.區塊鏈定義：
區塊鏈本質上是一個去中心化的分佈式賬本數據庫。其本身是一串使用密碼學相關聯所產生的數據塊，每一個數據塊中包含了多次比特幣網絡交易有效確認的信息。
1.1區塊鏈是一個放在非安全環境中的分佈式數據庫(系統)
這裡的要點有兩個：(1)分佈式，(2)非安全環境。
首先，這是一個分佈式的，去中心化的系統。
什麼是去中心化？
先來考慮一箇中心化集中式處理的過程。你要在某寶上買一部手機，交易流程是：你將錢打給支付寶-支付寶收款後通知賣家發貨-賣家發貨-你確認收貨-支付寶把錢打給賣家。
下圖為中心化集中式交易模式
在這個過程中，雖然你是在和賣家交易，但是這筆交易還牽扯到了除了你和賣家的第三方，即支付寶，你和賣家的交易都是圍繞支付寶展開。因此，如果支付寶系統出了問題便會造成這筆交易的失敗。並且雖然你只是簡單的買了一個手機，但是你和賣家都要向第三方提供多餘的信息。
而去中心化的處理方式就要顯得簡單很多，你只需要和賣家交換錢和手機，然後雙方都聲稱完成了這筆交易，就OK了。
可以看出在某些特定情況下，去中心化的處理方式會更便捷，同時也無須擔心自己的與交易無關的信息洩漏。
1.2區塊鏈採用密碼學的方法來保證已有數據不可能被篡改
這個部分的兩個核心要點是：(1)密碼學哈希函數(2)非對稱加密。
兩個都是密碼學的基礎概念，網上都有非常清晰的定義：
(密碼學)哈希函數：一個函數Y=H(X)，有如下性質：1，有X可以很容易算出Y；2，有Y不可能算出X；3，有Y不可能找到另一個X'使得H(X')=Y；4，如果X和X'相差很小，H(X)和H(X')則完全不相關。
這東西主要用於驗證信息完整性——在一個信息後面放上這個信息的哈希值，這個值很小，例如256bit，而且計算方便。收到信息之後收信人再算一遍哈希值，對比兩者就知道這條信息是否被篡改過了。如果被篡改過，哪怕只有一bit，整個哈希值也會截然不同。而根據哈希函數的性質，沒有人能夠偽造出另一個消息具有同樣的哈希值，也就是說篡改過的數據完全不可能通過哈希校驗。
非對稱加密：這東西很好理解——對稱加密就是有個密鑰，可以理解成保險箱鑰匙，你把消息加密變成密文，沒有人能看懂這是啥，然後同一把鑰匙解密成原來的消息。
非對稱加密就是有兩把鑰匙，一把叫公鑰，一把叫私鑰，用其中一把加密的話，只能用另一把解密，反之亦然。另一個重要的性質是，給你密文，明文和其中一把鑰匙，你還是解不出來另一把鑰匙是啥。原理基本上是基於一些困難數學問題，例如因數分解和離散對數，常用的有RSA，Diffie-Hellman和ECC(橢圓曲線)，比特幣用的是橢圓曲線。
非對稱加密除了和對稱加密一樣用於信息加密之外，還有另一個用途，就是身份驗證。因為通常情況我們假設一對公私鑰，公鑰是公開的，而私鑰只有本人有，於是一個人如果有對應的私鑰，我們就可以認定他是本人。其中一個重要的應用就是數字簽名——某個消息後面，發信人對這個消息做哈希運算，然後用私鑰加密。接著收信人首先對消息進行哈希運算，接著用相應的公鑰解密數字簽名，再對比兩個哈希值，如果相同，就代表這個消息是本人發出的而且沒有被篡改過。
至於區塊鏈怎麼實現的，很簡單：
交易(數據)寫在區塊裡。
第一個區塊叫創世區塊，寫啥都行。
從第二個區塊開始，每個區塊的第一部分有前一區塊的哈希值。此外，區塊裡的每一筆交易(數據)，都有發起人的數字簽名來保證真實性和合法性。於是，先前區塊裡的任何數據都不可被篡改，原因見上。
如何保證區塊鏈數據保持一致？
中本聰在白皮書裡面提到，簡單來說，要想控制賬本，得要先付出和投資，是得要一定數量以上的(51%攻擊)。投資以後，投資所有人面臨兩個選擇：亂搞然後毀掉比特幣使投資打水漂，或者加入網絡賺錢，並使網絡變得更強大。理性人都會選擇後者。
如果真有想破壞的人，也不容易做到，因為區塊鏈的過往賬本都存在，虛假修改賬本很容易被查到。如果要把過往賬本全部修改，就需要把整條鏈的哈希數都算一遍，這樣即使擁有網絡51%算力也都還是不夠的。
如果不幸真的有這種事發生，那麼我們還有一個辦法補救，就是放棄這個所謂的主鏈，因為這個攻擊者已經不被人信任了，所以從他那裡產出的區塊也就沒有了價值，是不是主鏈又有什麼關係呢，我們可以從所有被他拒絕的孤塊組成的鏈上繼續挖礦，類似於etc和eth的關係，而真實的數據全部存放在孤鏈上，這就是所謂的硬分叉。所以說，數據會被修改，但是真實的數據和虛假的數據會共存在兩條鏈上。
到這為止有人可能會問：為什麼要弄個鏈啊？直接所有數據加個哈希值不就行了？
因為這個數據庫並不是靜止的啊。
數據庫的數據是會增加的，而每次增加的數據，就是一個區塊，於是這些生成時間不同的區塊，就以這種形式鏈在一起了。
1.3區塊鏈採用共識算法來對於新增數據達成共識
共識算法的目的，就是讓所有節點對於新增區塊達成共識，也就是說，所有人都要認可新增的區塊。對於有中心的系統，這事很簡單，中心說什麼大家同意就好了，但是放到去中心化系統裡，尤其是當有些節點有惡意的時候，這東西非常複雜，計算機科學裡有個相應的問題，叫做“拜占庭將軍問題”或者“拜占庭容錯”(BFT)。
拜占庭羅馬帝國在軍事行動中，採取將軍投票的策略來決定是進攻還是撤退，也就是說如果多數人決定進攻，就上去幹。但是軍隊中如果有奸細(比如將軍已經反水故意亂投票，或者傳令官叛變擅自修改軍令)，那怎麼保證最後投票的結果真正反映了忠誠的將軍的意願呢？
拜占庭將軍問題反映到信息交換領域中來，可以理解為在一個去中心的系統中，有一些節點是壞掉的，它們可能向外界廣播錯誤的信息或者不廣播信息，在這種情況下如何驗證數據傳輸的準確性。
有很多用Lamport給出的那個例子來講BFT的東西，我在這裡換一個角度。
Lamport大神當年提出這個問題的時候在斯坦福研究中心給NASA做項目，他提出這個問題的原因並不是考慮類似比特幣的應用場景(整個互聯網成千上萬個用戶)，而是考慮特殊背景下的一個簡單的系統——
航天飛機的控制系統。
如果有航空背景的同學可能知道，飛機有三套獨立的控制系統，為什麼呢？因為任何系統都不可能完全不出故障，就算飛機控制系統的故障率已經極低了，還是有飛到一半這東西壞了的可能。於是我們可以弄兩套獨立的系統，同時壞掉的幾率就會大大降低。
可是兩套獨立的系統還是不足以容下一個系統的錯誤——一架飛機迎面飛來，兩套系統一個說要躲，一個說不躲，那到底是躲還是不躲呢？所以我們需要三臺 獨立的系統，這樣，如果有一個系統有故障了，還有兩臺能正常工作，能少數服從多數給出正確的結果。學過糾錯碼的同學對這個應該不陌生，這個系統的輸出之間的漢明間距是3，所以可以糾正一位的錯誤。
然而，對於航天飛機，在冷戰的背景下，萬一某個系統不是壞掉了，而是被敵人控制了呢？三套系統還夠嗎？
答案是否定的，因為不同於單純只是壞掉的節點，惡意節點可以做一些別的事來阻止整個系統達成共識。
這個部分略複雜要講的話要單開一帖，所以我們只說最簡單的情況(無簽名同步系統)。
我們管三個系統叫ABC，正常工作流程是三個人每次得出結果就互相告訴一下，然後每個人選多數人同意的結果。這是個沒有中央節點的分佈式系統，也就是說三人不能聚在一起開個會啥的，仨人只能兩兩通信。這個時候，假設C有惡意，它的目標是破壞這個系統。於是，假設正確的讀數是1，A和B都得出了1這個結果，這個時候C這個小婊砸告訴A說“我的結果是0，B也覺得是0”，同時打個電話跟B說“哎我覺得是0，A也這麼說”，於是A和B就懵逼了。假設你是A，你聽到了兩個不同版本的B的答案，B說自己選了1，C說B選了0，可是A這個時候沒法知道B和C誰才是那個騙了自己的小婊砸，因為如果B真的告訴A選了1然後告訴C是0，他聽到的結果和現在是一模一樣的。
於是結論是，拜占庭容錯，也就是需要容下一個惡意系統而非錯誤系統，需要4個獨立系統。
Lamport提出這個問題之後，有無數的算法被提出來，統稱BFT(拜占庭容錯)算法，其中最有代表性的叫PBFT，然後由於最近區塊鏈的熱度，無數針對區塊鏈應用場景優化過的BFT算法也湧現出來，但是一個重要的問題是，所有目前的BFT算法，都只能應用在小型網絡裡。原因很簡單——因為BFT這個問題是設計給類似於航天飛機控制系統這樣的場景的，早期的算法考慮的也主要是這種場景。PBFT論文裡考慮的就是一個5個節點的系統。就算算上新提出的BFT算法，也最多應用在不超過100個節點的網絡裡。
這個問題被擱置了很久，直到比特幣的誕生——中本聰從某種意義上簡化了這個問題，在比特幣中，同樣是共識問題，中本聰引入了一個重要的假設——獎勵，他之所以能這樣做的原因是，他考慮的是一個數字貨幣，也就是說共識這個東西是有價值的。
於是在這樣的系統上，他提出了工作證明機制。
所有挖礦，礦工，最長鏈，分叉等等等等，都可以歸結為一句話：
說話是要有代價的，說真話是有好處的，說假話是要扣錢的。
目前兩類共識算法的核心區別：
BFT共識模型：惡意節點可以幹任何事。
比特幣共識模型：模型中有公認的“價值”，每個節點說話都需要一定代價，誠實節點會受到獎勵，而惡意節點由於只付出代價而收不到獎勵，變相受到了懲罰。
也就是說，BFT共識模型其實涵蓋了比特幣共識模型的場景，比特幣共識其實放寬了BFT共識模型的限制。
2.區塊鏈技術的應用前景：
區塊鏈技術在金融業的典型應用是支付和清算，因為解決了不同主體間的信任問題，基於區塊鏈技術的支付系統呈現出與傳統支付系統完全不同的格局。
基於區塊鏈技術產生的數字貨幣還能賦予貨
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