3、区块链技术基础：分布式账本、密码学与应用

区块链技术基础：分布式账本、密码学与应用

1. 分布式账本与区块链概述

1.1 分布式账本核心概念

分布式账本本质上是一个复制且共享的数字数据库，分布在不同地理区域。要实现有效的分布式账本，需要 P2P 网络和共识算法。区块链技术是实现分布式账本的一种技术，但并非分布式账本技术（DLT）的唯一数据结构。

1.2 区块链的历史背景

最早类似 DLT 的事物可追溯到公元 500 年，太平洋雅浦岛使用一种名为 Rai 的货币，它是重达 200 多公斤的石头。由于石头太重难以携带，岛上每个成年人都记住 Rai 的所有权。这种口头所有权记录方式使得无需单一一方来维护谁拥有 Rai 的记录。

1.3 不同类型的区块链

• 公共区块链（无许可） ：区块链概念因其透明度和每个节点都参与促进区块链增长而被广泛应用和调整。早期由比特币衍生的区块链模型完全开放且无许可，即公共区块链。公共区块链中节点待遇公平，因其记录的不可变性质，能在无信任网络中无缝运行。像比特币、以太坊等继承了类似工作量证明（PoW）共识算法的项目，确保记录的交易不可编辑。公共区块链适用于加密货币项目，但常面临可扩展性问题。例如，比特币的挖矿方式（PoW）耗电巨大，平均每 10 分钟创建一个区块，为维持这个时间，挖矿难度不断调整，导致挖矿环境成本高昂。由于这些复杂因素，难以预测公共区块链的未来。
• 私有区块链（有许可） ：引入私有区块链主要是为了拓宽区块链技术的应用范围。有许可的区块链采用与公共区块链相反的方法，主要是为了解决公共区块链中的一些问题并使区块