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Go语言区块链开发实战

第1章区块链技术基础

知识要点

p1.1区块链的工作原理及底层技术

p1.2经典的区块链平台

1.1区块链的工作原理及底层技术

1.1.1分布式系统的概念

1.1.2什么是比特币系统

1.1.3共识算法和比特币的挖矿

1.1.4双花问题

1.1.5区块链技术赋予比特币价值

1.1.1分布式系统的概念

p所有的区块链应用都是分布式系统。

p所谓分布式系统是指建立在网络之上的软件系统。

p在分布式系统中一组独立的计算机按照统一的规则，

各司其职、密切配合，呈现给用户的是一个统一的整

体。就好像只有一个服务器一样。

p在大数据、云计算、物联网和本书所介绍的区块链技

术等领域中，分布式系统得到了广泛的应用。

1.1.2区块链技术的总体架构

“区块链”名词最早出现在中本聪的论文《比特

币：一种点对点式的电子现金系统》中。

（1）我们可以把每一台参与比特币系统的计算

机称为节点。

（2）每个节点将新交易收集到一个块中。

（3）节点可以创建链上的下一个区块，并使用

当前区块的哈希值作为新区块的“前一个哈希”

字段值。

区块链的示意图

区块链的架构设计

1．存储层

存储层主要实现区块链的存储功能，其中

涉及数据存储（存储格式、区块大小）和

加密算法等技术细节。

2．网络层

p实现分布式网络编程，涉及网络通信协议（点对点通

信）和共识算法等技术细节。

p共识算法包括比特币使用的工作量证明（PoW，谁的算

力大，就由谁记账）和以太坊采用的权益证明（PoS，

谁的股权多，就由谁记账）。在分布式系统中，还有

一个很常用的共识算法，就是投票，由节点投票形成

共识。

3．扩展层

扩展层是对经典区块链技术的补充和扩展。

企业级应用是区块链扩展层的一个主要的发展方向。

区块链技术发展的初期，应用场景多为公链应用，所

有人都可以选择参与。正因为这样，那时候很少有企

业愿意应用区块链技术。另外还有一个因素：就是没

有专门针对企业应用的区块链项目，而公链项目多需

要使用数字货币支付。数字货币的价值浮动太激烈，

企业很难控制项目的成本。

HyperledgerFabric

p以HyperledgerFabric为代表的实现完备权限控制

和安全保障的企业级区块链，可以解决企业间的信

用问题。产业链上下游的各环节之间，都可能发生

企业间的信息交互和配合，如果用传统的线下记账

方式，显然是低效的。很多企业都有自己的信息系

统，但是它们彼此隔离，形成一个个信息孤岛。打

通这些信息孤岛的成本是巨大的，而且同样存在彼

此之间的信任问题。联盟链由产业链中相关企业共

同开发建设，信息上链，不可随意修改，可以解决

企业间的信用问题。只要对相关企业做好科普工作

，就可以大大提高企业间配合的效率，打通一个个

信息孤岛，最终可以形成行业大数据。

4．应用层

p应用层主要负责实现区块链技术在生产、交

易、流通和社会生活中的应用。目前区块链技

术还处于科普和底层基础设施建设阶段。在这

一阶段完成之前，区块链技术大规模应用的条

件还不成熟。目前，比较经典的区块链应用包

括金融交易、存证、溯源、数字资产、公益（

慈善、众筹、…）等。

1.1.3加密算法

1．哈希算法

2．对称加密算法

3．非对称加密算法

4．国密算法

1．哈希算法

哈希是一个函数，它可以将不同长度的数据映射为固定长度的数据。

因此哈希函数又称为摘要函数，或者散列函数。

哈希算法最大待处理消息长度得到的摘要数据长度

128位的数据，表现为长度为32位的16进制字

MD5没有限制

符串

SHA1264位160位的数据

SHA-224264位240位的数据

SHA-256264位256位的数据

SHA-3842128位384位的数据

SHA-51