第三节 区块链的特征与分类

一、区块链的特征

区块链并不是一个全新的技术，而是结合了多种现有技术进行的组合式创新，是一种新形式的分布式加密存储系统。典型的区块链技术包括共识算法、P2P通信技术、密码学等技术，这些内容后面都会进行介绍。这些技术组合起来的区块链，会有如下几个方面的特征。

1.开放/共识/可靠数据库

任何人都可以参与到区块链网络中，每个节点都允许获得一份完整的数据库拷贝。系统会认定出现次数最多的纪录为真实记录。节点之间基于一套共识机制，通过竞争计算共同维护整个区块链网络，任何一个节点失效时，不会对网络上的其他节点造成影响。

2.去中心化

多个节点共同组成一个P2P网络，不存在中心化的设备和管理机构，所有节点都拥有同样的权利和义务。节点之间的数据交换通过数字签名技术进行验证，无须任何中间信任机构，只需要按照既定的共识机制进行交流，节点和节点之间也无法进行相互欺骗。同时，整个系统的运作不会因某个节点停止工作而停止。

3.交易透明/集体维护

区块链的共识机制公开，所有交易都透明，因此，每一笔交易都是对所有节点可见且由所有节点集体维护的。由于节点与节点是去中心化的，因此节点之间无须公开身份，每个参与的节点都是匿名的。

4.去信任/不可篡改/不可伪造/可以追溯

节点之间无法彼此欺骗，单个节点甚至多个节点对数据库的修改无法影响其他节点的数据库，除非能够控制整个网络中超过51%的节点并同时修改，以致让其余的节点都以为这51%的节点的修改是正确的。区块链中的每一笔交易都通过密码学方法与相邻的两个区块串联，因此，可以追溯到任何一笔交易的源头。

二、区块链的类型

区块链的本质是一种在公开和对等的网络环境下实现大规模协作的工具。区块链的参与主体所涉及的范围及所有参与者是否为完全利益共同体决定了区块链的类型。

按照区块链的准入机制和开放范围，可以把区块链分为三类：公有链、联盟链和私有链。也有部分观点把联盟链也划归私有链，因此把区块链分为两大类，即公有链和私有链。还有另外一种观点认为，私有链由于一般存在中心的管理和控制，本质上私有链是有中心控制的分布式数据库，并不具备区块链去中心化的特征，不能划归区块链。

为了全面了解，按照第一种观点，把区块链按照准入机制和开放范围分为公有链、联盟链以及私有链，进行后面的学习。

1.公有链（Public Blockchain）

无中心管理机构、无中心服务器、对所有人开放，任何人都可以参与的区块链，其中参与的节点按照系统规则自由接入网络，不受控制，节点之间基于共识机制开展工作。

公有链实现了“完全去中心化”，不受任何中央机构控制，账本完全公开透明，任何节点都可以参与到区块链的维护和数据读取当中来。

公有链的典型代表：比特币、以太坊、莱特币等。

2.联盟链（Consortium Blockchain）

联盟链通常由几个企业或者团体一起组建，公开范围介于公有链和私有链之间，同样也保留了区块链的真实性和部分去中心的特性。

由于联盟链只对特定的组织团体开放，也就是说参与区块链的节点是预先选择好的，节点之间的网络连接也是比较完备的。也正因为联盟链节点之间具备了较好的相互之间通信的条件的特点，只需要较低的运营成本就能维持运转，交易速度非常快，少量的节点也都具有很高的信任度，并不需要每个节点来验证。效率较高的联盟链，交易成本大幅降低，甚至可以做到几乎接近于零交易成本。

联盟链中的数据并不像公有链那样是完全公开的，联盟链中的数据读取权限一般是分级别的，外部读写权限、内部读写权限以及内部各节点的权限都是可以分级别进行管理的。联盟链的这一特点也意味着联盟链的应用范围不会像公有链那么广。有的联盟链普通用户可以进行交易执行和交易信息查阅，但不能验证交易或者不能发布智能合约，验证交易和发布智能合约需要得到该区块链联盟的许可，有的联盟链普通用户连执行交易和查阅交易信息的权限都不具备。

总结下来，联盟链实现了“部分去中心化”，数据权限分级管理，参与范围限于非完全共同利益主体。

3.私有链（Private Blockchain）

建立在某个企业内部，系统的运作规则根据企业要求进行设定，修改甚至是读取权限仅限于少数节点，同时保留着区块链真实性和部分去中心化的特性。私有链由于仅对单独的个人或实体开放，参与的节点为内部开放的少数节点，数据的访问和使用有严格的权限管理，实际上是存在一定的中心化控制的区块链。私有链由于中央控制机构或控制中心，里面的数据本来就由中心决定，对第三方和公众并没有太多的保障，相反为了防止内部造假，私有链在内部审计方面会有一定的优势。

总结下来，私有链由中央控制，没有实现“去中心化”，参与范围仅限于同一利益的主体内部。

下表从节点参与程度、区块链的浏览权限、区块产生的限制和区块奖励方面对公有链、联盟链和私有链进行比较。

三、比特币和区块链的关系

比特币作为区块链非常典型的应用案例，比特币流行和发展的同时也使得区块链技术得到非常快速的发展，与此同时，区块链技术在与金钱相关的领域和服务中得到了非常广泛的应用。本节基于前面讨论的基础，以比特币为例子对区块链进行剖析。

通过区块链技术实现的数字货币与传统的通货有一点非常明显的区别就是，通过区块链技术实现的数字货币通常是不需要像中央银行那样的中间机构对价值进行担保的。在区块链技术应用于数字货币之前的“电子货币”的发行机关，并不能确保它发行的“电子货币”及“电子货币系统”能够“与法定货币进行交换”“让用户不能随意伪造货币”以及“可以追溯交易记录”。区块链技术得以应用之后，通过区块链技术的数字货币实现了在没有第三方中间机构存在的情况下，实现了法定货币所具备的功能：

●“货币从哪个人转账到哪个人手里”的交易记录被记录在称作“区块”的单元中，区块与区块之间紧密相连，一连串的交易信息被打上“时间戳”按时间次序管理起来。与此同时，所有的区块链参与者账户余额的管理也成为可能。

● 用户无法随意伪造或发行货币，即便伪造了，也会被区块链中的其他参与者否认，使得其相关的交易也无法得到承认。

通过上述方式，使得市面上流行的数字货币，比如比特币、莱特币、瑞波币等都具备了法定货币的相应功能。

以比特币为例，交易的信息被记录在区块链上，通过在P2P网络进行基于PoW机制的挖矿作业，维持了整个比特币网络的运作。那么，比特币区块链的运作机制是怎样的呢？

1）在一定时间内，被矿工们确认的多笔交易记录在一个区块中，同时打上时间戳。

2）在比特币中，这些被确认的交易信息被记录在P2P网络中，在这个P2P网络中的各个用户相互之间进行交易的发送和接收，数据在各个成员之间得以“接力”传播。而网络的所有用户都可以查看到同样的交易信息。

3）通过P2P网络接收到交易记录的所有用户，对接收到的交易信息进行确认。基于PoW机制，用最短的时间解决包含“确认交易记录”的计算难题的用户，将会得到相应的区块比特币奖励和相关交易的手续费，而交易一旦得到正常确认，交易记录就会被写入区块链中。

就这样，比特币通过区块链实现了不依赖于中央机构，使得所有的交易记录通过分布式的方式得以保存。据此，我们也了解了比特币和区块链之间密不可分的联系。

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[1] 摘自https://www.jianshu.com/p/a24e9118f7c2，作者：灯下鼠。

[2] 3开头的比特币地址，长度为34位。1开头的比特币地址，长度为26～34位。绝大多数是34位，少量33位，剩下的少得可怜，因为base58编码格式与十六进制格式转换结果位数不确定。

[3] 摘自http://www.8btc.com/9-bitcoin-addresses，作者：洒脱喜。

[4] 其中29658个比特币已经转移到中标人Tim Draper，他的地址为1a8LDh3qtCd MFAgRXzMrdvB8w1EG4h1Xi。

[5] 超过2900笔个人捐款打入了该地址。