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传统的信用系统都需要借助可信赖的第三方信用媒介，这类系统仍受制于信用模式创新，区块链技术的发展应用能很好地解决信用问题。
区块链起源于比特币，2008年11月1日，一位自称中本聪（Satoshi Nakamoto）的人发表了《比特币：一种点对点的电子现金系统》创世论文，阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念，这标志着比特币的诞生。两个月后理论步入实践，2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。几天后，2009年1月9日出现序号为1的区块，并与序号为0的创世区块相连接形成了链，标志着区块链的诞生。
近年来，世界对比特币的态度起起落落，但作为比特币底层技术之一的区块链技术日益受到重视。在比特币形成过程中，区块是一个一个的存储单元，记录了一定时间内各个区块节点全部的交流信息。各个区块之间通过随机散列（也称哈希算法）实现链接，后一个区块包含前一个区块的哈希值，随着信息交流的扩大，一个区块与一个区块相继接续，形成的结果就叫区块链。
2008年，由中本聪第一次提出了区块链的概念，在随后的几年中，区块链成了电子货币比特币的核心组成部分：作为所有交易的公共账簿。通过利用点对点网络和分布式时间戳服务器，区块链数据库能够进行自主管理。为比特币而发明的区块链使它成为第一个解决重复消费问题的数字货币。比特币的设计已经成为其他应用程序的灵感来源。
2014年，“区块链2.0”成为一个关于去中心化区块链数据库的术语。对这个第二代可编程区块链，经济学家们认为它是一种编程语言，可以允许用户写出更精密和智能的协议。因此，当利润达到一定程度的时候，就能够从完成的货运订单或者共享证书的分红中获得收益。区块链2.0技术跳过了交易和“价值交换中担任金钱和信息仲裁的中介机构”。它们被用来使人们远离全球化经济，使隐私得到保护，使人们“将掌握的信息兑换成货币”，并且有能力保证知识产权的所有者得到收益。第二代区块链技术使存储个人的“永久数字ID和形象”成为可能，并且对“潜在的社会财富分配”不平等提供解决方案。
2016年1月20日，中国人民银行数字货币研讨会宣布对数字货币研究取得阶段性成果。会议肯定了数字货币在降低传统货币发行等方面的价值，并表示央行在探索发行数字货币。中国人民银行数字货币研讨会的表达大大增强了数字货币行业信心。这是继2013年12月5日央行五部委发布关于防范比特币风险的通知之后，第一次对数字货币表示明确的态度。2016年12月20日，数字货币联盟——中国FinTech数字货币联盟及FinTech研究院正式筹建。中国人民银行正在进行数字人民币（e-CNY）试点测试。
如今，比特币仍是数字货币的绝对主流，数字货币呈现了百花齐放的状态，常见的有bitcoin、litecoin、dogecoin、dashcoin，除了货币的应用之外，还有各种衍生应用，如以太坊Ethereum、Asch等底层应用开发平台以及NXT、SIA、MaidSafe、Ripple等行业应用。
新华社北京10月25日电 中共中央政治局2019年10月24日下午就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。浙江大学教授、中国工程院院士陈纯就这个问题作了讲解，并谈了意见和建议。中共中央政治局各位同志认真听取了讲解，并进行了讨论。
中共中央总书记习近平在主持学习时发表了讲话。他指出，区块链技术应用已延伸到数字金融、物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。目前，全球主要国家都在加快布局区块链技术发展。我国在区块链领域拥有良好基础，要加快推动区块链技术和产业创新发展，积极推进区块链和经济社会融合发展。
区块链是一个信息技术领域的术语。从本质上讲，它是一个共享数据库。
什么是区块链？从科技层面来看，区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题，这些技术以新的结构组合在一起，形成了一种新的数据记录、存储和表达的方式。从应用视角来看，简单来说，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景，基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链是一个分布式账本，一种通过去中心化、去信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案。区块链，是比特币的一个重要概念，它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。
根据国家标准《区块链和分布式记账技术参考架构（GB/T 42752—2023）》，区块链是使用密码技术链接将共识确认过的区块按顺序追加形成的分布式账本。区块：一种包含区块链元数据和交易数据的数据结构。共识：在分布式节点间达到区块数据一致性认可的结果。分布式账本：在分布式节点间共享并使用共识机制实现具备一致性的账本。
区块链是由多个部分组成的一个链式结构，按目前应用情况可分成公有链、联盟链、私有链三大类。
区块链以区块为单位组织数据。全网所有的交易记录都以交易单的形式存储在全网唯一的区块链中，区块是一种记录交易的数据结构。每个区块由区块头和区块主体组成，区块主体只负责记录前一段时间内的所有交易信息，区块链的大部分功能都由区块头实现。如图2-1所示。
图2-1 区块链结构图
（1）区块头结构包括以下几个部分：
①版本号，标示软件及协议的相关版本信息。
②父区块哈希值，引用的区块链中父区块头的哈希值，通过这个值每个区块才首尾相连组成了区块链，并且这个值对区块链的安全性起到了至关重要的作用。
③本区块哈希值。
④ Merkle根，这个值是由区块主体中所有交易的哈希值再逐级两两哈希计算出来的一个数值，主要用于检验一笔交易是否在这个区块中存在。
⑤时间戳，记录该区块产生的时间，精确到秒及更精确的时间。
⑥难度值，该区块相关数学题的难度目标。
⑦随机数（Nonce），记录解密该区块相关数学题的答案的值。如图2-2所示。
图2-2 随机数示意图
（2）区块链形成的过程：
①在当前区块加入区块链后，所有矿工就立即开始下一个区块的生成工作。
②把在本地内存中的交易信息记录到区块主体中，在区块主体中生成此区块中所有交易信息。
③把上一个刚刚生成区块的区块头的数据通过SHA256算法生成一个哈希值。
④难度值字段会根据之前一段时间区块的平均生成时间进行调整以应对整个网络不断变化的整体计算总量。
根据网络范围及参考节点特征，区块链可被划分为公有链、联盟链、私有链三大类。
公有链是指任何人都可以参与区块链数据的维护和读取，不受任何单个中央机构的控制，数据完全开放透明。
公有链的典型案例是比特币系统。使用比特币系统，只需要下载相应的客户端。创建钱包地址、转账交易、参与挖矿，这些功能都是免费开放的。比特币开创了去中心化加密数字货币的先河，并充分验证了区块链技术的可行性和安全性。比特币本质上是一个分布式账本加上一套记账协议，但比特币尚有不足，在比特币体系中只能使用比特币一种符号，很难通过扩展用户自定义信息结构来表达更多信息，比如资产、身份、股权等，从而导致扩展性不足。
公有链系统完全没有中心机构管理，依靠事先约定的规则运作，并通过这些规则在不可信的网络环境中构建信任的网络系统。需要最大限度保证数据公开透明的系统，都适合选用公有链，如数字货币系统、众筹系统等。
公有链环境中，节点数量不确定，节点实际身份未知无法控制，也有可能被一个蓄意破坏系统者控制。在这种情况下，如何保证系统可靠性？在公有链环境下，主要通过共识算法、激励或惩罚机制、对等网络的数据同步保证最终一致性。
公有链也存在很多不足，比如说效率问题、隐私问题、最终确定性问题、激励问题等。
（1）效率问题。
现有的各类Po*共识，如典型的公有链比特币的PoW及以太坊推出的PoS共识算法，都具有一个很严重的问题：产生区块的效率较低。由于在公有链中，区块链的传递需要时间，为了保证系统的可靠性，大多数公有链系统通过提高一个区块的产生时间来保证产生的区块能够尽可能广泛地扩散到所有节点处，从而降低系统分叉的可能性。因此，在公有链中，区块的高生成速度与整个系统的低分叉可能性是矛盾的，必须牺牲其中一个方面来提高另一个方面的性能。同时，由于潜在的分叉情况，可能会导致一些刚生成的区块回滚。在公有链中，每个区块需要等待若干个基于它的后续区块的生成，才能够以可接受的概率认为该区块是安全的。比特币中的区块在有6个基于它的后续区块生成后才能被认为是足够安全的，而这大概需要一个小时。
（2）隐私问题。
目前公有链上传输和存储的数据都是公开可见的，仅用“地址匿名”的方式对交易双方进行一定的隐私保护，相关参与方完全可以通过对交易记录进行分析从而获取某些信息。这对于某些涉及大量商业机密和利益的业务场景来说是不可接受的。另外，在现实世界的业务中，很多业务都有实名制的要求，因此在实名制的情况下当前公有链系统的隐私保护存在安全问题。
（3）最终确定性问题。
交易的最终确定性指特定的某笔交易是否会最终包含进区块链中，PoW等公有链共识算法无法提供实时确定性，即使看到交易写入区块链也可能后续再被回滚，只能保证一定概率的收敛。
（4）激励问题。
为促进参与节点提供资源，自发维护网络，公有链一般会设计激励机制，以保证系统健康运行。
联盟链通常应用在多个相互已知身份的组织之间构建，比如多个银行之间的支付结算、多个企业之间的物流供应链管理、政府部门之间的数据共享等。因此，联盟链系统一般都需要严格的身份认证和权限管理，节点的数量在一定时间段内也是确定的，适合处理组织间需要达成共识的业务。
联盟链的特点：
（1）效率有所提升。联盟链参与方之间身份可知，支持完整的成员服务管理机制，成员服务模块提供成员管理的框架，定义了参与者身份及验证管理规则；在一定时间内参与方个数确定且节点数量远远小于公有链、对于要共同实现的业务在线下已经达成一致理解，因此联盟链共识算法比PoW算法约束更少，共识算法运行效率更高，如PBFT、Raft等算法。
（2）安全隐私保护性更好。数据仅在联盟成员内开放，非联盟成员无法访问联盟链内的数据，对交易信息进行加密，通过零知识证明，对交易参与方身份进行保护等。
（3）不需要激励机制。联盟链中参与方为了共同的业务收益而共同配合，因此有各自贡献算力、存储、网络的动力，一般不需要激励手段。
联盟链的核心架构是基于多方协作以及共识信任原则的共享账本机制，因此更适用多方业务协作的社会级应用。联盟链技术将业务系统之间并联结构，通过点对点传输和加密技术，业务协作各方将数据读写到已达成共识的统一分布式账本中，从而使数据不可篡改，不可删除，并公平共享。
私有链与公有链是相对的概率，所谓私有就是不对外开放，仅仅在组织内部使用。私有链是联盟链的一种特殊形态，即联盟链只有一个成员。私有链通常具备完善的权限管理体系，要求使用者提交身份认证。在私有链中，参与方的数量和节点状态通常是确定的、可控的且节点数目要远小于公有链。
私有链的特点：
（1）效率更高。私有链规模一般较小，同一个组织内已经有一定的信任机制，即不需要对付可能捣乱的坏人，可以采用一些非拜占庭容错类、对区块进行即时确认的共识算法，如Paxos、Raft等，因此确认时延和写入频率较公有链和联盟链都有很大的提高，甚至与中心化数据库的性能相当。
（2）安全隐私保护更强。私有链在一个组织内部可以充分利用现有的企业信息安全防护机制，同时信息系统也是组织内部信息系统，相比传统的数据库系统，私有链的最好优势是加密审计和自证清白的能力，没有人可以轻易地篡改数据，即使发生篡改也可以追溯到责任方。
任务描述
通过使用区块链钱包了解账户的生成、账户的发起、交易的过程、交易的广播、交易的验证和记录过程。
操作步骤
第一步：填写账户名，生成账户；
第二步：向特定地址发起转账交易；
第三步：输入私钥，交易上链，转账完成；
第四步：广播交易，初始化成功。
操作指引
（1）账户的生成：填写账户名称后点击“生成账户”。
（2）交易的发起：生成一笔交易，首先需要发起一笔转账，点击“转账”。
（3）交易的过程：输入所转账的用户地址及转账的数量（每次转账会扣除手续费）点击“下一步”。
（4）交易上链：输入当前账户私钥，点击“提交”，交易完成。
（5）初始化成功：交易已广播，初始化完成。
【课后作业】
1.区块链的结构是什么？
2.区块链有哪些分类？
3.国内外有哪些主要区块链平台？