现代软件系统主要采用两种架构：去中心化架构与中心化架构中心化系统中一个中心化模块连接了其他所有的模块，而去中心化系统没有中心节点，从而无法进行节点间的协调与控制。 去中心化系统的优势 建立在多台计算机之上的去中心化系统主要具有如下优势：计算能力更强计算能力表现为系统中所有互联计算机的能力之和成本更低一台超级计算机的搭建、维护与运营成本会远远高于相同能力的去中心化系统可靠性更好一个计算机节点奔溃，整个系统依然可以工作，影响微乎其微，因为其他节点可以接替坏节点的工作自增长去中心化系统的计算机能力可以通过加入新的计算机来提升 去中心化的劣势 安全性计算任务需要直接在网络上进行通信协调与数据传递...

使用两种方法来对软件系统进行分割： 应用层与实现层 功能性与非功能性 对软件系统按照用户需求和内在技术原理划分，实际就是区分应用层与实现层 应用层是从用户需求出发的 实现层本质上是技术性内容 系统的功能性是考虑系统能做什么，非功能性是指系统做的怎么样功能性比如播放音乐，拍摄图片等非功能性比如有一个好看的界面，快速运行的软件等类比英语语法，一个人走快走慢走都是走，但是走的快慢不一样所以表现的就不一样走是动词，快慢是副词，所以功能性特征与动词类似，非功能性特征与副词类似 完备性是非功能性特征，也非常重要 数据完备性：软件系统中的数据要完整、准确且无冲突 行为完整性：软件系统要可顺...

检测数据改变 改变交易数据的内容 改变默克尔树的哈希引用 替换一笔交易 改变默克尔树的根 改变对区块头的引用 将新的交易数据添加到区块链数据结构的步骤 创建一个包含所有交易数据的默克尔树 创建一个包含上个区块头的哈希引用与新交易数据的默克尔树的根的新区块头 创建新区块头的哈希引用 想要改变区块链上一个区块内的交易数据，需要从需要改动的地方向后依次改动哈希引用，一直修改完整条区块链上最新区块中的哈希引用为止 区块链数据结构对数据修改的高敏感度是哈希引用这一特征决定的

区块链利用其对修改的敏感性来保证让历史交易记录不被篡改 让历史交易记录不可变的三个要素 以对的方式存储历史交易记录，并让对任何交易记录的更改都变得十分醒目且引人注意 强制加入修改历史交易记录需要重新编写大部分历史交易记录的要求 使更改记录的成本变得很高很高 将新区块添加到区块链数据结构的过程，需要的计算成本并不高，仅仅需要向新区块头增添指向当前区块的哈希引用，并将其作为区块链新的末端 为使添加新区快的成本增加，需要考虑以下几点 区块头的哈希引用 计算每个区块头的哈希引用必须要有以下数据：包含交易数据的默克尔树的根前一个区块头的哈希引用哈希难题的难度等级开始解决哈希难题的时...

区块链的主要冲突 透明度与隐私（读取区块链数据的操作）一方面需要透明度来明确所有权，另一方面系统用户又需要有一定的隐私 安全与速度（向区块链写入数据的操作）哈希难题的解决减慢了新交易数据被添加到区块链中的速度。一方面需要根据耗时的工作量证明算法来确保历史交易记录的安全，另一方面又面临着用户对速度及系统可扩展性的要求 根据那些节点有权读取区块链数据结构或者创建新交易来区分区块链 向所有节点授予读取权限以及创建新区块权限的为公有链 向预先选定的一组节点授予有限读取权限以及创建新区块权限的为私有链 基于写入权限的授予情况区分区块链 向所有节点授予写入权限的无须许可的区块链。任何节点都可以...

目标 区块链可看作纯粹用于实现所有权管理的分布式点对点系统，由独立的计算机组成，旨在维护存储着完整历史交易记录的账本 本讲的目标就是确保组成这个点对点系统的独立计算机知晓交易的存在，并且能自己维护历史交易记录 挑战 如何让系统中的所有节点在中心节点不存在的情况下接收到所有交易信息 节点沟通的目的 确保现有连接有效 建立新的连接 分发新的信息 一个使用互联网作为沟通媒介的点对点系统具有以下特点 1、计算机通过互联网相连接2、每台计算机都能通过独特的地址进行辨别3、每台计算机都能在任意时间与系统断开中重新建立连接4、每台计算机都能独立维护与其保持连接的一系列对等节点5、节点之间相互沟通...

点对点系统相对于中心化系统的优势在于前者直接在交易双方之间进行交互，不通过中间人，因此处理时间低，成本低 点对点系统 由若干节点（PC）组成的分布式软件系统，系统中单一节点的计算资源（比如CPU处理能力、存储容量）可直接被其他节点调用。所有用户的计算机均为计算机资源的供应者与提供者。 点对点系统的架构 点对点系统是分布式计算机系统，由共享计算机资源的各个节点组成。中心化系统通过维护中心节点以促进系统成员之间的交互，同时维护不同节点提供的服务目录，或执行节点的查找和标识等任务。完全分布式的点对点系统可使用区块链技术来实现和维护系统的完备性。 完全去中心化的点对点系统可以取代中心化系统下靠...

满足并且确保完全去中心化系统的完备性，最重要的以下两个条件： 了解系统中的节点数目 了解节点的可信任程度 两个主要的点对点系统的完备性威胁： 技术性故障 恶意节点：部分节点会出于私利而剥夺整个系统，或占据整个系统的主要资源

区块链的定义: 数据结构的名称 算法的名称 完整技术方案的名称 普通应用场景下完全去中心化点对点系统的概括性术语：利用区块链技术方案实现完全去中心化点对点分布式账本系统的方法 临时定义 区块链是一个完全分布式的点对点账本系统，其利用一个特殊算法，实现对区块内信息生成顺序的协调，并使用加密技术对区块数据进行连接，从而确保了系统的完备性。

区块链可以用来管理和区分所有权 所有权证明三要素 对所有者的证明 对事物被拥有的证明 提供一个所有者与事物之间的连接 区块链是一个能够被任何人访问，拥有类似账本功能的巨大去中心化点对点系统，也可以将它理解为一个去中心化的账本 区块链算法确保了单个节点在每一次投票之后，能够同步到同一个状态系统的完备性是系统具备提供真实且正确所有权描述的关键 完全去中心化点对点账本系统的完备性，是其进行正确的所有权证明并且确保只有合法所有人才能够进行资产转移的坚实基础。

三种含义 复制数字产品引起的问题去中心化的点对点分布式账本种可能存在的问题完全分布式点对点系统种违反完备性的一个例子 双花问题可以看作是去中心化点对点系统中数据一致性的问题

区块链是一种数据结构 区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式 区块链（Blockchain），是比特币的一个重要概念，它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。 区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。 区块链主要解决交易的信任和安全问题 区块链主要解决交易的信任和安全问题，提出了四个技术创新： 第一个叫分布式账...

区块链涉及软件工程和计算机科学中的多种技术，如哈希引用，数据结构，数据存储，加密学，网络结构，点对点通信，哈希难题等 区块链扩展性的提高需要集中研究网络传输效率、存储、数据的使用和共识算法 从技术角度看，智能合约就是使用特定的编程语言写在区块链里的自治计算机程序 能在区块链上运行代码意味着可以在上面构建应用，而不是简单地用来存储数据 需要意识到智能合约在区块链上并不是指不同交易方之间的合同，而是指区块链上管理和执行合同的一段代码 区块链的主要发展方向 去中介化 自动化 标准化进一步加强交易的标准化 流水线处理商业流程变得更加透明和流水线化 提高处理速度 降低成本 信任协议和共识区...

区块链的特征 区块链是一种分布式点对点数据存储系统，具有以下特征： 不可更改 仅可追加数据 有序 具有时间戳 开放和透明 安全（识别、认证和授权） 一致性 通用型应用场景 存在证明证明数据的存在（包括专利注册，比如专利中的品牌名称的保存、执照编码、互联网中电子邮箱地址的保存） 非存在证明为了证明特定的账目或物品不存在（如用于投诉记录、罚款或判决的保存） 时间证明区块链的时间戳特征，可以用于追踪事件发生的顺序，如生活中快递追踪、支付追踪、竞拍开始和结束流程的追踪和预测管理等场景 顺序证明借助区块链中区块有顺序的特征，在资源按照统一标准进行分配时很重要，如大学证书、专利号等 身份证明用来...

区块链的缺陷主要是 缺乏隐私所有交易细节，比如货物数量以及转账金额、涉及的账户，还有转账时间等信息所有人都可以查到，因此缺乏隐私成为了区块链的一个缺陷 安全模式账户私钥被故意泄露则这个独立账户的安全性无法保证。除了使用非对称加密，区块链未采用其他安全措施能防止用户丢失或泄露私钥 延展性的限制在新区块添加时，需要解答哈希难题，采用这一措施的代价就是交易处理速度的下降，在高处理速度、高延展性、以及高吞吐量环境的应用中，限制了延展性 高成本工作量成本极高，包括电力时间的投入。成本高低取决于哈希难题的难度。 隐藏的中心化属性原本数量庞大且成员多样化的节点会演变为小部分由企业控制的节点。因为他们能够...

区块链中的技术概念及其作用和类比

奖励和惩罚作为两种使系统中的节点能够有序验证交易的力量，可以使节点选出聚集最多计算量的权威链，是通过交易手续费和区块奖励来实现的 给予节点验证和添加添加新区块奖励的支付工具的影响 对系统完备性的影响用于补偿维护系统完备性的支付工具直接影响到区块链本身的可信度 系统开发度支付工具引入的限制性会抵消系统的开放性 系统分布式特征如果由一个中心化的机构来控制和管理用于补偿节点的支付工具，会抵消整个系统的分布式特性 系统设计哲学一个分布式点对点系统如果因为使用一种补偿节点的支付工具而抵消了其主要的价值，怎么能被认为是可信的，这就产生了矛盾，即设计哲学问题。 用于补偿节点的支付工具的理想属性 ...

系统中的任一节点都在检查一个新的区块（这个区块是由另一个节点或者努力成为下一个创建新区块的节点创建的） 在无中央控制或者协调因素存在的独立行动个体之间达成的协议称为分布式共识，是完全分布式点对点系统中成员之间达成的一种协议 最长链标准 基于包含最多区块的区块链代表付出最多计算量的设想。用最长链标准很明显可剔除最短的那条链，然后此标准也不会产生一个明确的结果。 区块链并不是一条笔直的链，有分支。分支代表了交易记录中各种有冲突的版本，但是基于最长链标准，所有节点都可以最终确定相同的历史交易记录 最重链标准 每条链花费的计算量可以通过其添加的所有区块的难度级别来衡量，可以通过使用区块头包含的哈...

目标 在确保真实性的前提下，允许每个人在历史交易记录中添加新的交易记录 挑战 在保持系统开放的同时，还要确保新添加交易的有效性 解决方案 为了确保唯一有效的交易被添加到系统中，所有节点都必须承担监督者的职责。既奖励其他对等节点添加有效交易，又需要发现对等节点添加的无效交易。因此，系统中的所有节点都有动机来正确处理交易，同时监督并且指出其他节点的错误 区块链算法负责管理节点处理新交易和区块的方式。规则与流程的基本构成如下：1、验证规则：区块链算法的最终目的是确保区块链数据结构中仅仅包含有效的区块。有效区块由有效交易数据和有效区块头组成。数据有效性评估基于两种规则： 交易数据的验证规则：...

区块链是一种数据结构 区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式 区块链（Blockchain），是比特币的一个重要概念，它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块。 区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。 区块链主要解决交易的信任和安全问题