Ⅰ 【区块链工具百宝箱26】如何设置TradingView的相对强弱(RSI)技术指标
承接上篇，还是竹三七的那位高手师兄，他在2015股灾中全身而退，在2017年比特币高位全部套现，是个传奇人物。师兄分享了野顷成交量「价升量增、价跌量减」的诀窍。就像昨天有读者留言「如果交易所刷量，成交量作假」怎么办？竹三七当时也是如是问。
师兄摇摇白扇，「成那就用相对强弱（RSI）技术指标！RSI是不骗人的指标！」
《区块链工具百宝箱》面对小白用户，让大家知道有哪些工具可以使用，在哪些场景下使用。
币圈常见的三种赚钱方式：炒币、搬砖、挖矿。现在是「炒币篇」。
Relative Strength Index (RSI) ，相对强度指数。是根据特定时期内上涨点数和涨跌点数之和的比率制作出的一种技术曲线，RSI能够反映出市场在特定时期内的是否景气。RSI最早由威尔斯.威尔德（Welles Wilder)应用于期货买卖，后来被广泛用于股票市场的短线投资，短线差价操作。
RSI已被证明是可行的预测价格变动的指标。
计算公式
RSI = (近期涨幅平均值 / (近期涨幅平均值 + 近期跌幅平均值))x100
计算步骤如下：
近期涨幅平均值 = （2+1+2+4）/ 6 = 1.5
近期跌幅平均值 = （1+2）/ 6 = 0.5
RSI = （1.5/(1.5+0.5)）* 100 = 75
RSI通过指数的涨跌大小来分析测量多空双方买卖力量的强弱程度，从而推测未来价格变动方向。
常用的走势分析 如下 ：
1、根据RSI值的大小来判断行情
根据威尔德（Wilder）的观点，任何超过70的数字都应被视为超买，任何低于30的数字都应视为超卖。
30至70之间的RSI被认为是中性的，RSI约为50表示“ 没有趋势 ”，市场买卖力量均衡，处于盘整期。
但是一些交易商认为，Wilder的超买/超卖范围太宽，并选择改变这些范围。例如，对于变化剧烈的市场，比如币市，可以规定80以上超买，20以下为超卖**。即：
当RSI值>80时，表明市场已经出现超买现象，随时会因为买势减弱而使得币价下跌，操作上一般为逢高逐步减仓。
当RSI值<20时，表明市场已经出现超卖现象，价格距离底部不远，随时会因为买盘介入而使得币价回升。
当然，这个数值，完全由交易者自行决定。
2、根据短期（比如5日）和长期（比如10日）两条RSI曲线来判断行情
当短期天数的RSI>长期天数的RSI时，属于多头市场；
比如：
当短期RSI在20以下止跌回稳，并上穿长期RSI时，技术上称”黄金交叉”，视为”买进信号”。
当短期RSI在80以上，进入超买区，显示出多方力量远远大于空方力量，当然也显示目前市场过热，差拦随时可能多翻空。
当短期天数的RSI<长期天数的RSI时，则属于空头市场；
比如：
RSI的值在50以下为弱势，总趋势向下。
如果短期RSI突然掉头下穿长期RSI，技术上称”虚脊胡死亡交叉”，视为”卖出信号”。
还有价格与RSI的差异，趋势确认等等用途，本文就不详述了。
步骤如下：
第一步、选择我们昨天保存的 BTCUSD图表（点击查看文末【如何保存、再次打开图表】 。
第二步、添加指标。打开【指标】搜索【RSI】，点击添加。
页面会显示RSI。点击RSI旁边的x，会移除RSI。
点击右侧的三角符号，可以上移到Vol（成交量）的上方。
点击双三角的符号，可以将RSI放大，占据整个图表窗格，再次点击，恢复原位。
第三步、设置参数。
点击面板上灰色小字 RSI 右侧的齿轮符号，可以设置参数。
长度：是用于计算RSI的时间段。14天是默认值。
我们可以修改长成20日，点击确定。
资源：是确定每个条形中哪些数据将用于计算。默认值是收盘。
还可以设置样式：颜色、上下限数值、背景色等等。一般使用默认值就可以了。
第四步、上下滑动鼠标，可以对图表进行缩放。
向上滑动缩小、向下滑动放大：
第五步、创建警报。
点击右键，点击「创建警报」，可以针对成交量设置警报。点击确定后，可以在面板右边，看到「管理警报」。免费版目前只支持一个警报，所以需要删除昨天的警报，再新建警报。
注意：免费版每个布局，最多支持3个指标和策略。PRO、PRO Plus 或者Premium版的布局支持更多指标。
亲，你会操作了吗？
今天学会了设置相对强弱RSI指标来判断行情啦！快去试试吧！
有读者说，前面文章中给出的截图，没有反应「价升量增、价跌量减」等规律！
明天，竹三七讲讲三个技术指标——MA、成交量、RSI的常见的分析例子！
我们明天见！
声明：本文仅为作者独立观点，不构成任何投资意见或建议。
竹三七把文章合集放在【币圈金马奖社群】旗下的网站 币姐 啦！
点击链接可以看到竹三七的 【区块链工具百宝箱】 合集。 http://bjiebtc.com/category/blockchain/blockchain-tools/
谢谢阅读！谢谢点赞！
Ⅱ 区块链最直白的解释
近几年，“区块链”一词成了大热门，新闻媒体竞相报道，但大家或许对于区块链的认知还停留在雾里看花的阶段，今天我们就来揭开它的神秘面纱。
其实区块链的本质特别简单，一句话就可以解释：去中心化分布式数据库。
区块链的主要作用是用于存储信息，任何人都可以将信息写入，同时也可以读取，所以它是一个公开的数据库。
区块链的特点
要说分布式数据库这种技术，市场上早有存在，可不同的是，区块链虽然同为分布式数据库，但它没有管理员，是彻底去中心化的。
去中心化是区块链技术的颠覆性特点，它无需中心化代理，实现了一种点对点的直接交互，使得高效率、大规模、无中心化代理的信息交互方式成为了现实。
但是，没有了管理员，人人都可以往里面写入数据，怎么才能保证数据是可信的呢？被坏人改了怎么办？设计者早已想到了这些，这也证明了区块链是真正划时代的产物。
区块
区块链由一个个区块（block）组成。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。
每个区块包含两个部分：
区块头（Head）：记录当前区块的特征值
区块体（Body）：实际数据
区块头包含了当前区块的多项特征值。
生成时间
实际数据（即区块体）的哈希
上一个区块的哈希
...
系统中每一个节点都拥有最新的完整数据库拷贝，修改单个节点的数据库是无效的，因为系统会自动比较，认为最多次出现的相同数据记录为真。同时数据的每一步记录都会被留存在区块链上，可以溯源每一步的往来信息。
这里，你需要理解什么叫哈希（hash），这是理解区块链必需的。
所谓"哈希"就是计算机可以对任意内容，计算出一个长度相同的特征值。区块链的 哈希长度是256位，这就是说，不管原始内容是什么，最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证，只要原始内容不同，对应的哈希一定是不同的。
举例来说，字符串123的哈希是（十六进制），转成二进制就是256位，而且只有123能得到这个哈希。（理论上，其他字符串也有可能得到这个哈希，但是概率极低，可以近似认为不可能发生。）
因此，就有两个重要的推论。
推论1：每个区块的哈希都是不一样的，可以通过哈希标识区块。
推论2：如果区块的内容变了，它的哈希一定会改变。
哈希的不可修改性
区块与哈希是一一对应的，每个区块的哈希都是针对"区块头"（Head）计算的。也就是说，把区块头的各项特征值，按照顺序连接在一起，组成一个很长的字符串，再对这个字符串计算哈希。
Hash = SHA256( 区块头 )
上面就是区块哈希的计算公式，SHA256是区块链的哈希算法。注意，这个公式里面只包含区块头，不包含区块体，也就是说，哈希由区块头唯一决定。
前面说过，区块头包含很多内容，其中有当前区块体的哈希，还有上一个区块的哈希。这意味着，如果当前区块体的内容变了，或者上一个区块的哈希变了，一定会引起当前区块的哈希改变。
这一点对区块链有重大意义。如果有人修改了一个区块，该区块的哈希就变了。为了让后面的区块还能连到它（因为下一个区块包含上一个区块的哈希），该人必须依次修改后面所有的区块，否则被改掉的区块就脱离区块链了。由于后面要提到的原因，哈希的计算很耗时，短时间内修改多个区块几乎不可能发生，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。
正是通过这种联动机制，区块链保证了自身的可靠性，数据一旦写入，就无法被篡改。这就像历史一样，发生了就是发生了，从此再无法改变。
Ⅲ 深入了解区块链的共识机制及算法原理
所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。
要想整个区块链网络节点维持一份相同的数据，同时保证每个参与者的公平性，整个体系的所有参与者必须要有统一的协议，也就是我们这里要将的共识算法。比特币所有的节点都遵循统一的协议规范。协议规范（共识算法）由相关的共识规则组成，这些规则可以分为两个大的核心：工作量证明与最长链机制。所有规则（共识）的最终体现就是比特币的最长链。共识算法的目的就是保证比特币不停地在最长链条上运转，从而保证整个记账系统的一致性和可靠性。
区块链中的用户进行交易时不需要考虑对方的信用、不需要信任对方，也无需一个可信的中介机构或中央机构，只需要依据区块链协议即可实现交易。这种不需要可信第三方中介就可以顺利交易的前提是区块链的共识机制，即在互不了解、信任的市场环境中，参与交易的各节点出于对自身利益考虑，没有任何违规作弊的动机、行为，因此各节点会主动自觉遵守预先设定的规则，来判断每一笔交易的真实性和可靠性，并将检验通过的记录写入到区块链中。各节点的利益各不相同，逻辑上将它们没有合谋欺骗作弊的动机产生，而当网络中有的节点拥有公共信誉时，这一点尤为明显。区块链技术运用基于数学原理的共识算法，在节点之间建立“信任”网络，利用技术手段从而实现一种创新式的信用网络。
目前区款连行业内主流的共识算法机制包含：工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制和Pool验证池这四大类。
工作量证明机制即对于工作量的证明，是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出。大家所熟知的比特币网络就应用工作量证明机制来生产新的货币。然而，由于工作量证明机制在比特币网络中的应用已经吸引了全球计算机大部分的算力，其他想尝试使用该机制的区块链应用很难获得同样规模的算力来维持自身的安全。同时，基于工作量证明机制的挖矿行为还造成了大量的资源浪费，达成共识所需要的周期也较长，因此该机制并不适合商业应用。
2012年，化名Sunny King的网友推出了Peercoin，该加密电子货币采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全，这是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。与要求证明人执行一定量的计算工作不同，权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。这种共识机制可以缩短达成共识所需的时间，但本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算。因此，PoS机制并没有从根本上解决PoW机制难以应用于商业领域的问题。
股份授权证明机制是一种新的保障网络安全的共识机制。它在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。
股份授权证明机制与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。
股份授权证明机制可以大大缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证。然而，该共识机制仍然不能完美解决区块链在商业中的应用问题，因为该共识机制无法摆脱对于代币的依赖，而在很多商业应用中并不需要代币的存在。
Pool验证池基于传统的分布式一致性技术建立，并辅之以数据验证机制，是目前区块链中广泛使用的一种共识机制。
Pool验证池不需要依赖代币就可以工作，在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础之上，可以实现秒级共识验证，更适合有多方参与的多中心商业模式。不过，Pool验证池也存在一些不足，例如该共识机制能够实现的分布式程度不如PoW机制等
这里主要讲解区块链工作量证明机制的一些算法原理以及比特币网络是如何证明自己的工作量的，希望大家能够对共识算法有一个基本的认识。
工作量证明系统的主要特征是客户端要做一定难度的工作来得到一个结果，验证方则很容易通过结果来检查客户端是不是做了相应的工作。这种方案的一个核心特征是不对称性：工作对于请求方是适中中的，对于验证方是易于验证的。它与验证码不同，验证码是易于被人类解决而不是易于被计算机解决。
下图所示的为工作量证明流程。
举个例子，给个一个基本的字符创“hello，world！”，我们给出的工作量要求是，可以在这个字符创后面添加一个叫做nonce（随机数）的整数值，对变更后（添加nonce）的字符创进行SHA-256运算，如果得到的结果（一十六进制的形式表示）以“0000”开头的，则验证通过。为了达到这个工作量证明的目标，需要不停地递增nonce值，对得到的字符创进行SHA-256哈希运算。按照这个规则，需要经过4251次运算，才能找到前导为4个0的哈希散列。
通过这个示例我们对工作量证明机制有了一个初步的理解。有人或许认为如果工作量证明只是这样一个过程，那是不是只要记住nonce为4521使计算能通过验证就行了，当然不是了，这只是一个例子。
下面我们将输入简单的变更为”Hello,World!+整数值”，整数值取1~1000，也就是说将输入变成一个1~1000的数组：Hello,World!1；Hello,World!2；...；Hello,World!1000。然后对数组中的每一个输入依次进行上面的工作量证明—找到前导为4个0的哈希散列。
由于哈希值伪随机的特性，根据概率论的相关知识容易计算出，预计要进行2的16次方次数的尝试，才能得到前导为4个0的哈希散列。而统计一下刚刚进行的1000次计算的实际结果会发现，进行计算的平均次数为66958次，十分接近2的16次方（65536）。在这个例子中，数学期望的计算次数实际就是要求的“工作量”，重复进行多次的工作量证明会是一个符合统计学规律的概率事件。
统计输入的字符创与得到对应目标结果实际使用的计算次数如下：
对于比特币网络中的任何节点，如果想生成一个新的区块加入到区块链中，则必须解决出比特币网络出的这道谜题。这道题的关键要素是工作量证明函数、区块及难度值。工作量证明函数是这道题的计算方法，区块是这道题的输入数据，难度值决定了解这道题的所需要的计算量。
比特币网络中使用的工作量证明函数正是上文提及的SHA-256。区块其实就是在工作量证明环节产生的。旷工通过不停地构造区块数据，检验每次计算出的结果是否满足要求的工作量，从而判断该区块是不是符合网络难度。区块头即比特币工作量证明函数的输入数据。
难度值是矿工们挖掘的重要参考指标，它决定了旷工需要经过多少次哈希运算才能产生一个合法的区块。比特币网络大约每10分钟生成一个区块，如果在不同的全网算力条件下，新区块的产生基本都保持这个速度，难度值必须根据全网算力的变化进行调整。总的原则即为无论挖矿能力如何，使得网络始终保持10分钟产生一个新区块。
难度值的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每隔2016个区块，所有节点都会按照统一的格式自动调整难度值，这个公式是由最新产生的2016个区块的花费时长与期望时长（按每10分钟产生一个取款，则期望时长为20160分钟）比较得出来的，根据实际时长一期望时长的比值进行调整。也就是说，如果区块产生的速度比10分钟快，则增加难度值；反正，则降低难度值。用公式来表达如下：
新难度值=旧难度值*（20160分钟/过去2016个区块花费时长）。
工作量证明需要有一个目标值。比特币工作量证明的目标值（Target）的计算公式如下：
目标值=最大目标值/难度值，其中最大目标值为一个恒定值
目标值的大小与难度值成反比，比特币工作量证明的达成就是矿中计算出来的区块哈希值必须小于目标值。
我们也可以将比特币工作量的过程简单的理解成，通过不停变更区块头（即尝试不同nonce值）并将其作为输入，进行SHA-256哈希运算，找出一个有特定格式哈希值的过程（即要求有一定数量的前导0），而要求的前导0个数越多，难度越大。
可以把比特币将这道工作量证明谜题的步骤大致归纳如下：
该过程可以用下图表示：
比特币的工作量证明，就是我们俗称“挖矿”所做的主要工作。理解工作量证明机制，将为我们进一步理解比特币区块链的共识机制奠定基础。
Ⅳ 区块链和比特币（一）
区块链（Blockchain）是一种很早就被学界提出但近几年才被比特币带火的一个概念。比特币是基于区块链技术的一种实现，比特币是一种加密货币，或者叫数字货币也可以。我们先以比特币入手谈谈比特币是怎么利用区块链技术的。
假设06年世界杯决赛期间，两个互相不认识的足球迷碰到了，意大利打法国，法国球迷说我们法兰西有齐达内肯定赢你们意大利，意大利球迷不服气说我们意大利是战无不胜的，不信咱俩赌100欧元。现实世界里，怎么办呢？
我之前讲过我们搞计算机的，90%以上的时间都在处理异常情况，如果人类都很讲信用的话，那这个世界可能就不是现在这样了。秦国当年许给楚怀王那600里地就不是6里了，说不定统一中国的就是楚国了呢也说不定。如果把钱交到第三方手里，万一第三方也跑了怎么办？把钱私吞了。所以现实的陌生世界单靠一颗善良的心是靠不住的，必须有手段稳稳地保证这个承诺，法律契约等。如今很通用的做法是第三方要找权威机构，比如政府，银行等，要么找个有头有脸的人或组织，归根结底还是找个有公信力的机构或人。但一般情况下这个第三方肯定会“雁过拔毛”，收取一定比例的手续费。
那么到底还有没有办法来解决这个难题呢？这就是比特币最初设计的一个初衷，解决两个陌生人之间的信任问题。
加密算法 + 多人记账
首先说加密算法，这里又要我之前提过的非对称加密，即公钥私钥。每个人都可以有一对或多对公钥私钥，但一个公钥只能有对应的私钥，反之亦然。其原理就是两个非常大的质数（p和q）相乘得一个数字（n），如果要根据公钥破解私钥的话理论上必须暴力破解，算出这个数字是由哪两个大质数相乘得来的。目前世界上没有公布可以破解1024位以上的私钥，所以采用1024或者2048甚至更长的私钥是非常安全的。
那么有了公钥私钥，我作为个人就可以用私钥加密，然后发布公钥，任何人都可以用我的公钥解密来确定这就是我本人发布的东西。同理别人给我的转账我也可以用他的公钥解密，从而判断这个就是某人的身份，这也叫数字签名。原理都是一样的，都是加密算法，利用数学欧拉公式，质数相乘等原理得到的。这是个非常伟大的算法，叫RSA，由3个数学家提出，我们普通人只要理解到公钥私钥的概念和用处就好了。
之前传统模式里，银行或者政府机构都有自己单独的账本，比如张三转给了李四100块，那账本里怎么记？张三的账户里扣除100， 李四的账户里增加100，对吧？
多人账本也是一样的道理，只不过从之前的中心化机构变成了分布式，去中心化的多个机构甚至个人。好比李白给杜甫转了100两银子，以前是财政部记账，区块链里则是唐太宗，杨玉环，张小静，贺知章等多个人一起记账，记到李太白转给了杜子美100两银子，以此为证，后面附有李白的印章。这样一来，有了多个账本，想要篡改那就难于登天了，李白可以放心的转给杜甫并且不担心他会篡改金额或者抵赖。
这样做就可以解决开始提到的球迷打赌的问题，但还有个问题，别人为什么要帮我们记账？
答案是有报酬，这符合人性，不然谁肯帮忙记一笔跟自己没关系的账呢？
但最终记账的人有且只有一个，不然就要乱套了。
有好处的前提下，如何保证哪一个人来记账呢？这里要涉及到一个数学知识，每个要记账的人，其实也就是所谓的矿工他在记账钱必须要解一个数学问题，这个数学问题没有取巧的办法，只能通过把数字带入公式里硬算，算法就是一个Hash（哈希）算法，类似于算一串数字出来，矿工只可以猜，除此之外别无他法。而且目前比特币里这个猜到的概率是万亿分之一，大概一台普通计算机要持续不断的猜一年才可以猜出来这个数字。
但世界上有成千上万台计算机，它们如果一起算的话速度会快很多，因为从概率上讲肯定会有一个计算机算出来，现实情况也确实如此。看个比特币真实的例子。
除此之外，还可以看到Miner（挖矿人）是谁， 这个块里包含了多少比交易（Number of Transactions）。
如果这个矿工是个别有用心的人，他在算出来后，私自篡改转账记录和金额怎么办？
A. 篡改交易记录 / 金额
前面我们介绍了公私钥加密技术，矿工本身理论上是没有发款人或收款人的私钥的，所以他篡改过的交易记录在用正确的公钥解密的时候会出错，最终被认定为非法（这里作者本人不太确定是在什么时间点做的鉴定，但确定这个记录是可以被证伪的）。
B. 删除交易记录
假设一个场景，张三要在北京4环买一个两室一厅的房子，但张三不想出这钱还想白占房子，想到了一种偷鸡摸狗的办法就是篡改交易记录。理论上，在张三付款后，这个记录产生但并未确认，记录需要等到一个解出谜题的矿工来做，假设这个矿工是他自己人，他让矿工把这条记录抹掉，没有问题。但做法有几种：
众所周知比特币挖矿需要很长一段时间，因为要做提到很麻烦的数学题，现在这个周期大概是10分钟所有，这是基于全世界几十万矿机同时满负荷工作的前提下。也就是说每十分钟有上万笔交易会被统一确认并放到一个不可改变的区块里，并且这几十万台矿机同时更新自己本地的记录。
2.1 如果这笔交易刚生成，房东看到了，然后下一秒就把产权过户给张三，那么张三如果想篡改这个付款记录他必须满足几个条件：
成功的难度取决于在篡改的记录之后有多少块被确认过的区块。如果只有一个，那么太简单了，因为区块链算法默认矿工在发布新的区块时，采用第一个收到且较长的区块。所以这次修改后就一劳永逸，因为所有的账本都会背同步，但也有一个问题，就是这次同步会被记录，如果房东查不到账，张三最终还是会被抓起来的。如果有很多个，比如张三转账完后，房东在确认转账后1小时才做的产权过户，那么张三就必须篡改之前差不多6块左右的区块信息，这个很麻烦，因为每一个区块都会指向上一个区块，并且每个区块都会有一个摘要（Hash），这是当前区块所有交易记录的汇总。所以如果试图修改一个很久前的区块，那么后面的区块的摘要都会变掉，这就是哈希树（MerkleTree）。其他节点是可以报告区块链被篡改的信息的。这就要涉及到最重要的一点，经常有人提到的51%算力，就是说如果张三拥有了超过50%的账本都承认这次修改，那么其他节点按照算法设计也会承认这次修改。不过，先不谈世界上基本没人可以同时做到以上两点，就算做到了，如果有人对此有疑问，依然可以把系统强制修复，之前以太坊就出过类似的问题，结局是以太坊篡改了整个区块，追回了被盗取的财产。 以太坊分叉事件 。
以上只是粗浅的介绍了应用区块链技术实现的比特币的特征，它可以很好的实现公开，公正，中立和平等。世界上任意两个陌生人可以依赖比特币或者其他区块链技术实现互相信任。
Ⅳ 用大白话解释区块链
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最近国内屏蔽了各种ICO金融骗局，但并不妨碍区块链科技的蓬勃发展。说到底，技术是无辜的，是可以给人带来好处的。至于怎么使用，就要靠人去操作了。运营好的可以推荐开发，运营不好的就像各大ICO项目一样。找一些知识给网络名人进行所谓的非法集资和金融诈骗。
说了半天，区块链是什么？说到区块链，很多人第一个想到的就是比特币。我们需要解决一个问题。比特币是区块链，但区块链不是比特币。简而言之，区块链是分布式账本技术(DLT)，而不是令牌。他有很多特点，比如去中心化，可追溯，不易篡改。
(一)区块链是一个分布式数据库
首先，这是一个去中心化的分布式架构系统。因此，只有一个中央服务器或节点不叫区块链。比如你去淘宝买手机，你和卖家是陌生人，没有信任基础。如果你先把钱给了卖家，卖家很可能以不发货的方式拉黑了你，那你手机钱就没了。如果卖家先发货，你付钱吗？有可能你收到货后不付款给卖家，反正有一方可能会赔钱。这时候就需要第三方担保来解决信任问题。就像现在的支付宝，你把钱给支付宝，卖家就会发货。当你收到货物，卖家会收到钱。
上面的例子是一个集中式的系统，因为所有的担保工作都是由第三方支付Bora来处理的。假设有一天支付宝想篡改数据，无论是买家还是卖家都无能为力，因为所有的权限都在一家公司手里。
这时候就需要一个分布式数据库了。这个第三方不再是支付宝，而是成千上万的监视器。你在淘宝上买手机，就会对所有人大喊我要去XXX买手机，我付了XXX元。对方会像其他人一样大喊大叫。收了XXX的手机费，送过去了。这样大家都知道这个交易，大家都在记录这个交易，所以一两个节点出现问题或者恶意行为都没用，因为大部分节点都记录了这个事情。
(B)区块链使用加密技术来确保数据安全
这里面有两点很重要：1。加密早携哈希函数2。不对称加密。
如果你对具体概念感兴趣，可以去网络，但是没有基础的人也不一定能看懂，因为这两点太专业了。事实上，如果你只知道区块链的使用，你不需要对它有深入的了解。它也是一个技术概念。你只需要知道，区块链依靠这些技术点来保证数据的安全，不容易被篡改。当然，很多人说，靠这两点就能保证100%不被篡改。在这里，我想保守一点。作为一个游走在安全行业的作者，我一直对100%的安全性清和心存疑虑，所以称之为难以被篡改可能更合适。
我还是简单介绍一下这两个概念答睁盯，尽量用通俗易懂的英语说清楚。
1.加密哈希函数
这主要用于验证信息的完整性。比如我给公司领导发信息，上面说我周五生病，需要请一天假。这时候会根据我发的消息生成一个哈希值，比如：123456。此时，当领导者收到此消息时，也会生成一个哈希值。因为我发的消息内容没变(没被篡改)，所以哈希值不变，还是：123456。这是如果有人想篡改这个消息，并在周五生病，需要休息一年。这时候哈希值就会发生变化，比如：123489。那时我们才知道我们的信息被篡改了。
2.不对称加密
主要用于信息加密和认证，其实就是两个密钥，一个叫公钥，一个叫私钥。公钥加密，私钥解密。
公钥是每个人都拥有的密钥。你拥有它，我拥有它。我们都可以用这个密钥加密，但是解密的时候必须用我的私钥解密。如果你没有我的私钥，你就无法解密。
(C)区块链采用共识算法对新数据达成共识。
共识算法的作用是使所有节点对新块达成共识，换句话说，每个人都必须认可新块。
对于集中式部署系统来说，这很简单，一切都由中心控制，但在区块链的分布式系统中，这就很复杂了。例如，有三个节点。a说买了XXX店的手机，付了钱，B说没付，C说没付够。那你听谁的？更何况，区块链技术不是三个节点那么简单，而是一个庞大的分布式系统。
这时候就需要一个解决方案。计算机科学中有一个相应的问题，叫做“拜占庭通用问题”或“拜占庭容错”(BFT)。当年提出这个问题不是因为比特币，而是因为某种特殊的背景。
早期的飞机有三个独立的控制系统。为什么需要三个独立的控制系统？比如遇到紧急情况，对面有飞机。怎么判断该不该躲？如果只有一个系统，就没有选择，相当于集中部署。如果系统坏了，你就挂了。两个系统中有一个坏了怎么办？好的说躲，坏的说不躲，计算机无法判断最终结果。所以需要三个独立的系统来支撑，两个总坏的概率还是很小的。但这只是考虑了伤害。有恶意系统怎么办？三个够了吗？答案是否定的，我们需要四个系统来保持共识。
区块链的使用也类似，因为它有庞大的节点支持，每个节点都是一个独立的系统，互不干扰。我们可以假设失败节点和恶意节点的数量是有限的，所以不会导致数据的异常一致。
区块链是一种全新的计算范式和分布基础架构，利用快链式数据结构、分布式节点共识算法、密码学方式和基于自动化脚本代码的智能合约来生产、验证、存储和传输数据。也可以说区块链是一种分布式的账本技术，能够在非信任环境中提供去中心化信任机制，从而让多方参与者在没有中介机构的情况下进行安全的信任化交易。
区块链技术的核心优势是去中心化，能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作，从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。
区块链的使用领域有数字货币、通证、金融、防伪溯源、隐私保护、供应链、娱乐等等，区块链、比特币的火爆，不少相关的top域名都被注册，对域名行业产生了比较大的影响。
二嘎子是我发小，小时候一起光屁股_河沟的交情。后来我来到城里上学工作，过着北漂的生活；他在家务农也做点小生意，如今儿女双全，生活无虞。他羡慕我所谓的“见过大世面”，而我羡慕他没有房贷压力的简单生活，我们拥有截然不同且相互羡慕的人生??
那天，嘎子在微信找我，上来就问“区块链是个啥？”我一下子愣住，这个呆瓜怎么关心起这么前卫的词儿来了？我故作镇定，准备从技术原理一点点讲起，但隔着手机屏幕都能看到那个呆瓜云山雾绕的表情。该怎么跟一点互联网概念和技术基础的人说清楚“啥是区块链”，这似乎是一个非常棘手的问题??
村口小卖部演绎区块链核心（图片引自网络）
区块链的核心精髓是“去中心化”，区块链所有运行模式几乎都在围绕着“去中心化”的概念来运行。一旦理解了什么是“去中心化”，那么基本就可以解释“什么是区块链”这个问题了。对于二嘎来说，当然要演绎一个他能听懂的版本。
“我说，嘎子，村东头的那个小卖部你还开着呢吗？”嘎子回答是的，我决定以这个小卖部为范例，来讲解区块链在现代商业和金融模式中的实际使用场景，从而让他更好的理解啥是区块链。
“那现在还有很多村民赊账吗？是不是到了年底有的帐都记不清楚了，还有好多赖账的或者不认账的呢？”说到这里，二嘎子来了情绪，一直抱怨如今人心不古、生意难做啊！
“以前你小卖部的运作模式就是典型中心化，你授信给乡亲们可以赊账，所有的记账都是通过你和咱们村民直接对接的，你就是所有账务的中心。”二嘎子表示能懂，让我继续。
我说：“假如有一天你挂掉了，那所有的帐都成了死账??有白纸黑字打借条的估计都很难要回去，更别提那些口头记得那些账了，但是区块链的去中心化能很好的解决这个问题。只要这个地球还在，那么区块链记得每一笔账都将永远存在”二嘎听完来了精神。
区块链的精髓就是“去中心化”
“区块链的精髓就是去中心化，一旦有人从你那赊账，全村的街坊邻居都帮你记账。因为记账的节点很多，既不容易出错别人也无法赖账，从而大家达成一种共识。如果有人恶意不还账，全村人都知道了他的品行，以后也没人愿意跟他发生金钱上的往来了??”
说到这里，嘎子显然有些兴奋了，看来他被赊账这事儿搞得实在有些焦头烂额。看嘎子来了兴趣，我也小有成就感，继续说道：“当然了，以上就是打个比方，实际上区块链不是真的让村民们去拿纸笔帮你记账，而是通过网络和计算机联网完成的。”
此时嘎子有点疑惑，问道：“那别人从我这里买了啥东西，岂不是全村人都知道，那谁还从我这里买东西啊，真是一点隐私都没有了。而且你这里没有记账的时间，去年的帐说成是今年的，不断往后拖延咋整？”
“行啊，嘎子，你这个问题问到点子上了。”看来嘎子一点都不傻，做起生意还是很精明的。我继续解释道：“所以说，这些信息的记录和传输，都是通过加密来完成的，看到就是一幅数字和英文的字符串，而且每一笔账都有时间戳来记录发生的时间，赖不掉的。”
嘎子又产生了疑问：“会不会欠账的人跟村民们关系好，他们联合起来篡改记账呢？那到时候可就说不清讲不明了??”
“嘎子，你就这点小心思，呵呵。”我理解了嘎子的担忧，继续解释道：“区块链的机制想要篡改一笔账单，需要超过51%的人同意才可以。人和人之间都有个亲疏远近，不可能所有人都偏向一个人。如果换做电脑来说，需要全网一半以上的电脑重新计算，这个工程庞大到几乎不能可能完成的??”
就这样，通过小卖部的实际情况并结合一些生活中的场景，嘎子明白了啥是区块链中的：去中心化、分布式记账、共识机制、加密机制、时间戳，以及不易篡改的特性。
二嘎子沉默了片刻，似乎正在消化刚才我给他举的例子，也不知道他能领会几分。没过多久，他又在微信上给我发了语音过来：“区块链的意思是不是以前我从网上买货支付，都得经过马云家。要是有了区块链，是不是直接就能跟卖家交易，反正记账很安全了。”
“行啊，嘎子，真是一点就透。区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据云，当然按照你这么理解也是可以的。”我很高兴嘎子能够大致领略了区块链的真正魅力，好在我的一番口舌还没有白费。
比特币又是个啥呢？（图片引自网络）
“那比特币又是个啥玩意啊？跟区块链啥关系？”嘎子追问道。
我简单思考了一下，决定继续以小卖部的故事来跟嘎子解释：“你那小卖部，村民们不能成天没事免费给你记账吧，逢年过节是不是得拎点东西串串门子啥的，这个就是区块链的奖励机制，所有参与记账的人都可能获得奖励。”
“那依据啥奖励呢？总得有个规则吧？”嘎子非常不解的问道。
我解释道：“张三去你店里赊了一条香烟，但是李四先知道了这个事情，先帮你记了一笔账，随后其他人才知道才开始记账，那么李四就能获得一朵小红花作为奖励~这个小红花是区块链系统产生的，本身没有价值，因此也不需要你为这个小红花支付任何成本??”
“那比特币能当钱花吗？跟咱们平时花的纸币有啥区别啊？”嘎子继续追问。
“比特币就是一种数字化的加密虚拟货币，原则上来讲跟我们的纸币一样本身是没有任何价值的，但是纸币有国家作为信用担保，因此具有了价值。而比特币是比特币网络用户之间因为共识而形成的价值，并且具备可流通的属性，因此也就可以用来承载价值。”这里说的有些深奥，不知道嘎子能否听懂。
我继续解释道：“纸币可以无限的印刷，印的多了就产生了通货膨胀，咱小时候冰棍1分钱的就很好，现在1块钱没法吃，当然影响通货膨胀的因素很多。而比特币的数量是固定等，不存在无限超发的可能。但不同的人对其价值判定存在差异，再加上供求关系和投资者情绪的影响，因此其价格总是不断波动的。”
比特币价格波动 跟股票有啥区别？
“那炒比特币就是炒股票呗？能不能这么理解啊？”嘎子似乎懂得还挺多。
“其实有些类同，但也有很大区别。”我接着嘎子的话题继续说到：“股票的价格始终围绕着企业的估值而波动，并且股票市场存在政府的监管。而比特币本身则没有价值，完全靠供求关系和玩家估值来定价，而且属于野蛮的生长，完全没有任何政府的监管，因此相比股票可能存在更高的风险和更高的收益。”
最终，嘎子暴露了今天真正的目的，他问我：“区块链项目能投资吗？”
无事不登三宝殿，嘎子就属于这其中的典型。饶了很大一个圈子，又是区块链又是比特币的，其实他真正关心的问题是“区块链项目投资究竟靠不靠谱？”此话一出，让我感到无比震惊，如今所谓的区块链投资项目竟然已经下探到四六线城市和小乡镇了！
截止到目前，投资区块链无外乎三种情况：挖矿、炒币，所谓的区块链项目。
挖矿和炒币依然是区块链的主线（图片引自网络）
所谓挖矿就是通过购买矿机等挖矿设备，挖掘虚拟货币，再进行卖出变现，从而获得回报。你可以把矿机自己安置，也可以找矿池进行托管，但想要盈利的核心关键就是“算力”和“功耗”以及设备投入资金。随着虚拟货币的价格大幅跌落以及挖矿难度的增加，目前很多币种的挖矿收益都非常不理想。而挖矿显然是极少数懂技术的投资者才能玩得转，我的童年好友嘎子显然玩不转。
至于“炒币”，我刚才在上一个部分已经介绍了比特币和股票的一些区别，原则上来讲虽然都是进行“低买高卖”的操作，但却有极大的不同。一般的投资者无法判定一个虚拟货币的本身的价值，完全靠供求关系决定价格，有些类似我们常说的“庄股”。另一方面，虚拟货币交易市场极为不规范，监守自盗和黑客攻击的事情经常发生，其风险系数要远远大于投资股票。为了好友的资金安全，我是一万个不同意嘎子来“炒币”的！
“九四”规定发行虚拟货币是违法的
而坊间的那些所谓的投资项目，其实在我看来绝大多数本质就是“非法集资”和“传销手段”。一些所谓的区块链投资项目通过各种包装和鼓动性言辞吸引投资者进圈，然后通过构建发行新币+挖矿+炒币的软硬件生态形成盈利的假象，然后最终跑路。我们国家法律明确规定，发行虚拟货币属于非法行为。
非法传销如今穿上了区块链的外衣（图片引自网络）
而有些打着区块链幌子的传销活动又该如何甄别呢？其实这些传销也就是所谓的庞氏骗局，咱们老百姓常说的“空手套”。这些所谓的“直销”或者“营销”活动往往没有什么实际的产品来流通，更多的是依靠发展“下线”来确保顶层的收益。随着区块链概念的兴起，这种传销的模式又呈现加剧趋势，甚至打着国家支持新技术的旗号来骗人。
当嘎子问出那句“区块链项目能投资吗？”的时候，我意识到了问题的严重性。嘎子就是个典型的小镇青年，老婆孩子热炕头才是他的追求。但面对“财富”的吸引，人往往会做出格的事情。什么挖矿、炒币根本就不适合他，更不要提极有可能是“非法融资”或“非法传销”的什么区块链投资项目了！
我赶紧拨通了嘎子的电话，并苦口婆心的进行了如上的分析??
Ⅵ 区块链 --- 共识算法
PoW算法是一种防止分布式服务资源被滥用、拒绝服务攻击的机制。它要求节点进行适量消耗时间和资源的复杂运算，并且其运算结果能被其他节点快速验算，以耗用时间、能源做担保，以确保服务与资源被真正的需求所使用。
PoW算法中最基本的技术原理是使用哈希算法。假设求哈希值Hash(r)，若原始数据为r（raw），则运算结果为R（Result）。
R = Hash(r)
哈希函数Hash()的特性是，对于任意输入值r，得出结果R，并且无法从R反推回r。当输入的原始数据r变动1比特时，其结果R值完全改变。在比特币的PoW算法中，引入算法难度d和随机值n，得到以下公式：
Rd = Hash(r+n)
该公式要求在填入随机值n的情况下，计算结果Rd的前d字节必须为0。由于哈希函数结果的未知性，每个矿工都要做大量运算之后，才能得出正确结果，而算出结果广播给全网之后，其他节点只需要进行一次哈希运算即可校验。PoW算法就是采用这种方式让计算消耗资源，而校验仅需一次。
PoS算法要求节点验证者必须质押一定的资金才有挖矿打包资格，并且区域链系统在选定打包节点时使用随机的方式，当节点质押的资金越多时，其被选定打包区块的概率越大。
POS模式下，每个币每天产生1币龄，比如你持有100个币，总共持有了30天，那么，此时你的币龄就为3000。这个时候，如果你验证了一个POS区块，你的币龄就会被清空为0，同时从区块中获得相对应的数字货币利息。
节点通过PoS算法出块的过程如下：普通的节点要成为出块节点，首先要进行资产的质押，当轮到自己出块时，打包区块，然后向全网广播，其他验证节点将会校验区块的合法性。
DPoS算法和PoS算法相似，也采用股份和权益质押。
但不同的是，DPoS算法采用委托质押的方式，类似于用全民选举代表的方式选出N个超级节点记账出块。
选民把自己的选票投给某个节点，如果某个节点当选记账节点，那么该记账节点往往在获取出块奖励后，可以采用任意方式来回报自己的选民。
这N个记账节点将轮流出块，并且节点之间相互监督，如果其作恶，那么会被扣除质押金。
通过信任少量的诚信节点，可以去除区块签名过程中不必要的步骤，提高了交易的速度。
拜占庭问题：
拜占庭是古代东罗马帝国的首都，为了防御在每块封地都驻扎一支由单个将军带领的军队，将军之间只能靠信差传递消息。在战争时，所有将军必须达成共识，决定是否共同开战。
但是，在军队内可能有叛徒，这些人将影响将军们达成共识。拜占庭将军问题是指在已知有将军是叛徒的情况下，剩余的将军如何达成一致决策的问题。
BFT：
BFT即拜占庭容错，拜占庭容错技术是一类分布式计算领域的容错技术。拜占庭假设是对现实世界的模型化，由于硬件错误、网络拥塞或中断以及遭到恶意攻击等原因，计算机和网络可能出现不可预料的行为。拜占庭容错技术被设计用来处理这些异常行为，并满足所要解决的问题的规范要求。
拜占庭容错系统 ：
发生故障的节点被称为 拜占庭节点 ，而正常的节点即为 非拜占庭节点 。
假设分布式系统拥有n台节点，并假设整个系统拜占庭节点不超过m台（n ≥ 3m + 1），拜占庭容错系统需要满足如下两个条件：
另外，拜占庭容错系统需要达成如下两个指标：
PBFT即实用拜占庭容错算法，解决了原始拜占庭容错算法效率不高的问题，算法的时间复杂度是O(n^2)，使得在实际系统应用中可以解决拜占庭容错问题
PBFT是一种状态机副本复制算法，所有的副本在一个视图（view）轮换的过程中操作，主节点通过视图编号以及节点数集合来确定，即：主节点 p = v mod |R|。v：视图编号，|R|节点个数，p：主节点编号。
PBFT算法的共识过程如下：客户端（Client）发起消息请求（request），并广播转发至每一个副本节点（Replica），由其中一个主节点（Leader）发起提案消息pre-prepare，并广播。其他节点获取原始消息，在校验完成后发送prepare消息。每个节点收到2f+1个prepare消息，即认为已经准备完毕，并发送commit消息。当节点收到2f+1个commit消息，客户端收到f+1个相同的reply消息时，说明客户端发起的请求已经达成全网共识。
具体流程如下 ：
客户端c向主节点p发送<REQUEST, o, t, c>请求。o: 请求的具体操作，t: 请求时客户端追加的时间戳，c：客户端标识。REQUEST: 包含消息内容m，以及消息摘要d(m)。客户端对请求进行签名。
主节点收到客户端的请求，需要进行以下交验：
a. 客户端请求消息签名是否正确。
非法请求丢弃。正确请求，分配一个编号n，编号n主要用于对客户端的请求进行排序。然后广播一条<<PRE-PREPARE, v, n, d>, m>消息给其他副本节点。v：视图编号，d客户端消息摘要，m消息内容。<PRE-PREPARE, v, n, d>进行主节点签名。n是要在某一个范围区间内的[h, H]，具体原因参见 垃圾回收 章节。
副本节点i收到主节点的PRE-PREPARE消息，需要进行以下交验：
a. 主节点PRE-PREPARE消息签名是否正确。
b. 当前副本节点是否已经收到了一条在同一v下并且编号也是n，但是签名不同的PRE-PREPARE信息。
c. d与m的摘要是否一致。
d. n是否在区间[h, H]内。
非法请求丢弃。正确请求，副本节点i向其他节点包括主节点发送一条<PREPARE, v, n, d, i>消息, v, n, d, m与上述PRE-PREPARE消息内容相同，i是当前副本节点编号。<PREPARE, v, n, d, i>进行副本节点i的签名。记录PRE-PREPARE和PREPARE消息到log中，用于View Change过程中恢复未完成的请求操作。
主节点和副本节点收到PREPARE消息，需要进行以下交验：
a. 副本节点PREPARE消息签名是否正确。
b. 当前副本节点是否已经收到了同一视图v下的n。
c. n是否在区间[h, H]内。
d. d是否和当前已收到PRE-PPREPARE中的d相同
非法请求丢弃。如果副本节点i收到了2f+1个验证通过的PREPARE消息，则向其他节点包括主节点发送一条<COMMIT, v, n, d, i>消息，v, n, d, i与上述PREPARE消息内容相同。<COMMIT, v, n, d, i>进行副本节点i的签名。记录COMMIT消息到日志中，用于View Change过程中恢复未完成的请求操作。记录其他副本节点发送的PREPARE消息到log中。
主节点和副本节点收到COMMIT消息，需要进行以下交验：
a. 副本节点COMMIT消息签名是否正确。
b. 当前副本节点是否已经收到了同一视图v下的n。
c. d与m的摘要是否一致。
d. n是否在区间[h, H]内。
非法请求丢弃。如果副本节点i收到了2f+1个验证通过的COMMIT消息，说明当前网络中的大部分节点已经达成共识，运行客户端的请求操作o，并返回<REPLY, v, t, c, i, r>给客户端，r：是请求操作结果，客户端如果收到f+1个相同的REPLY消息，说明客户端发起的请求已经达成全网共识，否则客户端需要判断是否重新发送请求给主节点。记录其他副本节点发送的COMMIT消息到log中。
如果主节点作恶，它可能会给不同的请求编上相同的序号，或者不去分配序号，或者让相邻的序号不连续。备份节点应当有职责来主动检查这些序号的合法性。
如果主节点掉线或者作恶不广播客户端的请求，客户端设置超时机制，超时的话，向所有副本节点广播请求消息。副本节点检测出主节点作恶或者下线，发起View Change协议。
View Change协议 ：
副本节点向其他节点广播<VIEW-CHANGE, v+1, n, C , P , i>消息。n是最新的stable checkpoint的编号， C 是 2f+1验证过的CheckPoint消息集合， P 是当前副本节点未完成的请求的PRE-PREPARE和PREPARE消息集合。
当主节点p = v + 1 mod |R|收到 2f 个有效的VIEW-CHANGE消息后，向其他节点广播<NEW-VIEW, v+1, V , O >消息。 V 是有效的VIEW-CHANGE消息集合。 O 是主节点重新发起的未经完成的PRE-PREPARE消息集合。PRE-PREPARE消息集合的选取规则：
副本节点收到主节点的NEW-VIEW消息，验证有效性，有效的话，进入v+1状态，并且开始 O 中的PRE-PREPARE消息处理流程。
在上述算法流程中，为了确保在View Change的过程中，能够恢复先前的请求，每一个副本节点都记录一些消息到本地的log中，当执行请求后副本节点需要把之前该请求的记录消息清除掉。
最简单的做法是在Reply消息后，再执行一次当前状态的共识同步，这样做的成本比较高，因此可以在执行完多条请求K（例如：100条）后执行一次状态同步。这个状态同步消息就是CheckPoint消息。
副本节点i发送<CheckPoint, n, d, i>给其他节点，n是当前节点所保留的最后一个视图请求编号，d是对当前状态的一个摘要，该CheckPoint消息记录到log中。如果副本节点i收到了2f+1个验证过的CheckPoint消息，则清除先前日志中的消息，并以n作为当前一个stable checkpoint。
这是理想情况，实际上当副本节点i向其他节点发出CheckPoint消息后，其他节点还没有完成K条请求，所以不会立即对i的请求作出响应，它还会按照自己的节奏，向前行进，但此时发出的CheckPoint并未形成stable。
为了防止i的处理请求过快，设置一个上文提到的 高低水位区间[h, H] 来解决这个问题。低水位h等于上一个stable checkpoint的编号，高水位H = h + L，其中L是我们指定的数值，等于checkpoint周期处理请求数K的整数倍，可以设置为L = 2K。当副本节点i处理请求超过高水位H时，此时就会停止脚步，等待stable checkpoint发生变化，再继续前进。
在区块链场景中，一般适合于对强一致性有要求的私有链和联盟链场景。例如，在IBM主导的区块链超级账本项目中，PBFT是一个可选的共识协议。在Hyperledger的Fabric项目中，共识模块被设计成可插拔的模块，支持像PBFT、Raft等共识算法。
Raft基于领导者驱动的共识模型，其中将选举一位杰出的领导者(Leader)，而该Leader将完全负责管理集群，Leader负责管理Raft集群的所有节点之间的复制日志。
下图中，将在启动过程中选择集群的Leader（S1），并为来自客户端的所有命令/请求提供服务。 Raft集群中的所有节点都维护一个分布式日志（复制日志）以存储和提交由客户端发出的命令（日志条目）。 Leader接受来自客户端的日志条目，并在Raft集群中的所有关注者（S2，S3，S4，S5）之间复制它们。
在Raft集群中，需要满足最少数量的节点才能提供预期的级别共识保证， 这也称为法定人数。 在Raft集群中执行操作所需的最少投票数为 (N / 2 +1) ，其中N是组中成员总数，即 投票至少超过一半 ，这也就是为什么集群节点通常为奇数的原因。 因此，在上面的示例中，我们至少需要3个节点才能具有共识保证。
如果法定仲裁节点由于任何原因不可用，也就是投票没有超过半数，则此次协商没有达成一致，并且无法提交新日志。
数据存储：Tidb/TiKV
日志：阿里巴巴的 DLedger
服务发现：Consul& etcd
集群调度：HashiCorp Nomad
只能容纳故障节点(CFT)，不容纳作恶节点
顺序投票，只能串行apply，因此高并发场景下性能差
Raft通过解决围绕Leader选举的三个主要子问题，管理分布式日志和算法的安全性功能来解决分布式共识问题。
当我们启动一个新的Raft集群或某个领导者不可用时，将通过集群中所有成员节点之间协商来选举一个新的领导者。 因此，在给定的实例中，Raft集群的节点可以处于以下任何状态: 追随者(Follower)，候选人(Candidate)或领导者(Leader)。
系统刚开始启动的时候，所有节点都是follower，在一段时间内如果它们没有收到Leader的心跳信号，follower就会转化为Candidate；
如果某个Candidate节点收到大多数节点的票，则这个Candidate就可以转化为Leader，其余的Candidate节点都会回到Follower状态；
一旦一个Leader发现系统中存在一个Leader节点比自己拥有更高的任期(Term)，它就会转换为Follower。
Raft使用基于心跳的RPC机制来检测何时开始新的选举。 在正常期间， Leader 会定期向所有可用的 Follower 发送心跳消息（实际中可能把日志和心跳一起发过去）。 因此，其他节点以 Follower 状态启动，只要它从当前 Leader 那里收到周期性的心跳，就一直保持在 Follower 状态。
当 Follower 达到其超时时间时，它将通过以下方式启动选举程序：
根据 Candidate 从集群中其他节点收到的响应，可以得出选举的三个结果。
共识算法的实现一般是基于复制状态机（Replicated state machines），何为 复制状态机 ：
简单来说： 相同的初识状态 + 相同的输入 = 相同的结束状态 。不同节点要以相同且确定性的函数来处理输入，而不要引入一下不确定的值，比如本地时间等。使用replicated log是一个很不错的注意，log具有持久化、保序的特点，是大多数分布式系统的基石。
有了Leader之后，客户端所有并发的请求可以在Leader这边形成一个有序的日志（状态）序列，以此来表示这些请求的先后处理顺序。Leader然后将自己的日志序列发送Follower，保持整个系统的全局一致性。注意并不是强一致性，而是 最终一致性 。
日志由有序编号（log index）的日志条目组成。每个日志条目包含它被创建时的任期号（term），和日志中包含的数据组成，日志包含的数据可以为任何类型，从简单类型到区块链的区块。每个日志条目可以用[ term, index, data]序列对表示，其中term表示任期， index表示索引号，data表示日志数据。
Leader 尝试在集群中的大多数节点上执行复制命令。 如果复制成功，则将命令提交给集群，并将响应发送回客户端。类似两阶段提交(2PC)，不过与2PC的区别在于，leader只需要超过一半节点同意（处于工作状态）即可。
leader 、 follower 都可能crash，那么 follower 维护的日志与 leader 相比可能出现以下情况
当出现了leader与follower不一致的情况，leader强制follower复制自己的log， Leader会从后往前试 ，每次AppendEntries失败后尝试前一个日志条目（递减nextIndex值）， 直到成功找到每个Follower的日志一致位置点（基于上述的两条保证），然后向后逐条覆盖Followers在该位置之后的条目 。所以丢失的或者多出来的条目可能会持续多个任期。
要求候选人的日志至少与其他节点一样最新。如果不是，则跟随者节点将不投票给候选者。
意味着每个提交的条目都必须存在于这些服务器中的至少一个中。如果候选人的日志至少与该多数日志中的其他日志一样最新，则它将保存所有已提交的条目，避免了日志回滚事件的发生。
即任一任期内最多一个leader被选出。这一点非常重要，在一个复制集中任何时刻只能有一个leader。系统中同时有多余一个leader，被称之为脑裂（brain split），这是非常严重的问题，会导致数据的覆盖丢失。在raft中，两点保证了这个属性：
因此， 某一任期内一定只有一个leader 。
当集群中节点的状态发生变化（集群配置发生变化）时，系统容易受到系统故障。 因此，为防止这种情况，Raft使用了一种称为两阶段的方法来更改集群成员身份。 因此，在这种方法中，集群在实现新的成员身份配置之前首先更改为中间状态（称为联合共识）。 联合共识使系统即使在配置之间进行转换时也可用于响应客户端请求，它的主要目的是提升分布式系统的可用性。
Ⅶ 一文了解以太坊挖矿算法及算力规模2020-09-09
以太坊网络中，想要获得以太坊，也要通过挖矿来实现。当前以太坊也是采用POW共识机制，但是与比特币的POW挖矿有点不一样，以太坊挖矿难度是可以调节的。以太坊系统有一个特殊的公式用来计算之后的每个块的难度。如果某个区块比前一个区块验证的更快，以太坊协议就会增加区块的难度。通过调整区块难度，就可以调整验证区块所需的时间。
以太坊采用的是Ethash 加密算法，在挖矿的过程中，需要读取内存并存储 DAG 文件。由于每一次读取内寸的带宽都是有限的，而现有的计算机技术又很难在这个问题上有质的突破，所以无论如何提高计算机的运算效率，内存读取效率仍然不会有很大的改观。因此，从某种意义上来说，以太坊的Ethash加密算法具有“抗ASIC性”。
加密算法的不同，导致了比特币和以太坊的挖矿设备、算力规模差异很大。
目前，比特币挖矿设备主要是专业化程度非常高的ASIC 矿机，单台矿机的算力最高达到了 112T/s（神马M30S++矿机），全网算力的规模达到139.92EH/s。
以太坊的挖矿设备主要是显卡矿机和定制GPU矿机，专业化的ASIC矿机非常少，一方面是因为以太坊挖矿算法的“抗 ASIC 性”提高了研发ASIC矿机的门槛，另一方面是因为以太坊升级到2.0之后共识机制会转型为PoS，矿机无法继续挖。
和ASIC矿机相比，显卡矿机在算力上相差了2个量级。目前，主流的显卡矿机（8卡）算力约为420MH/s，比较领先的定制GPU矿机算力约在500M~750M，以太坊全网算力约为235.39TH/s。
从过去两年的时间维度上看，以太坊的全网算力增长相对缓慢。
以太坊协议规定，难度的动态调整方式是使全网创建新区块的时间间隔为15秒，网络用15秒时间创建区块链，这样一来，因为时间太快，系统的同步性就大大提升，恶意参与者很难在如此短的时间发动51%（也就是半数以上）的算力去修改历史数据。
Ⅷ 自学区块链（六）BTC-挖矿难度
我们来看下挖矿的计算公式
H(block header) target，这个target就是 目标阈值
BTC用的哈希算法是SHA-256，它产生的哈希值是256位，那么就有2^256种取值，这个就是他的输出空间，要增大挖矿难度， 就调节目标值在这个输出空间所占的比例 。
挖矿难度和目标阈值是成反比的， 当算力强时，调节难度，使目标阈值变小 。
不调节难度，随着矿工数量增多，随着算力的上升，那么挖到区块的时间就会变短，从10分钟缩短到1分钟甚至几秒钟，这个会带来什么样的问题呢？可能很多人觉得这不是挺好吗，交易等六个确认就会缩短时间了，交易就会变快了。其实出块时间缩到很短，风险是很大的，因为网络延迟，出块时间变短，不同节点很可能接到不同的区块信息，导致会有很多分叉节点出现。矿工会根据自己认为正确的区块接着挖。这种情况下，恶意节点发动分叉攻击就比较容易成功，因为诚实节点的算力被分散了。
导致不需要51%的算力就能成功，所以缩短出块时间是不利于BTC系统的稳定的。虽然10分钟不一定是最优的时间，但是也算是比较合理的。
下面是 算力增长曲线
下面是 挖矿难度曲线
下面是 平均出矿时间
我们来看下难度公式：每2016个区块调整一次挖矿难度，10分钟出一个平均算下来是两星期调整一次。
previous_difficulty是上一次的挖矿难度，分母是最近2016个区块花费的时间
每个节点挖矿是独立的，BTC的协议也是开源的，会不会有矿工不修改挖矿难度呢？可能性是存在的，但是不影响结果，因为广播给其他节点需要独立验证block header的哈希值， 这个header里面有难度的一个压缩编码，修改难度产生的结果是不会被诚实的节点认可的。
Ⅸ 区块链技术
背景：比特币诞生之后，发现该技术很先进，才发现了区块链技术。比特币和区块链技术同时被发现。
1.1 比特币诞生的目的：
①货币交易就有记录，即账本；
②中心化机构记账弊端——可篡改；易超发
比特币解决第一个问题：防篡改——hash函数
1.2 hash函数（加密方式）
①作用：将任意长度的字符串，转换成固定长度（sha256）的输出。输出也被称为hash值。
②特点：很难找到两个不同的x和y，使得h(x)=h(y)。
③应用：md5文件加密
1.3 区块链
①定义
区块：将总账本拆分成区块存储
区块链：在每个区块上，增加区块头。其中记录父区块的hash值。通过每个区块存储父区块的hash值，将所有的区块按照顺序连接起来，形成区块链。
②区块链如何防止交易记录被篡改
形成区块链后，篡改任一交易，会导致该交易区块hash值和其子区块中不同，发现篡改。
即使继续篡改子区块头中hash值，会导致子区块hash值和孙区块中不同，发现篡改。
1.4 区块链本质
①比特币和区块链本质：一个人人可见的大账本，只记录交易。
②核心技术：通过密码学hash函数+数据结构，保证账本记录不可篡改。
③核心功能：创造信任。法币依靠政府公信力，比特币依靠技术。
1.5如何交易
①进行交易，需要有账号和密码，对应公钥和私钥
私钥：一串256位的二进制数字，获取不需要申请，甚至不需要电脑，自己抛硬币256次就生成了私钥
地址由私钥转化而成。地址不能反推私钥。
地址即身份，代表了在比特币世界的ID。
一个地址产生之后，只有进入区块链账本，才能被大家知道。
②数字签名技术
签名函数sign（张三的私钥，转账信息：张三转10元给李四） = 本次转账签名
验证韩式verify（张三的地址，转账信息：张三转10元给李四，本次转账签名） = True
张三通过签名函数sign（），使用自己的私钥对本次交易进行签名。
任何人可以通过验证韩式vertify（）,来验证此次签名是否有由持有张三私钥的张三本人发出。是返回true，反之为false。
sign（）和verify（）由密码学保证不被破解。·
③完成交易
张三将转账信息和签名在全网供内部。在账户有余额的前提下，验证签名是true后，即会记录到区块链账本中。一旦记录，张三的账户减少10元，李四增加10元。
支持一对一，一对多，多对已，多对多的交易方式。
比特币世界中，私钥就是一切！！！
1.6中心化记账
①中心化记账优点：
a.不管哪个中心记账，都不用太担心
b.中心化记账，效率高
②中心化记账缺点：
a 拒绝服务攻击
b 厌倦后停止服务
c 中心机构易被攻击。比如破坏服务器、网络，监守自盗、法律终止、政府干预等
历史 上所有有中心化机构的机密货币尝试都失败了。
比特币解决第二个问题：如何去中心化
1.7 去中心化记账
①去中心化：人人都可以记账。每个人都可以保留完整的账本。
任何人都可以下载开源程序，参与P2P网络，监听全世界发送的交易，成为记账节点，参与记账。
②去中心化记账流程
某人发起一笔交易后，向全网广播。
每个记账节点，持续监听、持续全网交易。收到一笔新交易，验证准确性后，将其放入交易池并继续向其它节点传播。
因为网络传播，同一时间不同记账节点的交一次不一定相同。
每隔10分钟，从所有记账节点当中，按照某种方式抽取1名，将其交易池作为下一个区块，并向全网广播。
其它节点根据最新的区块中的交易，删除自己交易池中已经被记录的交易，继续记账，等待下一次被选中。
③去中心化记账特点
每隔10分钟产生一个区块，但不是所有在这10分钟之内的交易都能记录。
获得记账权的记账节点，将得到50个比特币的奖励。每21万个区块（约4年）后，奖励减半。总量约2100万枚，预计2040年开采完。
记录一个区块的奖励，也是比特币唯一的发行方式。
④如何分配记账权：POW（proof of work） 方式
记账几点通过计算一下数学题，来争夺记账权。
找到某随即数，使得一下不等式成立：
除了从0开始遍历随机数碰运气之外，没有其它解法，解题的过程，又叫做挖矿。
谁先解对，谁就得到记账权。
某记账节点率先找到解，即向全网公布。其他节点验证无误之后，在新区块之后重新开始新一轮的计算。这个方式被称为POW。
⑤难度调整
每个区块产生的时间并不是正好10分钟
随着比特币发展，全网算力不算提升。
为了应对算力的变化，每隔2016个区块（大约2周），会加大或者减少难度，使得每个区块产生的平均时间是10分钟。
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