Bot量化分享：谈区块链

什么是区块链

狭义的区块链是一种链式数据结构，将数据块按照时间顺序依次组合起来，并在密码学上保证是不可篡改、不可伪造的分布式账本。

从广义上讲，区块链技术是利用区块链数据结构验证和存储数据，利用分布式节点共识算法生成和更新数据，利用密码学保证数据传输和访问的安全，利用自动化脚本。一种新的分布式基础设施和计算方法，用于使用由代码组成的智能合约对数据进行编程和操作。

区块链功能

1.去中介化。由于采用分布式记账和存储，系统中没有中心化的硬件或管理机构，任何节点的权利和义务都是平等的，系统中的数据块由具有维护功能的节点共同维护。系统。

2.开放性。系统是开放的，除了交易双方的隐私信息被加密，区块链的数据对所有人开放，任何人都可以通过开放的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明 。

3.自治。区块链采用基于共识的规范和协议（如一套公开透明的算法），使整个系统中的所有节点都可以在去信任的环境中自由、安全地交换数据，从而使对“人”的信任变为对“人”的信任。相信“人”。机器的信任，任何人为干预都行不通。

4.信息不可篡改。一旦信息被验证并添加到区块链中，它将被永久存储。除非可以同时控制系统中超过 51% 的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据是稳定的 高可靠性和可靠性。

5.匿名。由于节点之间的交换遵循固定的算法，数据交互是去信任的（区块链中的程序规则会判断活动是否有效），所以交易对手不需要通过公开身份让对方信任自己，对积累信用很有帮助

区块链分类：

根据区块链网络的中心化程度，区块链有三种不同的应用场景：

（1）对全网开放、没有用户授权机制的区块链称为公链；

（2）允许授权节点加入网络，并可按权限查看信息，常用于跨机构区块链，称为联盟链或产业链；

（3）网络中的所有节点都在一个机构的手中，称为私有链。

联盟链和私有链也统称为许可链，公链称为无许可链。

区块链的分类按照参与访问机制来划分，分为公链、联盟链和私链。

公链：

公链是指世界上任何人都可以读取和发送交易，交易可以得到有效确认，也可以参与共识过程的区块链。

概念：

公链，顾名思义，就是一个对所有人开放、任何人都可以参与的区块链。我们都熟悉的比特币就是其中的代表。公链完全去中心化，不受任何机构控制。账本是完全公开透明的，每个人都可以参与。

公链的数据，每个人都可以访问，比如比特币浏览器。每个人都可以发布自己的交易，等待写入区块链。公链共识过程的参与者，如矿工区块链出块速度，通过密码学和经济奖励来维护整个网络数据库的安全。公链项目包括比特币、以太坊等数字货币，以及大部分智能合约平台。

公链特点

优势：

1、保护用户免受开发者的伤害

在公链中，程序开发者无权干涉用户，因此区块链可以保护使用他们开发的程序的用户。

2、访问门槛低

任何技术能力足够的人都可以上网，也就是说只要有一台可以上网的电脑，就可以满足上网的条件。

3、默认暴露所有数据

尽管所有连接的参与者都隐藏了自己的真实身份，但这种现象相当普遍。他们通过宣传产生自己的安全性，每个参与者都可以看到所有账户余额和所有交易活动。

缺点：

(1）低吞吐量 (TPS)。

高去中心化和低吞吐量是公链不得不面对的困境。例如，最成熟的公链——比特币区块链——每秒只能处理 7 笔交易（根据每笔交易的大小为每秒 250 笔交易）。字节），在高峰期可以处理的事务数甚至更低。

（2）交易很慢。

低吞吐量必然带来缓慢的交易速度。比特币网络极度拥堵，有时一笔交易需要数天才能处理，并且需要数百笔转账费用。

公链系统存在的问题：

（1）激励问题：为了鼓励所有节点自发提供资源，维护全网，公链系统需要设计激励机制，保证公链系统持续健康运行。但是，比特币的激励机制中有一个“验证者”，即无权记账的节点支付算力验证交易而没有任何回报。

（2）效率和安全问题：比特币目前平均每10分钟产生1个区块，其PoW机制很难缩短出块时间。PoS可以相对缩短出块时间，但更容易分叉，因此交易需要等待更多的确认才能被认为是安全的。Gervais A 等人的实验得出的结论是区块链出块速度，在每个都有 30% 的算力的前提下，以太坊需要 37 个区块的确认才能达到 6 个比特币区块。安全级别 一般认为比特币中的区块经过6次确认后就足够安全了，大约需要1个小时，这对于大多数企业应用需求来说根本无法满足。

（3）公链面临的安全风险：包括来自外部实体的攻击（拒绝服务攻击、DDoS等）、来自内部参与者的攻击（冒名顶替者攻击、Sybil攻击、阴谋攻击等）和组件故障、算力攻击等

（4）隐私问题：目前公链上传输和存储的数据是公开可见的，仅通过“伪匿名”为交易双方提供一定程度的隐私保护。在业务中场景下，数据的暴露不符合业务规则和监管要求。

（5）确定性问题：一笔交易的确定性是指某笔交易是否会被纳入区块链，PoW等公链共识算法无法提供确定性”，只能是能够保证一定概率的近似。对于例如，在比特币中，2 小时后的交易最终确定性为 99.9999%，对于现有的工商业应用和法律环境来说，使用性较差。

联盟链：

联盟链仅适用于特定群体的成员和有限数量的第三方。它在内部指定多个预选节点作为记账人，每个区块的生成由所有预选节点共同决定。

概念：

联盟链只针对特定的组织或团体开发。参与区块链的节点是预先选定的，节点之间一般都有良好的网络连接。这样的区块链可以采用除工作量证明之外的其他共识机制。比如100家企业建立了某条区块链，规定70多家企业必须同意才能达成共识。联盟链可以实现节点之间的良好连接，只需很小的成本就可以维持运行，而且它的交易速度是块状的，信任度高，每个节点都不需要经过认证。此外，联盟链可以保护数据的安全。它的数据读取权限是分层的，外部和内部节点之间的权限，

简单来说，联盟链具有成本低、交易出块大、数据安全等特点。当然，因为联盟链的应用不会像公链那样广泛，所以认为只适用于特定的组织。联盟链被视为“部分去中心化”的代表。在一些联盟链中，每个人都可以查看和交易，但不能验证交易或发布智能合约。所有联盟链的规则由联盟链的创建者指定。

联盟链的特点：

1.部分去中心化

与公链不同的是，联盟链在一定程度上只属于联盟内部的成员所有，很容易达成共识，因为毕竟联盟链中的节点数量是非常有限的。

2.可控性强

公链是区块链一旦形成，就不可篡改。这主要是因为公链的节点一般都是海量的。比如比特币节点太多，区块数据几乎不可能被篡改，而联盟链，只要所有的大部分机构达成共识，区块数据就可以改变；

3.默认不暴露数据

与公链不同，联盟链的数据仅限于联盟内的机构及其用户有权限访问。

4.交易速度很快

与私有链一样，联盟链本质上是私有链。因此，由于节点不多，很容易达成共识，交易速度自然要快很多。

私链：

私有链的概念，系统权限由一定的组织机构控制，参与节点的资格将受到严格限制。私有链可以防止组织中的单个节点故意隐瞒或篡改数据，即使发生错误也能快速发现源头。目前，很多大型金融机构更倾向于使用私有链技术。

私有链的特点

优势：

1)交易非常快

私有链的交易速度可以比任何其他区块链更快，甚至接近非区块链的常规数据库的速度。这是因为即使是少数节点也具有很高的信任度，并且不需要每个节点来验证交易。

2)更好地保护隐私

私有链使该区块链上的数据隐私政策与另一个数据库中的数据隐私政策完全相同，无需处理访问权限并使用所有旧方式，但至少数据不会由任何人获得的网络连接公开拥有它。

3)交易成本大幅降低至零

私有链上的交易是完全免费的，或者至少非常便宜。如果一个实体控制和处理所有交易，那么他们不再需要为工作付费。

但是，即使交易的处理由多个实体完成，例如竞争银行，出于同样的原因，它们可以如此快速地处理交易，因此费用仍然非常小；它不需要节点之间的完全协议，因此很少有节点需要为任何一笔交易工作。

4)有助于保护其基本产品免受损坏

正是这一点使得银行等金融机构在当前环境中拥抱私有链，银行和政府在管理其产品方面拥有既得利益，用于跨境贸易的国家法定货币仍然有价值。

缺点：

区块链是建立社会信任的最佳解决方案，“去中心化”是区块链的核心价值。由组织或机构控制的私有链不同于“去中心化”的概念。如果过于中心化，与其他中心化数据库没有太大区别。

总结：

区块链技术的发展受到业内人士的广泛青睐。区块链的应用已经从最初的纯数字货币过渡到更广泛的应用领域，并渗透到社会的诸多领域，如身份验证、跨境支付、文件存储、物联网等，其中其中金融领域是最成熟、应用最广泛的领域。

随着应用场景的要求越来越复杂，区块链技术也越来越复杂，现在混合链开始出现，其特点是系统中所有节点权限不同，部分节点只能查看部分区块链数据，有的节点可以下载完整的区块链数据，有的节点负责参与记账等。混合链可能同时具有公链、私链和联盟链的优势，但它是发展难度较大，将是未来区块链技术发展的方向之一。无论是公链、私链、联盟链还是混合链，都没有绝对的优势或劣势。

作为当下最热门的技术之一，区块链技术值得更多的时间和精力去研究和研究。

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