区块链简介：定义、分类（公共链、联盟链、私有链）及架构剖析

区块链被视为是以区块链技术构建的公共数据库，这里面有很多值得深入探究的地方。

区块链技术基础

区块链技术是比特币的底层支撑，它集合了多种技术。其中含有现代密码学等技术。在现实中，许多金融创新公司都试图将这些技术应用到防诈骗等项目中。2022 年，国内有几家公司开展了基于区块链技术的防金融诈骗试点，试点地点涉及几个发达城市。现代密码学在其中起到了保障信息安全的作用。并且它的分布式一致性协议等技术，有助于构建稳定高效的网络。

区块链技术的这些组成部分相互协作，为构建区块链独特的信用机制奠定了基础。比特币依靠这些组成部分，在信任构建以及资金安全保障方面表现得很优异。

公共链特性

//这段代码摘自比特币源代码中区块头的定义
/** Nodes collect new transactions into a block, hash them into a hash tree,
 * and scan through nonce values to make the block's hash satisfy proof-of-work
 * requirements.  When they solve the proof-of-work, they broadcast the block
 * to everyone and the block is added to the block chain.  The first transaction
 * in the block is a special one that creates a new coin owned by the creator
 * of the block.
 */
 class CBlockHeader
{
public:
    // header
    int32_t nVersion;
    uint256 hashPrevBlock;
    uint256 hashMerkleRoot;
    uint32_t nTime;
    uint32_t nBits;
    uint32_t nNonce;
    .......

公共链是真正实现去中心化的区块链。它借助密码学来保证交易不可被篡改。在 2023 年东南亚的一些新兴网络交易中，像某些网络交易平台那样，即便交易双方彼此不认识，也能通过公共链达成交易共识，从而确定交易有效。这体现了公共链密码学验证以及经济奖励机制的作用，最终构建起了去中心化的信用机制，在整个网络环境里形成了一种可靠的信任体系，保障了各方的权益。

比特币中的交易安全

在比特币系统中，修改数据库是极为困难的。只有掌控了大半以上的算力才行。比特币的交易安全是依赖于区块链技术的非对称密码学原理的。在当下的全球比特币交易市场，每天的交易额是以亿美元来计算的。每一笔交易都借助独特的数字签名来保障安全。交易中的所有人员都能够利用公钥和签名来验证交易的有效性，以证实支付者拥有比特币的所有权。

交易中的数字签名技术

数字签名技术很关键。其原理在于，发送者会把摘要用私钥进行加密，然后将加密后的摘要与原文一起发送给接收者。以日常的电商交易为例，商家 A 先对商品信息进行摘要运算，接着用自己的私钥对摘要进行加密，从而形成数字签名，再将这个数字签名发送给买家 B。这个过程既能确保消息的完整性，又能够进行身份认证，还可以有效地防止信息被篡改以及欺诈情况的出现。

分布式一致性与共识机制

区块链具有分布式的特点，而达成共识是一个重要的问题。在没有中心控制的前提条件下，怎样让陌生的个体之间对交易的合法性达成一致，这是关键所在。对于联盟链和私有链的场景来说，像 Paxos、Raft 这样的分布式一致性算法是常用的共识机制。例如，某个大型企业的内部金融网络在 2023 年初选用了 Paxos 算法，以此来确保不同部门之间交易的合法性和一致性。

区块链上的脚本与轻量级节点

脚本对于区块链自动验证和执行合约而言是重要的技术。轻量级节点只需进行区块头的下载。在资源有限的移动设备或者小型服务器上，轻量级节点的意义较为重大。比特币的交易设计十分巧妙，它能够容纳多输入和输出，就如同在 2022 年欧洲的一些比特币转账交易里，一笔交易可以转给多个人。

在知晓了诸多区块链技术之后，你觉得区块链技术将来会在哪个领域率先取得重大突破？期望你能点赞、分享，并且在评论区留下你的看法。

//摘自比特币源码
class CBlockHeader
{
public:
    // header
    int32_t nVersion;
    uint256 hashPrevBlock;
    uint256 hashMerkleRoot;
    uint32_t nTime;
    uint32_t nBits;
    uint32_t nNonce;
    CBlockHeader()
    {
        SetNull();
    }
    ADD_SERIALIZE_METHODS;
    template 
    inline void SerializationOp(Stream& s, Operation ser_action) {
        READWRITE(this->nVersion);
        READWRITE(hashPrevBlock);
        READWRITE(hashMerkleRoot);
        READWRITE(nTime);
        READWRITE(nBits);
        READWRITE(nNonce);
    }
    void SetNull()
    {
        nVersion = 0;
        hashPrevBlock.SetNull();
        hashMerkleRoot.SetNull();
        nTime = 0;
        nBits = 0;
        nNonce = 0;
    }
    bool IsNull() const
    {
        return (nBits == 0);
    }
    uint256 GetHash() const;
    int64_t GetBlockTime() const
    {
        return (int64_t)nTime;
    }
};