區塊鏈--一種分布式基礎架構與計算范式
驗證與存儲數據：塊鏈式數據結構
生成和更新數據：分布式節點共識算法
保證數據傳輸和訪問安全：密碼學
編程和操作數據：自動化腳本代碼組成的智能合約
狹義來講是一個分布式賬本（分布式數據庫）
概念
--一個分布式的鏈接賬本，每個賬本就是一個區塊
基於分布式的共識算法來決定記賬者
賬本內交易有密碼學簽名和哈希算法保證不被修改
當前賬本有上一個賬本的哈希值，賬本之間的鏈接保證不可篡改
所有交易可追溯
特點
1.去中心化
2.去信任（數字簽名技術進行驗證）（數據透明，用戶匿名）
3.集體辯護（系統中所有人共同參與維護工作）
4.可靠數據庫（每個節點都擁有完整數據庫拷貝，除非能控制整個網絡中超過51%結點同時修改）
區塊鏈分類
以參與方式：
公有鏈/非許可鏈
（任何人均可自由參加，自由接入網路，不受控制，一般適合於虛擬貨幣，面向大眾電子商務，會聯網金融，如比特幣和以太坊）
聯盟鏈/許可鏈
（加入和退出需聯盟授權，讀寫權限和參與記賬權限按聯盟規則來制定，整個網絡由成員共同維護，適合於機構間的交易，結算和清算。例：銀行間業務，將各家銀行的網關點作為記賬節點，當網絡上有超過2/3的節點確認一個區塊時，該區塊記錄的交易將得到全網確認；有40多家銀行參與的區塊鏈聯盟R3和Linux基金會支持的超級賬本（Hyperleder）項目屬於聯盟鏈架構）
私有鏈（企業內部，權力完全控制在一個組織中，如企業數據庫管理，審計）
以鏈與鏈的關系：
主鏈
側鏈（側鏈是用於確認來自於其他區塊鏈的數據的區塊鏈，可增強區塊鏈的隱私保護通過雙向掛鈎（TwoWay Peg）機制使比特幣，Ripple幣等多種資產在不同區塊鏈上以一定的匯率實現轉換）
區塊鏈產業鏈
基礎網絡層（數據層+網絡層）
中間協議層（共識層+激勵層+合約層）
應用服務層（可編程貨幣+可編程金融+可編程社會）
具體：
數據層：底層數據區塊鏈，數據加密，時間戳等
網絡層：分布式組網機制，數據傳播機制，數據驗證機制
共識層：網絡節點的各類共識算法
激勵層：將經濟因素集成到區塊鏈體系中，包括經濟激勵的發行機制和分配機制
合約層：各類腳本，算法，智能合約 （是區塊鏈可編程性的基礎）
數據層：
區塊=區塊頭+區塊體
區塊體：只負責記錄前一段時間內的所有交易信息
區塊頭：封裝當前的版本號，前一區塊地址，時間戳（精確到秒），隨機數（記錄解密該區塊相關的數學題和答案的值），當前區塊的目標哈希值，Merkle數的根值信息 （即大部分功能都有區塊頭實現）
概括：區塊≈交易信息+前一個區塊形成的哈希散列，隨機數
隨機數：交易達成的核心，所有礦工結點競爭計算隨機數的答案，最快得到答案的結點生成一個新的區塊，並廣播到所有節點進行更新，如此完成交易
- 哈希函數
哈希函數可將任意長度的資料經由Hash算法轉換為一組固定長度的代碼，原理是基於一種密碼學上的單向哈希函數，這種函數很容易被驗證，但是卻很難破解。通常業界使用y =hash(x)的方式進行表示，該哈希函數實現對x進行運算計算出一個哈希值y。
常使用的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256、SHA-384及SHA-512等。
- Merkle樹
Merkle樹是一種哈希二叉樹，使用它可以快速校驗大規模數據的完整性。在區塊鏈網絡中，Merkle 樹被用來歸納一個區塊中的所有交易信息，最終生成這個區塊所有交易信息的一個統一的哈希值，區塊中任何一筆交易信息的改變都會使得Merkle 樹改變。
- 非對稱加密
非對稱加密算法是一種密鑰的保密方法，需要兩個密鑰：公鑰和私鑰。
公鑰與私鑰是一對，如果用公鑰對數據進行加密，只有用對應的私鑰才能解密，從而獲取對應的數據價值；如果用私鑰對數據進行簽名，那么只有用對應的公鑰才能驗證簽名，驗證信息的發出者是私鑰持有者。
因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法叫做非對稱加密算法，而對稱加密在加密與解密的過程中使用的是同一把密鑰。
網絡層：
- P2P網絡
P2P網絡（對等網絡），又稱點對點技術，是沒有中心服務器、依靠用戶群交換信息的互聯網體系。與有中心服務器的中央網絡系統不同，對等網絡的每個用戶端既是一個節點，也有服務器的功能。
P2P網絡其具有去中心化與健壯性等特點。
共識層：
- 共識機制
共識機制，就是所有記賬節點之間如何達成共識，去認定一個記錄的有效性，這既是認定的手段，也是防止篡改的手段。目前主要有四大類共識機制：PoW、PoS、DPoS和分布式一致性算法。
PoW機制，也就是像比特幣的挖礦機制，礦工通過把網絡尚未記錄的現有交易打包到一個區塊，然后不斷遍歷嘗試來尋找一個隨機數，使得新區塊加上隨機數的哈希值滿足一定的難度條件。找到滿足條件的隨機數，就相當於確定了區塊鏈最新的一個區塊，也相當於獲得了區塊鏈的本輪記賬權。礦工把滿足挖礦難度條件的區塊在網絡中廣播出去，全網其他節點在驗證該區塊滿足挖礦難度條件，同時區塊里的交易數據符合協議規范后，將各自把該區塊鏈接到自己版本的區塊鏈上，從而在全網形成對當前網絡狀態的共識。
優點：完全去中心化，節點自由進出，避免了建立和維護中心化信用機構的成本。只要網絡破壞者的算力不超過網絡總算力的50%，網絡的交易狀態就能達成一致。
缺點：目前比特幣挖礦造成大量的資源浪費；另外挖礦的激勵機制也造成礦池算力的高度集中，背離了當初去中心化設計的初衷。更大的問題是PoW機制的共識達成的周期較長，每秒只能最多做7筆交易，不適合商業應用。
總結自:
https://www.cnblogs.com/skyme/p/8717535.html