区块链技术原理及应用价值

摘要： 摘要：本文从技术层面分析了区块链的核心，介绍了区块链相关的计算机技术、数学知识、区块链的信息交互原理，总结了区块链技术的三大价值、优势和劣势，并对未来进行了展望应用前景 关键词：区块链技术原理 应用价值 1.区块链概念 严格来说，区块链和区块链技术都是

摘要：本文从技术层面分析了区块链的核心，介绍了区块链相关的计算机技术、数学知识、区块链的信息交互原理比特币客户端私钥，总结了区块链技术的三大价值、优缺点比特币客户端私钥，以及讨论了未来预测的应用前景。

关键词：区块链技术原理应用价值

1. 区块链概念

严格来说，区块链和区块链技术是两个概念。 区块链是指利用数学和技术手段记录数据信息，将指定大小的数据打包形成区块，并将其链接到之前的区块中，形成统一数据链的数据记录方式。 区块链技术是指不依赖第三方，通过自身的分布式节点进行数据交互、验证、存储的技术方案。 一般所说的区块链是指区块链技术。

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区块链技术起源于比特币，但不限于比特币。 区块链由于自身的特点，可以应用于信用认证、股权交易等领域。 因此，区块链技术备受关注。 例如，2016年1月，中国人民银行行长周小川在北京数字货币研讨会上提出要关注区块链等技术对金融发展的影响。

区块链技术的重大意义在于实现了在不可信环境下的可信信息交互问题。 区块链技术的去中心化、安全5等特性也具有很高的创新意义。 在实际应用中，区块链按照去中心化程度可以分为公有链、联盟链和私有链。 公有链像比特币一样是完全去中心化的，联盟链有一定的中心化权限，私有链有完整的中心化组织的区块链技术应用。

2. 区块链技术原理

在区内，BitTech存在一定差异，但核心技术框架没有变化。 本文仍然以比特币底层的区块链技术为标准来介绍区块链技术。 主要内容如下：

（一）相关知识介绍

1.P2P网络

一般的网络系统由服务器和客户端组成，而P%P网络只是通过客户端直接进行通信。 客户端既可能是数据的读取者，也可能是数据的发送者，信息可能需要经过多次转发才能到达最终用户。 . 由于 P%P 网络的广播特性，重要数据的保密性和信息发送者的验证成为重要问题。

2.非对称加密算法

通过设置一对秘钥，分别用于信息的加密和解密。 一个密钥可以公开，成为公钥（PublicWey），另一个可以保密，成为私钥（PrivateKey）。 公钥用于加密信息，私钥用于解密。 当一个密钥已知时，不可能推断出另一个密钥。 如果一对秘钥满足这样的条件，这种加密算法统称为非对称加密算法。

3.哈希（Hah）算法——哈希函数

哈希算法可以将任意长度的输入转换为固定长度的输出。 它具有单向、定长输出的特点，一般用于验证数据的完整性。

(2) 信息交互

原理 通过研究比特币的交易过程，我们可以了解在区块链应用中如何记录交互信息。 以所有者1在一笔比特币交易中试图与所有者2进行支付为例，所有者1提供：资金来源（即上一笔交易订单的哈希值，此时交易订单1已通过P2P网络认证）， payment 金额，接收地址（所有者2的公钥），将交易单1的内容与所有者2的公钥通过哈希算法连接得到的哈希值，再用所有者1的私钥加密得到的密文作为数字签名放在新的交易内容中。 新的交易内容后，拥有者1取值作为新交易订单的3，向整个P2P网络广播3和新交易订单的内容。 交易数据M如图1所示。

全网广播后，P2P网络中的其他节点获取新交易票中最后一张交易票的交易票1至交易票3，并根据所有者1的公钥对交易票2中的数字签名进行加密，得到哈希value ，同时将交易单 1 的内容与所有者 2 的月份连接起来并进行哈希处理。 如果两次计算得到的哈希值相同，为什么会认为交易有效。

(3) 区块链原理

由于 P2P 网络没有可信的中央服务器，无法实现准确的时间同步，因此各节点的时间可能会有延迟。 在交易过程中，不同节点收到的信息可能会不一致。 为了避免这个问题，通过人为设定一个时间段，将交互数据打包成一个块。 区块是通过首先完成特定数学运算的生成而生成的。 当多个节点获得区块生成时，交易链最长的区块为主链，其他区块为主链。

区块链通过时间戳的方式解决了区块排序的问题。 客户端在生成区块时，记录上一个区块的哈希算法得到的哈希值，实现了区块生成顺序与系统时间的解耦。 此外，一旦区块的顺序被固化，当攻击者试图改变一个区块中的交易时，他需要重新计算和修改该区块和后续区块，这在P2P网络中几乎是不可能实现的。 符合安全要求。 区块链结构示意图如图2所示。

3. 区块链价值

区块链技术起源于比特币。 随着公有链、联盟链、私有链的应用，其价值逐渐体现在更多的应用中。 根据这些分层应用，可以总结出区块链技术的价值共性：

(1)解决了“信”的问题。 区块链技术提供了一种不需要信任单个节点，可以基于共识进行安全的信息交互而不用担心数据被篡改的方法。 技术手段的应用，实现了信息通过不可信任的渠道传递，也解决了用户不可信任的问题。 可信交互的验证。

(2)解决了“账号”问题。 区块链技术利用2P网络实现客户端节点在记录信息交互过程中的全数据记录，具有足够的数据冗余，保证了账户保存的安全性。 另外，根据区块链技术框架，如果想要非法篡改区块内部数据，需要控制整个P2P网络51的客户端节点。这也意味着篡改难度极大。

(3)解决了“实”的问题。 区块链技术限制了参与信息交互的人。 如果不能被全网证明他们拥有一定的权益，他们就不能交互，信用透支等操作就无法实现。 这进一步巩固了区块链带来的价值体系——不可预测。 资金、房产等权益证明可以通过“实”来实现，证照等信息也可以实现验证。

4. 区块链的优缺点

（一）区块链的优势

1、安全性：区块链技术的安全性主要体现在信息交互可以有效避免人工干预。 在去中心化特性和信息交互过程中严格遵守规定的数学规则，可以有效保证信息交互的防篡改； 在区块链交互参与者安全存储私钥的前提下，可以有效保障信息交互的安全性。

2、便捷：区块链技术正确解决了信用问题，更方便与不必要的权威机构进行认证和信息交换。 同时，由于不需要搭建专门的存储环境和目的系统，更方便搭建应用环境和相关应用。

3. 透明性：由于分布式记账、全副本、可追溯的特点，任何信息交互都可以跟踪查询区块链的交互信息，可以提高信息交互的透明性。

（二）区块链的劣势

1、安全问题：区块链应用中的账户是用户的公钥，信息交互的手段是私钥。 一旦私钥丢失，用户原有参与信息交互的权利立即丧失，没有中心机构可以重置信息。 这种安全问题无法通过技术解决。 另外，在防篡改方面，虽然51.应用安全之上，必须在控制客户端节点的基础上篡改区块链的信息交互记录。

2、调解难：由于区块链应用去中心化，纠纷调解难。 即使是私有链，也可能会出现权益纠纷。 即使纠纷发生后有类似的纠纷调解机构或机制，仍然存在调解难的问题。 承担调解责任的第三方由于没有相关私钥，无法实施强制操作。 权益的再分配必须在调解各方达成共识并进行操作后才能完成。

3、延迟问题：由于P2P网络的天然缺陷，必然会造成时间同步问题，因此很难做到高度的实时同步。 此外，交易的确认需要全网客户端的参与，具有高延迟特性，因此区块链会存在一定的实时交互问题。 这个问题也存在于比传统货币弱的比特币流通中。

4、资源浪费：区块链技术需要将整个信息交互账本存储在P2P网络参与客户端中，对数据存储要求很高。 例如比特币运行至今，需要60G以上的存储才能完全保存所有区块空间，重复数据存储造成存储资源严重浪费； 区块链在进行数据加密、哈希运算、信息交互形成新区块时需要大量的算力，中心化结构的应用存在明显的算力资源浪费。

五、区块链技术的应用前景

目前，纳斯达克、纽约证券交易所、花旗银行等数十家金融机构在区块链技术上进行了各种尝试。 例如，2015年纽约证券交易所宣布投资比特币交易平台Coinbase； 美国纳斯达克推出基于区块链技术的证券交易平台Linq，成为区块链技术应用的重要里程碑； 2016 年 1 月，英国政府发布了一份名为《分布式账本技术：超越区块链》的报告，主要介绍了区块链如何减少金融欺诈、错误、转型过程等，其中最重要的是试图让政府在数字货币和区块链方面的立法。 根据目前的发展情况，预测的区块链未来主要发展前景如下：

（1）从发展现状来看，公链的主要应用集中在数字数字货币

主要有比特币、莱特币（Litcoin）、名币（Namecoin）、点点币（Peercoin）等，这些数字货币经过区块链技术改造，可以在一定程度上提高交易效率，获得更多隐私。 保护、降低交易成本、交易可以强制回滚等，可以改善一些区块链技术的缺点。

（2）从发展可行性来看，联盟链将在金融领域大有作为

联盟链一般由多个中心化机构组成。 它们是介于私有链和公有链之间的区块链应用，特别适合行业和行业内的应用。 本质上，联盟链不是简单的去中心化和反中心化，而是多中心化或弱中心化。

建立银行联盟链可以实现成本更低、更精准、更安全的金融服务。 银行业作为金融机构体系的主体，具有业务全面、功能全面、经营领域覆盖面广的特点。 通过银行联盟链的应用，可以逐步实现更多的联盟链在金融领域的应用，进而对支付系统做出一些改变。 基于现有金融体系的框架，联盟链应用需要重点关注：

1.建立银行联盟链组织架构

建立银行联盟链，首先要考虑组织架构，明确和统一具体的技术标准和应用规范。 因此，需要权威机构制定行业标准和技术协议，以在银行业中使用区块链技术。 权威组织对未来可能的国际标准协议的制定也有很强的发言权。

2、以金融为起点，逐步拓展跨行业应用

“自金融”是互联网时代提出的一个新概念，可以理解为居民之间的直接投融资行为，也可以理解为没有中介和交易媒介的交易行为。 银行联盟链建设要以银行和客户为中心，实现快速自金融服务，逐步扩大银行与银行客户之间的自金融服务。

3、银行联盟链还存在一些需要解决的问题

区块链由于其技术架构带来的天然缺陷，使得实时交易成为不可能。 虽然联盟链可以在一定程度上避免这个问题，但是由于银行业对实时交易的要求很高，所以还是需要关注实时交易的问题。 解决这个问题可以从网络提速、节点数控制、时间校准、统一应用、基础协议等方面来考虑。

如何实现安全可信的初始交易币种输入是银行联盟链面临的另一个难题。 比特币根据算法在单位时间内产生量化的货币，并根据节点的计算量进行分配。 但是，由于联盟链多中心的特点，如何实现可靠的币源是一个很大的问题。 依靠唯一权威中心作为币源机构来证明资金是一种相对可行的方案。 同时，更多地考虑实现全网对资金来源的信任，更好地体现区块链技术的“数字信用”优势。 另外需要注意的是，由于区块链技术对交易进行严格验证，一旦初始币种输入错误或异常，很难进行调整。 因此，对币种输入准确性和机构信息安全的要求较高。

四、金融监管和调处将有新变化

金融领域和货币领域的联盟链一旦形成，货币转账只是一个清算和结算的过程，监管所需的交易数据不再依赖于传统方式如现场审计、数据比对、统计报告，避免了数据收集、沟通中容易出现的反馈、失真、片面等问题。 任何一个中心的全账本数据都可以提供非常准确的交易数据，但数据类型单一，与监管需求数据存在差距。 同时也面临交易复杂、数据量大、监管规则配置繁琐等问题。 如何实现监管对象确认、规则配置、数据分析、数据筛选的自动化将是新的课题。

此外，联盟链也不能更好地避免中介问题。 金融纠纷发生后，中央机构能否强制回滚交易是能否实现调解的关键。 技术上是可以实现的，但是引入类似的机制就会出现问题。 这是一个很难避免的问题。 解决联盟链的中介问题，不仅需要制定可靠的技术方案，还需要建立合理的约束管理机制。

（三）从区块链技术的应用方向来看，目前的主流方向主要有三大类

信息安全服务，区块链2P网络中的客户端拥有相同的数据副本，实现了数据的存储不再依赖于少数几个中心服务系统； 信息交互采用时间戳、数字签名等方式，避免黑客攻击时数据被非法篡改； 区块链技术的多重签名扩展技术可以保证重要数据的访问权限不易被非法获取。 这些应用功能可以实现用户个人隐私数据的安全存储服务，如个人财产、医疗等隐私信息。

公共信用服务：区块中的哈希值校验和时间戳严格定义了区块的顺序，保证了区块信息的完整性。 该区域用于政府机构颁发的证件、执照、许可证，甚至可以用于个人身份识别，实现选举投票和主要评议。 在验证关联时，可以随时通过区块链数据访问快速的真实性，减少了原来通过纸质和人工进行复杂验证的损失。

金融交易服务：区块链不可预测的价值体系保证了区块所承载的权益的“真实性”，保证了非信任方之间金融权益交易的安全性。 因此，可应用于资金交易、债券交易、网络借贷等商业模式，避免繁琐的身份验证和交易清算流程，降低金融交易成本。 金融交易服务是区块链技术应用中最早、最适合的应用环境。