【】比特币创世区块中记录的永不修改的话

第 1 章区块链基金会和 Hyperledger Fabric 架构 泰晤士报 2009 年 1 月 3 日 财政大臣即将对银行进行第二次救助。

2009年1月3日，（英国）财政大臣即将实施第二轮紧急银行援助。（比特币创世区块中记录的未修改词）

-中本聪

本章将从区块链产生的背景介绍比特币和以太坊等热门词汇，讨论区块链当前和未来的发展趋势，逐步介绍区块链的基本概念和核心技术，然后分析Hyperledger Fabric的架构。和核心机制。另外，读者可以在本章中学习如何搭建Hyperledger Fabric实验环境，尝试运行并查看实验结果。

1.1区块链背景、概念和现状

本节将介绍区块链的背景和研究热潮，区块链的概念和核心技术，分析目前在全球有影响的主流区块链开源平台。

1.1.1 区块链的背景和研究热潮

近年来，比特币无疑是最流行的投资词汇。其最高价突破2万美元，成为投资者眼中的新宠和“真金白银”。比特币一词最初源自中本聪于 2008 年在网站上发表的“比特币：一种点对点电子现金系统”[1]（“比特币：一种点对点电子现金系统”），这是比特币和区块链理论形成过程中的重要基础论文，真正为虚拟数字货币和区块链应用开启了人类社会的新时代。

在这篇论文中，中本聪在不依赖第三方的情况下，解决了之前虚拟数字货币发行中存在的货币伪造、双重支付（或“双花”，Double Spent）、匿名交易、中心化发行等挑战。信贷机构的背书不需要基于中心化的货币发行系统，在全球范围内实现点对点交易的可靠核算。比特币9年多的持续正常运行表明，这种分布式架构在适当的激励机制和共识算法的作用下，具有支持全球交易的潜力，为当前金融领域提供了成本高昂的中心化架构的新解决方案。因此，在“挖矿” 比特币的产业生态，每个人都可以参与记账，充分利用非对称加密、哈希算法等现代密码学技术，确保比特币交易不可伪造、不可篡改、可追溯。，并通过记账奖励的方式激发各节点参与记账的积极性，这使得黑客的攻击成本非常高，参与社区贡献还不如“挖矿”。正是这种结合正反馈奖励机制和博弈心理的巧妙设计，使比特币交易系统迅速发展成为国际共享的分布式账本系统，比特币也成为当下最热门的投资产品之一。然而，比特币没有类似传统货币的等价背书信用对象作为担保，缺乏全社会认可的货币价值基础。因此，比特币受到各国监管，禁止作为可兑换“货币”兑现或接受的流通。截止到2018年，比特币已经运行了9年多，支持了单笔数亿美元的交易。截至 2018 年 11 月，比特币交易系统已累计超过 550,000 个区块（）。尽管它遭到了无数黑客的攻击，但它从未停止过运行。总市值一度突破千亿美元。毫无疑问，比特币已经成为人类历史上最具影响力的虚拟数字资产之一。

以太坊去中心化自治组织（DAO）项目的想法非常天才和创造性。旨在构建一个完全去中心化的自治服务平台，由超过一定比例的虚拟实体或股东（如67%）决定投资或修改运行机制，完全透明，无需人工集中管理。2016 年 5 月，DAO 项目通过分布式众筹在 28 天内筹集了超过 52 亿美元。它成为当时人类历史上最大的单价值众筹项目。同一天，在各大数字货币交易所。开始交易。然而，半个多月后，黑客利用智能合约中递归调用等漏洞，窃取了众筹筹集的近三分之一的以太币，震惊了整个DAO社区，公众也对去中心化自治系统的安全性感到担忧。性和可行性受到质疑。项目开发者通过研究发现，该漏洞并非出现在DAO架构本身，而是智能合约的问题。这迫使开发者强行对DAO项目进行“硬分叉”，即在第192,000个区块被挖出后消除分支上的被盗币，并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。公众也关注去中心化自治系统的安全性。性和可行性受到质疑。项目开发者通过研究发现，该漏洞并非出现在DAO架构本身，而是智能合约的问题。这迫使开发者强行对DAO项目进行“硬分叉”，即在第192,000个区块被挖出后消除分支上的被盗币，并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。公众也关注去中心化自治系统的安全性。性和可行性受到质疑。项目开发者通过研究发现，该漏洞并非出现在DAO架构本身，而是智能合约的问题。这迫使开发者强行对DAO项目进行“硬分叉”，即在第192,000个区块被挖出后消除分支上的被盗币，并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。性和可行性受到质疑。项目开发者通过研究发现，该漏洞并非出现在DAO架构本身，而是智能合约的问题。这迫使开发者强行对DAO项目进行“硬分叉”，即在第192,000个区块被挖出后消除分支上的被盗币，并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。性和可行性受到质疑。项目开发者通过研究发现，该漏洞并非出现在DAO架构本身，而是智能合约的问题。这迫使开发者强行对DAO项目进行“硬分叉”，即在第192,000个区块被挖出后消除分支上的被盗币，并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。项目开发者通过研究发现，该漏洞并非出现在DAO架构本身，而是智能合约的问题。这迫使开发者强行对DAO项目进行“硬分叉”，即在第192,000个区块被挖出后消除分支上的被盗币，并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。项目开发者通过研究发现，该漏洞并非出现在DAO架构本身，而是智能合约的问题。这迫使开发者强行对DAO项目进行“硬分叉”，即在第192,000个区块被挖出后消除分支上的被盗币，并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。并决定在退出分配后自动解散DAO项目。这一事件引起了极大的社会争议和媒体关注，但以太坊DAO项目无疑是人类社会的一次伟大创新尝试，对去中心化自治系统影响深远。

近年来，这些创新项目和事件开始深刻影响和改变人类社会。各种数字虚拟货币和“去中心化”分布式应用层出不穷。虚拟货币交易所遍地开花，追逐企业“币”。“改革”和“链改”的浪潮席卷而来，“区块链”是比特币、以太坊DAO等项目所使用的底层核心技术。人们发现，它不仅可以像比特币一样作为“虚拟货币”使用。特色技术基础，也可用于构建开放的信用体系和资产确权的基石。相信它可能开启人类社会基于互联网和虚拟平台传递价值的时代。

区块链技术通过去中心化的方式建立起点对点的信任关系，可能会影响甚至改变决定人类社会组织形式和现象的基本力量，包括生产力水平、分配总量和分配率生产资料和生产成果、权力的集中程度等[2]，特别是削弱了权力的集中度和经营方式，直接改变了生产资料和生产成果的分配方式，进一步提高了生产力水平. 因此，人们普遍认为区块链技术目前具有改变许多领域的潜力，可以与电力、互联网等技术革命相提并论。它甚至被《华尔街日报》誉为过去 500 年来最具影响力的金融创新之一。与此同时，区块链已成为社会和科研人员关注的热点，在金融服务、供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会福利、教育就业、和医疗健康。兴趣浓厚。和医疗健康。兴趣浓厚。和医疗健康。兴趣浓厚。

目前，区块链被普遍认为是一种“颠覆性”的新兴技术，它可能会在公共和私人服务的实现上带来创新。其最大的“颠覆性”是重构弱信任主体。以避免传统信用体系依赖第三方中介认证。该信用体系基于程序性区块链共识算法和安全加密算法，而不是单个人或单个系统。同时，数据记录的生成和记录存储，需要全网参与节点按照共识算法进行确认，不易被篡改。例如，如果比特币获得了全网51%以上的算力，

因此，区块链摆脱了传统信任体系中需要第三方信息验证的信用确认模式。可以有效降低信用体系建设成本，提高跨组织系统要素的协同效率，提高链上资产的真实性和可信度。而安全性，自然适用于松散耦合的去中心化应用场景，可以显着降低中心化系统在协调大规模跨组织活动时带来的复杂性、安全风险和信息不透明性。人们甚至认为，区块链可以帮助建立一个去中心化的全球信用体系，让互联网价值的传递能够具有与互联网信息传递一样的低成本、高效率的特性。通过这种方式，人们可以以去中心化的方式重构基于区块链技术的新经济生态系统，促进个体行为与社区生态的高效协调和可持续发展，引入法律激励机制和监管方式。鼓励个人创造社区价值和协同交流，更加注重点对点的直接个性化服务，连接和盘活互联网的海量边际资源，大大降低社会经济活动的成本，从而促进可持续发展垂直领域的社区价值生态。激发潜在用户场景需求（如存储、泛娱乐、即时通讯、物联网支付等）。同时，区块链还可以为弱可信实体之间的敏感数据共享提供可信平台，从而提高上下游行业甚至跨行业大规模协作的效率，降低企业联盟之间繁琐的业务流程的生产成本，并提高信息监管的透明度，避免高度集中的系统中单点故障导致的系统故障，降低黑客攻击的风险。因此，区块链具有改变未来社会生产生活模式的潜力，赋能产业经济推动共享经济的普及和发展，催生区块链新产业并促进相关产业升级，创造社会经济价值.

事实上区块链新经济蓝图，研究结合区块链相关技术和应用场景，为生产经济、国防安全、科研、社会稳定等领域构建高效、稳定、安全的区块链基础设施，并提供高效、动态的跨平台部署。领域区块链网络抢占战略制高点和商业市场的能力成为人们研究区块链相关科学和工程问题的基本动力。区块链应用场景带来的核心问题不同于传统数据库，如互联网大规模数据存储与同步技术、高效共识算法、高强度密码安全技术、高性能跨链技术、

但是，人们也应该看到，区块链技术只能保证链上数据的真实性和可信度，可以防止其被轻易攻击、不易被篡改，而不能解决“虚假数据或真实数据的转移”问题。链下”。“获取链上数据过程中的真实性问题。同时，以比特币为代表的“虚拟货币”或Token数字资产也带来了风险定价与管理、价值锚定、信任体系缺失等新挑战，以及区块链经济体系的顶层设计，各国的法律框架和行业监管要求是挑战人类智慧和技术极限的重大问题。

如图1-1所示，2008年以来的典型区块链事件表明，区块链作为一种可能重塑社会运作方式的“颠覆性”创新技术，受到越来越多的关注和研究。，并且已经发展成为一个更有影响力的生态系统。

图 1-1 区块链典型事件

国际知名区块链专家梅兰妮·斯旺在其重要著作《新经济蓝图》[3]（《区块链：新经济蓝图及指南》）中全面阐述了全球区块链产业的概念和实践，并根据区块链带来的创新和应用范围，区块链技术分为区块链1.0、blockchain2.0和blockchain3.0。

（1）Blockchain1.0：以比特币为代表的可编程“虚拟货币”

中本聪设计比特币是为了构建一个可信的、去中心化的电子货币交易系统。尽管比特币的发展遇到了价格剧烈波动、数量上限引起的通货紧缩、挖矿造成的巨大能源消耗、监管限制或各国政府态度不明等问题，但以比特币为代表的可编程货币使得它成为可能价值在互联网上流通和交易，比特币仍然是区块链最成功的实际应用案例。可编程货币是指类似比特币的“虚拟货币”可以根据设计者或合作伙伴的约定，在满足一定条件时触发指定的特殊交易动作（如转账）。这对于严格的资金管理控制非常重要。同时，作为全球发行的创新数字支付系统，比特币的去中心化特性和安全的加密机制降低了交易成本，对传统金融提出挑战，力争成为不依赖主权央行的全球统一发行。货币为国际金融交易提供“货币”支持。

(2）Blockchain2.0: 基于区块链的可编程金融

人们通过研究发现，数字货币底层的区块链技术也可以应用到其他金融领域，将比特币中的脚本合约系统重新抽象为“智能合约”，同时区块链是基于去中心化账本。不可伪造、不可篡改、可追溯的特点，可用于各类资产和合同的登记、确认和转移。因此，人们结合具体的金融应用，形成了可编程金融的概念，并积极探索和实践，包括股权登记与转让、证券、私募、跨境支付、金融衍生合约等。例如，新加坡资讯通信发展局，连同新加坡的 星展银行与渣打银行联合开展了发票金融区块链应用的概念验证，力图让企业和借贷银行的发票金融交易更安全、更简单。2016年，日本软银（Softbank）与Topcoder举办了区块链开发大赛，希望找到一个基于区块链技术的互联网募资平台原型。

(3）Blockchain3.0: 将区块链扩展到其他应用

人们将区块链进一步扩展到金融以外的其他领域。在法律、零售、物联网、公共医疗、公益等领域，依靠区块链提供的信任平台实现信息共享和身份自我认证，而不是完全依赖权威的第三方认证机构，从而降低信用认证成本，提高行业运营效率。

目前，区块链行业发展如火如荼，相关企业如雨后春笋般涌现。整个区块链行业已经发展到跨境支付、供应链金融、贸易金融、征信、交易结算、商品溯源、区块链等领域。跨多个细分市场的链硬件等完整生态系统[26]，既有传统的资深电脑厂商，也有迅速崛起的区块链公司，呈现出共同发展、共同成长、共同提升的行业发展趋势。但是，目前区块链技术的发展至少还存在以下三个问题。

首先，技术架构还存在效率低、安全挑战、资源消耗高等问题，尤其是数据吞吐量和共识机制效率低下。以公链为例。目前比特币公网每分钟交易峰值不超过7笔，2017年双十一支付宝峰值超过25.6万笔/秒，数据库峰值处理是每秒4200万次。同时，比特币交易验证需要很长时间。目前确认一笔交易大约需要10分钟，6笔确认大约需要1小时，而支付宝、Visa等只需几秒钟。2016 年 2 月，周小川指出，区块链技术是数字货币的可选技术，但目前存在占用计算和存储资源过多的问题，无法应对当前的交易规模。这对于高频应用场景来说可能是个问题。无法忍受的瓶颈，只有对时间不敏感的餐厅等消费场所才有可能成为线下使用场景。

二是行业监管问题。中国对互联网金融有严格的金融监管要求和实名认证规定。在金融领域，要明确风险责任人，要有专门的部门来维护金融市场基础设施。这些要求本身与一些区块链应用的身份匿名和其他特性相冲突。例如，比特币因其匿名性而成为洗钱和非法网站支付犯罪资金的主要载体。WannaCry 于 2017 年 5 月爆发，“勒索软件”病毒需要以比特币支付，使得犯罪分子无法通过传统手段直接快速定位犯罪分子的身份。所以，

第三，除了比特币等“虚拟货币”行业生态系统，目前还没有出现商业应用场景中的“杀手级”应用。就像移动互联网时代即时通讯领域的微信，互联网电子商务在线支付领域的支付宝一样。目前区块链新经济蓝图，大部分区块链应用还处于概念验证和初步探索应用阶段，缺乏大规模的商业应用场景或与现实需求相似的垂直领域产品，以有效推动区块链的爆发式快速发展。区块链生态。如图1-2所示，2017年Gartner认为区块链技术（Blockchain）在国际上已经开始进入幻灭的初级阶段，但在中国仍处于预期扩张期，均被标记为未来5年。成熟的技术要等 10 年才能实现。2018 年 10 月，Gartner 仍将区块链列入其 2019 年十大战略技术发展（具有巨大的颠覆性潜力），并认为到 2030 年，区块链将创造 3. 1 万亿美元的商业价值。但可以肯定的是，未来各国会在区块链研究上投入更多的注意力和资源，希望能够提升国家的整体技术创新能力。世界各国在这一领域的竞争已经开始，而且必将更加激烈。成熟的技术要等 10 年才能实现。2018 年 10 月，Gartner 仍将区块链列入其 2019 年十大战略技术发展（具有巨大的颠覆性潜力），并认为到 2030 年，区块链将创造 3. 1 万亿美元的商业价值。但可以肯定的是，未来各国会在区块链研究上投入更多的注意力和资源，希望能够提升国家的整体技术创新能力。世界各国在这一领域的竞争已经开始，而且必将更加激烈。成熟的技术要等 10 年才能实现。2018 年 10 月，Gartner 仍将区块链列入其 2019 年十大战略技术发展（具有巨大的颠覆性潜力），并认为到 2030 年，区块链将创造 3. 1 万亿美元的商业价值。但可以肯定的是，未来各国会在区块链研究上投入更多的注意力和资源，希望能够提升国家的整体技术创新能力。世界各国在这一领域的竞争已经开始，而且必将更加激烈。1万亿美元的商业价值。但可以肯定的是，未来各国会在区块链研究上投入更多的注意力和资源，希望能够提升国家的整体技术创新能力。世界各国在这一领域的竞争已经开始，而且必将更加激烈。1万亿美元的商业价值。但可以肯定的是，未来各国会在区块链研究上投入更多的注意力和资源，希望能够提升国家的整体技术创新能力。世界各国在这一领域的竞争已经开始，而且必将更加激烈。

图1-2 2017年Gartner新兴技术成熟度曲线国际版（左）和中国版（右）