成部分。规划中首次提及区块链，并将其认定为重点加强的战略性前沿技术。

从此国内各种搞区块链的潮流，有正规军，也有各种“妖魔鬼怪”，只要是跟区块链沾边的都能够飞起来，不是有句话么，“站在风口，猪都能够飞起来”。

直到近期，因为新规划“碳中和 碳达峰”，国内各种挖矿的矿机、矿池被关闭，那国家是在打压区块链技术了么?我想不是的，由数字人民币就可以看到，国家支持新技术的善用，打击新技术的恶用。溯源，记账，发票等各项基于区块链的应用也给区块链带来很多善用的地方。

比特币

谈论区块链技术，不得不谈及比特币，建立在区块链技术之上的虚拟货币，其具有的去中心化性质，使得其在世界范围内被广泛使用。并且比特币的总量是一定的，我们必须通过“挖矿”的方式或者说“记账”的方式来获取一定量的比特币。而这些币可以在虚拟网络世界换来等价的实物，这也就是为什么大家热衷于挖矿。

比特币本质

上述挖矿的本质其实是区块链技术节点共识的一个过程，比特币采用了比较旧的POW(工作量证明机制)算法来达到共识，而这个算法的本质是谁先算出某一个值，就会获得对应激励，这个激励就是比特币，旷工挖矿的过程就是对一个大数或者简单书对一个定值hash进行寻找的过程，谁先计算出这个hash值，谁就先完成记账过程，获得激励。

区块链起源(分布式账本)

区块链技术起源于 2008 年化名为“中本聪”(Satoshi nakamoto)的学者在密码学邮件组发表的奠基性论文 《比特币:一种点对点电子现金系统》具有去中心化、透明性、开放性、自治性、匿名性和信息不可篡改等特点,被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动社交网络之后计算范式的第五次颠覆式创新, 是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后的第四个里程碑。区块链技术为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。

区块链技术

区块链技术涵盖 p2p 网络、加解密算法、共识机制、分布式存储。其实看到这里，不由得想到了 AJAX(基于现有技术的重新排列组合实现的新技术，你有同感么!!正是因为有这些技术的支持，才有了区块链的各种逆天的特性!

区块链的特性

去中心化：无需第三方介入，实现人与人点对点交易和互动(p2p)udp 协议，节点之间的建立，连接和广播内网穿透，如何能让两个处在内网的节点，相互发现自己的存在，并且建立通信。

信息不可篡改：数据信息一旦被写入区块中就不能更改撤销(散列安全算法)SHA 接收一段明文，然后以一种不可逆(高数据敏感性)的方式将它转换成一段(通常更小)密文，也可以简单的理解为取一串输入码(称为预映射或信息)，并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值(也称为信息摘要或信息认证代码)的过程。散列函数值可以说是对明文的一种”指纹”或是”摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。

公开透明：极短时间内，区块信息会被复制到网络中的所有区块，实现全网数据同步，每个节点都能回溯交易双方过去的所有交易信息。

集体维护性：在整个互联网金融系统，无论是资金的供给者还是资金的借贷者都可以充当保护者的作用;共同维护整个区块链信息的可靠和安全性。节点共同维护。

可靠数据库：只有掌握整个**系统 51%**节点，才能对区块链信息进行篡改，这样显然不可能做到，因为整个系统参与者众多，掌握这么多节点成本极高，也无法实现，这样能确保数据的完整性、真实性和安全性。

区块链分类

本质来说，链的分类是为了适用不同大环境而催生的去中心化的创新，现有链的分类如下，其中，联盟链的实际应用比较多，具有代表性的就是以太坊，亿书等。A.公有链

公有链上的数据所有人都可以访问，同时所有人也都可以发出自己的** 交易并等待写入区块链**中。它具有完全去中心化、不受任何机构控制、账本完全公开透明等特点。公有链项目包括比特币、以太坊、瑞波、超级账本，还有大多数的竞争币以及智能合约平台等。

B.联盟链

联盟链指对特定的组织团队开放，是指参与区块链的节点是事先选择好的，节点之间可以实现资源与信息的共享。比如你在 10 所大学之间建立联盟链，进行学生的课程信息共享。那么这个链上的课程内容只能被这 10 所大学的学生看到，内容也只能由这 10 所大学的老师和学生发布。联盟链可以视为部分去中心化，其特点是交易速度非常快，数据也可以有一定的隐私。

C.私有链

私有链是指对单独的个人或实体开发的区块链，参与的节点只有自己，数据的访问和使用有严格的权限管理，是存在一定的中心化控制的区块链。

共识算法介绍

我记得之前在学校看相关论文时候，好像都在讨论共识算法的改进带来的区块生成的时间效率，空间成本上的提升和节约，以及相关共识算法下的安全攻防;常见的共识算法如下：

•  拜占庭将军问题：经典分布式共识 PBFT，参与的多个节点中进行投票，选出新的区块。
•  Pow：利用节点算力来选择区块的生产者，节点通过找到满足要求的函数函数原像完成 Pow。其会造成巨大的资源浪费，矿机矿池的出现，也直接使去中心化失特点去了意义，还可能造成相关的攻击(女巫攻击，双花攻击，分布式拒绝服务攻击(DDOS)等)。
•  Pos(DPos)：根据节点拥有的财产的数量随机决定区块的生产者，拥有的财产越多的节点，成为区块生产者的概率越大，其实就有问题了!开发者完全可以在创世的时候给自己分配足够多的财产，这也就失去了去中心化的意义。解放了工作量证明，但是作为区块生产者和验证者进行恶意操作的成本较低，基于理性节点的自利假设，参与者恶意操作可能性较大，可以同时在链的不同分叉上挖矿，无需花费额外的成本，导致倾向于分叉，PoS 的安全性就降低了!造成粉碎攻击 ，长程攻击等。
•  单一委员会的混合共识机制：利用 PoW 或者 PoS 的形式先选择出一定数量的节点组成“委员会”，然后在委员会内部使用经典分布式共识完成区块的生产和确认。
•  混合共识(分片共识)：采用多个并行的委员会同时处理。多委员会的混合共识机制：突破了比特币中区块大小和出块速度的限制，交易规模有了明显的提升，缺点就是混和共识一旦使用 PBFT 之类的委员会内共识算法需要确保诚实节点占 2/3 以上，才能保证确证的投票，不被敌手控制。

区块链应用常规架构

这里有一张我之前在读研时候，在网上学习后理解后，画的一张区块链应用的架构设计图。优秀的服务的平台往往具有多层架构，底层是数据层用于数据分布式存储，向上是网络层用于节点共识，再向上就可以理解为拓展层用于各种服务拓展提供api以及应用层提供各种具体服务。我画了一张大概的架构图，我想这张图听该能够代表现在各大区块链平台的总体架构设计方向。

写了一个防bitcoin的web应用

BWCoin(https://qcblog.hmbstudio.cn/items/)是利用nodeJS实现的原生区块链demo，是仿造的最古老的POW机制实现的共识，共识过程采用了计算定值hash值的方式实现，可以点击BWCoin访问，进行实际操作，其实也可以看到javascript进行计算密集型操作时候的不足，这里的优化可以使用webworker，wasm，调GPU加速等等

总结

凡是总有两面性，我听过太多的对于区块链技术的评价，其实好的也好，坏的也罢，重要的是作为技术开发者的我们，要科技向善，我们应该利用新的技术，往小的说，应该思考如何为我们的业务带来实质性增长，如何为业务带来新的切入点，往大了说，应该思考如何做出更有意义的事，更好的为社会创造价值，这才是正确的导向!