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区块链技术（P2）实现原理
基本的
区块链的基本原理并不难理解。 基本概念包括：
如果将区块链作为状态机，每笔交易都是一次改变状态的尝试，每一次共识产生的区块都是参与者对区块中交易引起的状态改变结果的确认
比特币中的区块链
客户端发起交易后，会向网络广播，等待确认。 网络中的节点会将一些等待确认的交易记录（另外还有前一个区块的哈希值等信息）打包，形成一个候选区块。 然后，试着想出一道难题（找到一个nonce串放入区块中，使得候选区块的哈希结果满足一定的条件（比如小于某个值））。 一旦该块被计算为格式合法，它就可以通过网络广播。 大家拿到提案区块，进行验证，发现确实满足约定条件，则承认该区块是合法的新区块，并加入链中。 当然在实现上会有很多细节。
区块链的抽象特征：比特币中的区块信息
哈希算法
默克尔树
底层数据的任何变化都会传递给它的父节点，一直传递到树的根
PoW 工作量证明
哈希问题是不可逆的。 因此，目前除了暴力计算外，还没有有效的算法可以解决。 反之，如果获得了满足要求的nonce，则意味着相应的算力已经按概率支付了。 谁的算力大比特币罚没后应如何处理，谁先解决问题的概率就大。 当掌握了整个网络一半以上的算力时，就可以从概率的角度来控制链在网络中的走向。 这也是所谓51%攻击的由来。
参与 PoW 计算竞赛的人将付出相当大的经济成本（硬件、电力、维护等）。 如果不是第一个被计算在内的“幸运儿”，这些成本就会被沉没。 这也保证了如果有人恶意破坏，会付出大量的经济成本。 也有一些设计试图将后面计算结果的人的算力按一定比例转换到下一轮比赛中。
超市支付需要排队，有些人可能不守规矩想插队。 超市管理员会检查队列，认为最长的队列是合法的，将不合法的分叉队列重新排队。 只要大部分人不傻，都会自觉地排在最长的队伍里。
SHA256D（区块头）< F（nBits）
矿业
比特币基于哈希率的共识机制称为工作量证明（PoW）。 目前还没有已知的启发式算法可以使哈希结果满足一定的条件，只能尝试暴力破解。 尝试的次数越多，被计算的概率就越大。 通过调整对哈希结果的限制，比特币网络将一个合法区块的平均计算时间控制在 10 分钟左右。 计算节点将获得区块内所有交易的管理费和协议发放的固定奖励费（目前为12.5个比特币，每四年减半）。 也称为采矿。
自然有人会问，是否可以进行恶意操作，破坏整个区块链系统，或者获取不法利益。 比如不认可别人的结果，拒绝别人的交易等等。其实是因为系统中的用户数量很大，用户默认只认可他见过的最长链。 只要不超过一半的用户协商，最终的最长链大概率是合法链，并且随着时间的增加，这个概率会越来越大。
闪电网络
比特币交易网络最受诟病的一点就是交易性能：全网交易速度为每秒7笔交易，远低于传统金融交易系统； 同时，等待 6 个区块的可信确认会导致大约 1 小时的延迟。 最后确认时间。
闪电网络的主要思想非常简单——将大量交易放在比特币区块链之外。
比特币的区块链机制本身提供了很好的可信保证，但是速度很慢； 另一方面，对于大量的小额交易，真的需要那么高的可信度吗？ 闪电网络使用智能合约来改善链下交易渠道。
有两个核心概念：RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）和HTLC（Hashed Timelock Contract）。 前者解决链下交易的确认问题，后者解决支付渠道问题。
RSMC
Recoverable Sequence Maturity Contract，中文可译为“可撤销序列到期合同”。 这个词很容易混淆，但是主要原理很简单，类似于储备机制。
我们首先假设交易双方之间存在一个“小额支付通道”（资金池）。 双方在“小额支付通道”中预存一部分资金，每次交易后，共同确认交易后的资金分配方案，同时签字作废旧版。 当需要提款时，将最终的交易结果写入区块链网络并最终确认。 可以看出，只有在提现的时候才需要区块链。
该方案的任何版本都需要双方签署并证明是合法的。 任何一方都可以随时提出提款，提款需要提供双方签署的资金分配方案（即必须是某笔交易的结果）。 在一定时间内，如果对方提交证明该计划之前实际上已经失效的证明（不是最新的交易结果），资金将被没收给成功的挑战者。 这样可以确保没有人可以撤回旧的交易结果。
另外，即使双方确认提款，最先提出提款的一方也会比对方晚到，鼓励大家尽可能在链外完成交易。
高温液晶显示器
小额支付通道通过Hashed Timelock Contract实现，中文意思是“带时钟的哈希合约”。 这实际上是一个限时传输。 其实很容易理解。 通过智能合约，双方约定转账方先冻结一笔资金，并提供哈希值。 如果有人可以在一定时间内提出一个字符串，哈希后的值将与已知值匹配（实际上是转账人授权收款人提款），然后将钱转给收款人。
一个不恰当的例子是，在一定时间内，知道某个码字（可以生成匹配的哈希值）的人可以获得指定的资金。
在推广步骤中，A要转账给C，C先发给A一个哈希值。 A可以先和B签订合同，如果你能在一定时间内告诉我一个暗语，我给你多少钱。 B然后跑去和C签合同，你把暗号告诉我，我给你多少钱。 C然后告诉B一个密语，B拿到B的钱后，再从A那里拿钱，最后的结果就是A把钱转给C。这样一来，A和C之间就好像形成了一个完整的虚拟“支付通道” .
HTLC的机制可以扩展到多人。 你可以想象它，你想象它之后你就可以理解闪电网络。
闪电网络
RSMC保证两个人之间的直接交易可以在链下完成，HTLC保证任意两个人之间的转账可以通过“支付”通道完成。 通过整合这两种机制，任何两个人之间的交易都可以在链下完成。
在整个交易过程中，智能合约扮演着重要的中介角色，而区块链则确保最终的交易结果得到确认。
现实中的比特币区块链
中本聪在创世区块中创建的第一个区块
区块链的分类
根据参与方不同，可分为公有（Public）链、联盟（Consortium）链和私有（Private）链。
公有链，顾名思义，任何人都可以参与使用和维护，典型的如比特币区块链，信息完全公开。
如果引入权限机制，则包括私有链和联盟链。
私有链受到中心化管理者的限制，只能供内部少数人使用，信息不公开。
联盟链介于两者之间。 几个组织共同努力维护区块链。 区块链的使用必须经过权限管理，相关信息将受到保护。 一个典型的例子是银联组织。
目前，公链会吸引更多社区和媒体的关注，但更多的商业价值应该在联盟链和私有链上。
根据不同的分类，我们可以看到区块链技术的三种典型应用场景：
定位功能一致性权限类型绩效代表
可信的数字货币
会计功能
工作量证明
没有任何
公链
降低
比特币
可信交易处理
智能合约
工作量证明、权益证明
没有任何
公链
受限制的
以太坊
有权限的事务处理
商业加工
多种，可插拔
支持
联盟链
可扩展
超级账本
误解
目前，对于区块链还存在很多误解。
首先，区块链不是数据库。 虽然区块链也可以用来存储数据，但它要解决的问题是多方互信。 单纯从存储数据的角度来看比特币罚没后应如何处理，其效率可能不高，笔者不建议将大量原始数据放在区块链上。
其次，区块链并不是要破坏现有技术。 区块链作为一种基于多项现有技术的新生事物，与现有技术的关系是一脉相承的。 它在解决多方合作和可信处理方面多了一步，但并不意味着它会彻底颠覆现有技术。 有商业模式。 长期以来，区块链的适用场景仍有待探索，必须与现有系统具有合作共存的关系。
概括
区块链是第一个试图做到可信和不可篡改的分布式记录系统。 它的出现让大家意识到，除了互联网等尽力而为的基础设施，我们还可以构建相互信任的基础设施。
像比特币这样大规模的长期自主运行的系统，也为区块链技术的应用开辟了更多的想象空间。 如果人与人之间的交易无法伪造，合同可以可靠地执行，世界会不会变得更美好？ 这是技术进步再次造福于人类发展。
不管这种去中心化的金融体系能否在现实中得到普及，在跨境交易和跨组织合作日益频繁的今天，已经有很多有意的尝试和借鉴。
再者，比特币只是基于区块链技术的金融应用（并直接嵌入区块链），区块链技术还可以带来更通用的算力。 Hyperledger和Ethereum也在尝试做类似的事情，基于区块链构建平台层，让其他人更容易基于该平台开发应用。
另外，区块链本身可以作为分布式存储，也可以作为分布式计算引擎。 可以想象，所有加入集群的设备都是计算引擎，每个人都为使用计算能力付费。 这不是意味着无处不在的计算吗？
有理由相信，随着更多商业应用场景的出现，区块链技术将在未来的金融和信息技术领域占据一席之地。
