区块链技术原理是什么 看看你了解几个

随着比特币的火爆，从这里诞生了一个新概念。它就是区块链。那么，你知道区块链吗？区块链的技术原理是什么？今天小编就和大家一块了解一下关于区块链的相关情况。希望对大家能够有所帮助。

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。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。

狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构， 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。

区块链的9个技术原理

01.区块

区块作为区块链的的基本结构单元，由包含元数据的区块头和包含交易数据的区块主体构成。

区块头包含三组元数据：

（1）用于连接前面的区块、索引自父区块哈希值的数据

（2）挖矿难度、Nonce（随机数，用于工作量证明算法的计数器）、时间戳

（3）能够总结并快速归纳校验区块中所有交易数据的Merkle树结构

（注:以上涉及的几个艰难术语在后文部分会相应解释）

02.对点技术（peer-to-peer）

对点技术又称“对等互联网络技术”，依赖网络中参与者的计算能力和带宽，而不是把依赖都聚集在较少的几台服务器上。P2P网络的一个重要的目标就是让所有的客户端都能提供资源，包括带宽，存储空间和计算能力。因此，当有节点加入且对系统请求增多，整个系统的容量也增大。

03.哈希算法

哈希算法（hash）是区块链中保证交易信息不被篡改的单向密码机制。哈希算法接收一段明文后，以一种不可逆的方式将其转化成一段长度较短，位数固定的散列数据。

它有两个特点：（1）加密过程不可逆，意味着我们无法通过输出的散列数据倒推原本的明文是什么；（2）输出的明文与输出的散列数据一一对应，任何一个输入信息的变化，都必将导致最终输出的散列数据的变化。

在区块链中，通常使用SHA-256（安全散列算法）进行区块加密，这种算法的输入长度为256位，输出是一串长度为32字节的随机散列数据。

04.共识机制—工作量证明机制

当前主流的共识机制包括：工作量证明、权益证明、工作量证明与权益证明混合、股份授权证明、瑞波共识证明等。

重点了解比特币使用的工作量证明机制POW（Proof of Work )。POW的基本步骤：

（1）节点监听全网数据记录，通过基本合法性验证的数据记录将其暂存。

（2）节点消耗自身算力尝试不同的随机数，进行制定的哈希计算，并不断重复该过程直至找到合理的随机数。

（3）找到合理的随机数后，生成区块信息，首先输入区块头信息，然后是数据记录信息。

（4）对外部广播出新产生的区块，其他节点验证通过后，链接至区块链中，主链高度加一，然后所有节点切换至新区块后面继续进行工作量证明和区块产生。

每一个验证节点通过随机的散列运算，争夺区块链的记账权，避免双重支付，这一过程需要消耗电力、算力来完成，因此验证节点也称为“矿工”，计算过程称为“挖矿”。

挖矿的过程简单描述为：将交易集合到一个区块里——投入资源——解决问题——达成共识——保存完整账本的副本。

POW中，平均每10分钟有一个节点找到一个区块，一般情况下，需要6个区块的生成时间进行确认，因此一般交易在6个区块（1个小时）后被认为是安全确认且不可逆的。

05.时间戳

时间戳（timestamp），通常是一个字符序列，唯一的标识某一刻的时间。每个加盖时间戳生成的区块都独一无二。区块链中的时间戳从区块生成的一刻起就存在于区块链中，它对应的是每一次交易记录的认证，证明交易记录的真实性。时间戳是直接写在区块链中的，而区块链中已经生成的区块不可篡改，一旦篡改，生成的哈希值就会发生变化，从而变成一个无效的数据。

06.节点信任机制

在信息不对称的情况下，无需相互担保信任或第三方（所谓的中心）核发信用证书，采用基于互联网大数据的加密算法创设的节点普遍通过即为成立的节点信任机制：节点越多，需要的算力越强，超过51%的节点都通过，才能确立新区块。

07.非对称加密算法

我们经常听到的“公钥和私钥”，就是俗称的非成对加密方式，是对以前的对称加密方式（使用用户名和密码）的提高。

在区块链信息传递中，信息传递双方的公钥和私钥的加密与解密往往是不成对出现的。

信息发送者：用私钥对信息进行签名，使用信息接收方的公钥对信息加密。

信息接收方：用信息发送者的公钥验证信息发送者的身份，使用私钥对加密信息进行解密。

08.分布式网络

没有强制性的中心控制；次级单位具有自治的性质；次级单位之间彼此高度连接；点对点间的影响通过网络形成了非线性因果关系。

区块链的核心是分布式而不是去中心，分布式系统弱化了中心控制，而不是消灭了中心控制。

09.Merkle tree 梅克尔树结构

Merkle Tree，是一种树（数据结构中所说的树），是区块链的基本组成部分。虽说从理论上来讲，没有梅克尔树的区块链当然也是可能的，只需创建直接包含每一笔交易的巨大区块头就可以实现，但这样做从长远发展来看，可能最后将只有那些最强大的计算机，才可以运行区块链。

区块链有哪些应用？

区块链应用1、数字货币：

目前区块链技术最广泛、最成功的运用是以比特币为代表的数字货币。近年来数字货币发展很快，由于去中心化信用和频繁交易的特点，使得其具有较高交易流通价值，并能够通过开发对冲性质的金融衍生品作为准超主权货币，保持相对稳定的价格。

自比特币诞生以后，已经陆续出现了数百种的数字货币，围绕着数字货币生成、存储、交易形成了较为庞大的产业链生态。以比特币为例，参与机构主要可分为基础设施、交易平台、ICO融资服务、区块链综合服务等四类。

区块链应用2、泛金融应用：

区块链应用于金融领域有着天生的绝对优势，用互联网语言来说，这是区块链的基因决定的。主观来看，金融机构在区块链应用的探索上意愿最强，需要新的技术来提高运营效率，降低成本来应对整个全球经济当前现状。客观来看，金融行业市场空间巨大，些许的进步就能带来巨大收益。金融行业是对安全性、稳定性要求极高的行业，如果区块链在金融领域应用得以验证，那么将会产生巨大的示范效应，迅速在其他行业推广。在金融领域，除去数字货币应用，区块链也逐渐在跨境支付、供应链金融、保险、数字票据、资产证券化、银行征信等领域开始了应用。

区块链应用3、区块链 + 行业应用：

随着区块链技术在金融领域应用的不断验证，其技术优势在其他行业领域也逐渐体现出价值。目前，医疗健康、IP版权、教育、文化娱乐、通信、慈善公益、社会管理、共享经济、物联网等领域都在逐渐落地区块链应用项目，“区块链+”正在成为现实。