区块链原理

1. 区块链技术分享
区块链工作原理
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2. • 什么是区块链
• 区块链块结构
• 区块链工作原理
• 比特币交易过程
• 区块链上的资产
• 区块链解决的问题
• 区块链的弊端

3. 什么是区块链
• 为比特币而设计的一种特殊的数据结构。
• 基于密码学中椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）
来实现去中心化（P2P）的系统。
• 它由矿工通过挖矿活动来维护，交易者使用。

4. 什么是区块链
区块1 ...... 区块n 区块n+1

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• 区块链块结构
• 区块链工作原理
• 比特币交易过程
• 区块链上的资产
• 区块链解决的问题
• 区块链的弊端

6. 区块链块结构
版本号：4byte
父区块哈希：32byte
merkle root：32byte
时间戳：4byte
难度值：4byte
Nonce：4byte
包体：nbyte，存放按时间
戳顺序排列的交易信息。
交
易
计
数
器
：
1~9byte
包
大
小
：
4byte

7. 区块链块结构
• 父区块哈希：计算出的目前区块链中最后一个区
块头的哈希值。是形成链式结构的关键。

8. 区块链块结构
• Merkle root：由区块主体中所有交易的哈希值再
逐级两两哈希计算出来的一个数值。

9. 区块链块结构
• 难度值、nonce：难度值是一个特解区间，nonce
又称之为幸运数字。
• 包大小：目前每个包的大小被限制在1M之内
• 通过改变nonce值，并通过计算区块头SHA256值
来寻求满足要求的特解。

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• 区块链工作原理
• 比特币交易过程
• 区块链上的资产
• 区块链解决的问题
• 区块链的弊端

11. 区块链工作原理
• 区块链网络结构(目前的比特币网络)

12. 区块链工作原理
• 矿工的挖矿活动（mining）：全网所有矿工通过
计算区块头SHA256值寻求满足难度要求的特解，
来争取当前区块记账权的过程，并获取系统或交
易者的报酬。

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• 比特币交易过程
• 区块链上的资产
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• 区块链的弊端

14. 比特币交易过程
• A账户转1.23比特币给B账户
• 1、创建一条交易单，填入收款人B、付款人A、
1.23比特币来自于何处等信息。用B的公钥加密，
A的私钥签名。
• 2、把交易单广播到比特币P2P网络里（全网广
播最终所有人都可以收到）。
• 3、矿工把一段时间（平均10分钟）内收到的n
条交易记录（包括A转给B的）打包成一个区块。

15. 比特币交易过程
• 4、矿工算填好数据头，并计算区块头SHA256满
足难度要求的特解（通过改变区块头中的nonce
值，来反复计算区块头SHA256，直到找到一个
小于难度要求的的SHA256值）。
• 5、如果找到了合适的nonce值（靠运气&计算
力），则直接把该区块广播到P2P网络，请求其
他矿工确认。
• 6、其他矿工收到该请求则立即停下手头工作来
判定该区块是否合法（区块合法、A有足够的钱、
并且这笔钱没有支付给别人）。

16. 比特币交易过程
• 7、如果该区块合法，则未算出的矿工把该区块
添加到区块链的主链上，并舍弃自己之前的工作。
否则不予以确认，并继续工作。
• 8、B从P2P网络上不断收到确认信息，当B收到
的确认信息足够多时，就可以确定A的确发出了
这笔交易，之后B就可以自由使用这笔钱了。

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• 比特币交易过程
• 区块链上的资产
• 区块链解决的问题
• 区块链的弊端

18. 区块链上的资产
• 账户：一个账户就是一对公私钥。公钥广播给所
有人，私钥自己保管好。
• 私钥是账户的唯一凭证。
• 一个人的账户数量无限制。

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• 区块链解决的问题
• 区块链的弊端

20. 区块链解决的问题
• 去中心化
整个网络不再依赖某一个中心服务器。
• 解决去中心化之后的信任问题
通过数学原理解决信任问题，不需要信任任
何一个节点，但是结果可信。

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• 区块链解决的问题
• 区块链的弊端

22. 区块链的弊端
• 交易频率低（最高7笔每秒），不宜大规模应用。
• 区块链的体积会越来越大，最终导致拥有完整区
块链的节点会变少。
• 高能耗，每天矿工需要消耗非常高的电能来挖矿。
• 等待确认时间长，每一笔交易平均要等十分钟才
能有一个确认，一般要6确认之后才可靠。

23. 区块链Q&A
• 区块链记录了所有交易记录，体积不会变得越来
越大？
• 矿工们都在并行工作，加上网络延迟，区块链会
不会分叉？
• 区块链某个矿工擅自修改交易记录怎么办？
• 比特币会越来越多吗？

24. 区块链Q&A
• 比特币挖完之后矿工没奖励罢工了怎么办？
• 转账错了能撤销吗？
• 同一笔钱花给两个人怎么办？
• 为什么交易频率这么低？
• 这么多矿工随时加入退出，怎么控制生成块的速度
的？

25. 区块链Q&A

26. 谢谢