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区块链（比特币、数字货币）概念、原理、技术和应用
- by wittx 2023-07-12
区块链(Blockchain)，通俗来说它是通过密码学链接，不断增长的记录链表。
区块链的第一个广泛应用是比特币（Bitcoin），现在也在支付领域、发票领域、竞猜（彩票）领域和数字货币进行应用探索。
本文尝试从区块链的过程机制、结果机制、安全机制等三个方面系统地阐述区块链的原理。
首先，介绍了区块链的概念、区块链的起源、区块链的分类等区块链的基础知识。
其次，从 p2p网络、共识机制、激励机制、智能合约等方面阐述区块链的过程原理；从开放、分布式存储、不可修改等方面阐述区块链的结果原理；从地址化、加密化等方面阐述区块链的安全原理。
然后，介绍了区块链支付、区块链发票、区块链竞猜（彩票）等区块链的应用。
最后，从区块链的启示，区块链的边界，区块链的未来等对区块链进行总结。
本文主要目录如下：
1. 区块链基础
1.1. 区块链的概念
1.2. 区块链的起源
1.3. 区块链的分类
2. 区块链原理
2.1. 区块链的过程原理
2.1.1. p2p网络
2.1.2. 共识机制
2.1.3. 激励机制
2.1.4. 智能合约
2.2. 区块链的结果原理
2.2.1. 开放
2.2.2. 分布式存储
2.2.3. 不可修改
2.3. 区块链的安全原理
2.3.1. 地址化
2.3.2. 加密化
3. 区块链应用
3.1. 区块链支付
3.2. 区块链发票
3.3. 区块链竞猜（彩票）
4. 区块链总结
4.1. 区块链的启示
4.2. 区块链的边界
4.3. 区块链的未来区块链时代，你做什么最有利？
接下来咱们一起走进区块链（比特币）的世界。
直接上PPT。
区块链（比特币）的基础、原理、机制和应用 1. 区块链基础
区块链基础 1.1. 区块链的概念
什么是区块链？
先看生活中的铁链，一个个铁环形成一个链条。
区块链的概念 再想想结婚这个事情，怎样才成为一个合法夫妻？
结婚 VS 区块链 所以，区块链(Blockchain)是通过密码学链接，不断增长的记录链表。
区块链(Blockchain)是通过密码学链接，不断增长的记录链表 更多关于区块链密码学（ECC椭圆曲线密码学）内容可以参考：
区块链的链接图如下所示：
区块链的链接图 真实的区块如下图所示：
真实的区块 1.2. 区块链的起源
2008年11月1日，中本聪（Satoshi Nakamoto） 在论文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》中正式提出比特币，这是区块链的理论基石。
区块链的起源 Blockchain真正被独立提出来是2015年，较广泛认可是在2016年。
2015年Gartner成熟度曲线 VS 2016年Gartner成熟度曲线 上图的左边展示的是2015年Gartner成熟度曲线，曲线上还没有区块链技术。
上图的右边展示的是2016年Gartner成熟度曲线，区块链已经处在这个顶端了。
更多区块链趋势内容可以参考：
区块链的发展过程如下：
区块链大概发展过程 1.3. 区块链的分类
通常，区块链可以分成公链、联盟链、私链三种。
区块链的分类 公链、联盟链、私链的概要对比如下表所示：
公链、联盟链、私链的概要对比 2. 区块链原理
区块链原理的目录 生活中，我们有中心化、中介化、不公开、不透明、信息泄漏等痛点。
本文也是基于过程、结果、安全这个框架进行组织的。
生活中，我们有中心化、中介化、不公开、不透明、信息泄漏等痛点 2.1. 区块链的过程原理
从 p2p网络、共识机制、激励机制、智能合约等四个方面阐述区块链的过程原理。
区块链的过程原理 接下来介绍区块链的过程机制。
举个区块链过程的例子。
区块链过程的例子 2.1.1. P2P网络
区块链的P2P网络机制如下：
区块链的P2P网络机制 区块链网络有很多种，纯P2P网络如下图所示：
纯P2P网络 P2P混合网络，即去中心化网络如下：
P2P混合网络，即去中心化网络 2.1.2. 共识机制
区块链的共识机制如下：
区块链的共识机制主要有POW、POS、DPOS等三种，具体对比如下表所示：
POW、POS、DPOS共识机制对比 共识机制的价值：保障一致性；维护“法律”。
共识机制的价值：保障一致性；维护“法律” 2.1.3. 激励机制
区块链的激励机制如下：
区块链的激励机制 可以看看中国股市与区块链币市的对比。
中国股市与区块链币市的对比 2.1.4.智能合约
区块链的智能合约机制如下：
区块链的智能合约机制 智能合约的内部运行机制如下图所示：
智能合约的内部运行机制 2.2. 区块链的结果原理
从开放、分布式存储、不可修改等三个方面阐述区块链的结果原理。
区块链的结果原理 接下来介绍区块链的结果机制。
区块链，由于开放，所以外部可信；由于分布式存储、不可修改，所以内部可信。
2.2.1. 开放
以太坊的开放流程如下图所示：
以太坊的开放流程 区块链开放的价值
区块链开放的价值 2.2.2. 分布式存储
什么是区块链分布式存储？
各节点有独立数据，各结点有完整数据。
分布式存储 2.2.3. 不可修改
传统的数据库可以进行增删改查操作，但区块链智能进行写入、查询操作，不能进行删除、修改操作。
区块链的不可修改 2.3. 区块链的安全原理
接下来从地址化、加密化等两个方面阐述区块链的安全原理。
简单说安全就两个方面：对内防欺骗，对外防攻击。
区块链的安全原理 2.3.1. 地址化
区块链的地址化如下：
区块链的地址化 2.3.2. 加密化
区块链的加密化如下：
区块链的加密化 关于区块链的椭圆曲线加密机制的详情可以参考：《ECC椭圆曲线密码学的原理、公式推导、例子、Python实现和应用》
RSA与ECC加密的对比如下：
RSA与ECC加密的对比 到此，基于区块链的过程机制、结果机制、安全机制，可以解决我们生活中的中心化、中介化、不公开、不透明、信息泄漏等痛点。
所以，区块链的核心价值是提高效率、公开透明、保护隐私。
区块链价值：提高效率、公开透明、保护隐私 从区块链的过程机制、结果机制、安全机制等方面阐述区块链信任机器的思想，得到区块链是基于过程、结果的信任机器结论。
区块链是基于过程、结果的信任机器结论 3. 区块链应用
区块链在支付、发票、竞猜等领域有很多实际应用。
区块链应用 3.1. 区块链支付
支付是区块链的主要应用场景之一，特别是跨国支付，由于受国家地域限制、政策限制，实时流动性差，手续费高。
区块链支付 区块链跨境汇款的原理如下图所示：
区块链跨境汇款的原理 传统支付与区块链支付对比如下：
传统支付与区块链支付对比 区块链跨境汇款的优势如下图所示：
区块链跨境汇款的优势 区块链下，支付（特别是跨境支付）减少中间环节，提高效率，降低支付成本。
区块链支付优势如下表所示：
区块链支付优势 - 成本低——支付成本低
- 效率高——实时更新、资本流动快
- 安全——有利于隐私保护
- 透明——各方信息一目了然
3.2. 区块链发票
发票是区块链的典型应用场景之一。
区块链发票 传统发票与区块链发票的报销流程对比如下图所示：
传统发票与区块链发票的报销流程对比 传统发票报销过程复杂，报销结果不公开、不透明。
公司要施行区块链发票，会触动谁的利益呢？哈哈。
区块链下，消费即报销，报销即到账，极大提高发票报销效率。而且，报销结果公开、透明。
即区块链发票的优点如下：
区块链发票的优点 - 国家——全面监督
- 企业——节省成本
- 商家——提高效率
- 个人——节省时间
3.3. 区块链竞猜
彩票，竞猜是区块链的又一个典型的应用场景之一。
区块链竞猜 传统竞猜和区块链竞猜的对比如下图所示：
传统竞猜和区块链竞猜的对比 区块链竞猜提高竞猜效率，构建可信竞猜平台。
我们基于区块链开发了一个竞猜APP，数字魔法。
区块链竞猜APP：数字魔法 区块链竞猜的价值如下图所示：
区块链竞猜的价值 - 平台价值
提高竞猜效率；降低竞猜运营成本。
- 用户价值
返奖率高，返奖快；可信竞猜平台。
4. 区块链总结
从区块链的启示，区块链的边界，区块链的未来等对区块链进行总结。
区块链总结 4.1. 区块链的启示
区块链的产业生态体系图如下：
区块链的产业生态体系 区块链的启示：组合创新、跨领域通才。
区块链的启示：组合创新、跨领域通才 4.2. 区块链的边界
区块链的一次确认过程如下图所示：
区块链的一次确认过程 区块链的边界如下图所示：
区块链的边界 4.3. 区块链的未来
把握区块链（比特币）的发展趋势，有利于你更好把我区块链世界的机会，比如区块链金融、区块链应用、区块链技术等等。高德纳(Gartner)技术成熟曲线（Gartner Hype Cycle）是非常重要的技术发展趋势风向标。
下图是2017年、2018年的Gartner区块链（比特币）的发展趋势。
区块链的未来 左图来源：Top Trends in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies, 2017
右图来源：5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies, 2018
总结：
区块链时代，你做什么最有利？
区块链的本质是基于过程、结果、安全的信任机器。
宏观上看，区块链也是是一种技术、一种机制，一种思想。
本文尝试从区块链的过程机制、结果机制、安全机制系统阐述区块链信任思想，得到区块链的本质是基于过程、结果的信任机器结论。
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