有關區塊鍊的文章很多，但是我總感覺每一篇讀完之後了解的都不透徹。趁着剛學習完一些理論知識，來自己整理篇終極入門。
（可以收藏但不支援轉載）
區塊鍊的監管
區塊鍊并不是一個新技術，而是一堆已有技術的結合，包括分布式技術、密碼學等等。比特币誕生與2009年，區塊鍊作為其後端支撐，在2015年才掀起浪潮，大家逐漸發現區塊鍊的應用領域遠遠不止代币（代币這個詞很好了解，作為錢币的替代品，在特定的場合或者範圍内才有效。比如比特币萊特币以太币等等等等。)
我國對于代币的監管較嚴格，中國人民銀行宣布，發行初始代币(ICOs)是一種非法的融資手段。但同時，我國支援區塊鍊技術的發展，并在16年12月其歸為網際網路金融的一項技術（參考《北京市“十三五”時期金融業發展規劃》），在之前的8月，北京市金融工作局已經在推動中關村區塊鍊聯盟設立。
截止2018.5，北京、上海、廣州、深圳、浙江、貴州等地在内的十八個地區出台了相關區塊鍊項目鼓勵政策。各地區将區塊鍊研發及應用作為重要戰略發展目标，并出台詳細鼓勵政策。是以抛開代币這個概念，區塊鍊的未來還是值得期待的。
最近由于參加項目，收集了一些區塊鍊在各領域在2018-2023年市場價值的預測資料，做了個柱狀圖。
但是這個資料吧，我認為看看就好并不能當真 = =，畢竟現在區塊鍊的底層技術還不成熟，發展空間較大。由于供應鍊金融這塊很貼緊區塊鍊的運作方式，是以目前也在大力發展。
感覺說了一堆沒用的。其實是想大家先了解下這個領域，包括他的制度。
區塊鍊概述
Melanie Swan在《區塊鍊：新經濟藍圖及導讀》中将區塊鍊應用分為區塊鍊1.0、2.0和3.0
區塊鍊1.0：比特币，支撐虛拟貨币應用，轉賬、彙款和數字化支付相關的密碼學貨币應用。
區塊鍊2.0：支撐智能合約應用合約是經濟、市場和金融的區塊鍊應用的基石。應用包括股票、債券、期貨、貸款、抵押、産權、智能财産和智能合約。2.0的代表是以太坊，以智能合約為中心，使用者可以自己編輯智能合約（這當然存在一定的風險，比如TheDAO事件，黑客就是從智能合約中的漏洞入手。）
區塊鍊3.0：應用是超越貨币、金融和市場的範圍的去中心化應用，特别是政府、健康、科學、文藝和藝術領域。3.0的代表是EOS(so called 3.0)，但是平台好像不是很穩定，速度并沒有他對外宣稱的那麼快。其實3.0可能還在發展中。
比特币分類：
1. 公有鍊(Public blockchain)：對所有人開放，任何人都可以參與。
應用包括：比特币、以太坊、虛拟貨币、面向大衆的電子商務、網際網路金融等B2C\C2C\C2B等場景
2. 私有鍊(Private blockchain)：對單獨的個人或實體開放
應用包括：資料庫管理、審計，防範内部和外部的對資料安全的攻擊，是許可鍊
3. 聯盟鍊(Consortium blockchain)：對特定的組織團體開放
應用包括：40多家銀行參與的區塊鍊聯盟R3，和Linux基金會支援的超級賬本Hyperledger，需要注冊許可，許可鍊
用于機構間交易、結算或清算等B2B形式
4. 側鍊(sidechains)：比特币平均每十分鐘出一個區塊，每個區塊1MB大小，使得大概每秒才能确認7筆交易。側鍊來提升效率。 閃電網絡把很多交易放在側鍊，隻有在做清算時才用上主鍊，大大提高交易速率，又不會增加主鍊的存儲負擔。
5. 互聯鍊(interchain)：各自垂直領域的區塊鍊互聯互通，形成區塊鍊全球網絡。
區塊鍊行業架構：協定層、擴充層、應用層。
協定層
底層技術，完整的區塊鍊産品，維護網絡節點，提供API調用。通常提供簡單的用戶端。
建構了網絡環境，搭建了交易通道，指定了節點獎勵規則，
技術：網絡程式設計、分布式算法、加密簽名、資料存儲技術。
語言：網絡程式設計能力強的，對并發處理簡單的。比如Nodejs, Go
進一步分為存儲層和網絡層。
比特币選擇的是谷歌的LevelDB，讀寫性能好。
網絡層是編碼的重點和難點，包括點對點網絡中的分布式算法、加密簽名。《Nodejs開發加密貨币》
也有将點對點網絡的實作單獨分開：
節點查找、資料傳輸和驗證等邏輯獨立
共識算法、加密簽名、資料存儲等組成核心層
擴充層
類似電腦驅動，讓區塊鍊産品更加實用。
有兩類，一是各類交易市場，法币兌換加密貨币。
二是針對某個方向的擴充實作，例如智能合約，即達到某個條件，合約自動執行，比如證券轉移。
技術沒有限制，分布式存儲、機器學習、VR、物聯網、大資料等等。
任何需要第三方支付的産品都可以友善的使用區塊鍊
任何需要确權、征信和追溯的資訊，也可以借助區塊鍊。
應用層
各種用戶端（DAPP、錢包等）。
比特币協定層使用C++開發、官方用戶端錢包用Qt、第三方錢包用Python，共識算法采用PoW(Proof of work)工作量證明機制。
以太坊給出了Go(go-ethereum)\Java(Ethereum(J))\Python等多語言的實作。用戶端有Rust, Ruby, Javascript等。
大家對區塊鍊的定義都是分布式的公開資料庫，或者叫他賬本。是以功能明顯：存儲。存儲的是什麼？不可篡改的交易。
一段時間内産生的交易被打包進一個區塊中，這個區塊被挖出來之後（稱為挖礦），連接配接到最長的鍊條上（區塊數量最多），就構成了區塊鍊。
我們根據比特币區塊鍊來了解區塊鍊的工作方式。
比特币位址
首先我們來看一下比特币位址。作為交易的使用者，我們首先每個人要有個位址，這樣我才能給你轉賬。
比特币位址由數字和字母組成。生成過程如下：
公私鑰若是有問題參考密碼學。
非對稱加密：每個人有兩把鑰匙，其中一把隻有自己知道（私鑰），另一把可以公布于衆（公鑰）；通過私鑰加密過的資訊，隻要公鑰才能解密，連私鑰都不能，公鑰可以通過私鑰生成很多把。
使用者随機生成私鑰，然後通過私鑰産生公鑰，對公鑰進行SHA256加密函數加密，再使用RIPEMD160加密，得到了公鑰HASH。再經過兩次SHA256加密，取前四位元組作為校驗碼加入到原公鑰HASH中，再添加相應的版本号（目前為0x00），将這些位元組合并後通過Base58，生成58位元組的比特币位址。
交易
對于每個賬戶，比特币存儲的不是其餘額（還剩多少比特币），而是交易記錄。比如A轉給我1個比特币，B轉給我2兩個比特币，存儲的是這些賬單。而比特币的創新在于UTXO（Unspent Transaction Output，未花費的交易輸出）。也就是說，我要發起一筆交易，轉賬給C兩個比特币，這時交易的輸入則是部分UTXO。我有一些别人轉賬給我的賬單，來自A的1個和B的兩個，那麼我轉給C的這個交易，使用的就可能是B轉給我的這筆錢。
我們來看看交易的輸入與輸出：
previous tx的值是即是一筆UTXO的哈希，在例子中則是選擇C轉給我的2個比特币，将這些錢給C。作為輸入的交易可以是多個。（比如我想轉D3個比特币。A與B的交易單個肯定不夠）
輸入腳本：也就是scriptSig是轉賬人私鑰生成的數字簽名，即需要轉賬人證明自己有與公鑰哈希對應的私鑰，這樣他才可以使用這筆UTXO。scriptSig下一行是轉賬人的公鑰。
Value就是轉賬的金額。
scriptPubKey：是輸出腳本，其中包含了若幹腳本指令，以及收款方的位址。
現在我們來看腳本的執行過程。
比特币的腳本基于堆棧，後進先出。
交易1 ：A轉賬給B
輸入：A的簽名&公鑰
輸出：B的公鑰HASH
交易2：B轉賬給C
輸入：B的簽名&公鑰
輸出：C的公鑰HASH
先執行交易2的輸入腳本，從左向右，将簽名與公鑰入棧；然後執行交易1的輸出腳本OP_DUP——複制棧頂元素。
然後OP_HASH160計算棧頂元素的HASH，也就是A的公鑰HASH，即A的比特币位址。然後将交易1的輸出中的位址（A的位址）壓棧。
接下來OP_EQUALVERIFY判斷棧頂前兩個元素是否相等。如果相等繼續執行，如果不相等中斷。最後使用OP_CHECKSIG來進行簽名校驗，即公私鑰比對。
一串指令證明了想要花費該UTXO中比特币的人，是否有對應的私鑰，也就是這筆轉賬是否是轉給A的，或者是A是否有權限可以花。
挖礦
然後我們有必要來看一下挖礦。
先看一眼區塊頭部的資料結構。
其中Merkle樹是對交易的散列樹。兩兩合并最終形成根節點。來看一個更完整的圖：
我們常說挖礦就是尋找這個随機數Nonce，其實在區塊生成時的散列是固定的，Nonce的值從0開始。其中第一個交易是coinbase（挖礦交易），即挖礦交易會的輸出位址是你的獨一無二的位址，是以雖然區塊生成時的散列是固定的，但每個區塊的merkle tree根節點不同，是以對于每個礦工來說，被挖區塊的散列是不同的。
挖礦的目的就是改變這個Nonce的值，通常從0開始往上增加。每改變一次Nonce，我們就對區塊重新計算HASH，直到得出的HASH值滿足區塊頭中的目标值。這個目标值是一個标準，通常前n位為0，如果礦工計算出的HASH值小于等于該目标值，也就是至少前n位為0時，挖礦成功。目标值也叫難度值，比特币規定十分鐘挖出一個區塊，若是快于或者慢于十分鐘，目标值就會自動調整，使得挖礦更難或者更容易。保證十分鐘産出一個區塊。
當然區塊中的交易，就是這10分鐘内産生的交易。如果交易太多（因為每個區塊大小為1MB，存儲交易數量有限），則繼續由下一個區塊打包。
找到這個随機數不容易，因為散列函數的性質決定了不能一下就猜到數字，隻有一個一個試，因為通常從0開始一個一個往上加，是以說最後的Nonce值，就是礦工執行哈希散列的次數。
同時我們可以發現，找随機數不容易，但是驗證卻極其簡單，隻需要将随機數帶入區塊，其他節點一次散列即可對某個挖出區塊的礦工節點進行驗證。