区块链计算力 区块链计算力分析

本篇文章主要给网友们分享区块链计算力的知识，其中更加会对区块链计算力分析进行更多的解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，记得关注本站！

区块链的"区块"是何含义?

“区块链，就相当于这个账本，区块就相当于这个账本的一页，区块中所承载的信息，就是这一页上记载的交易内容。区块链是一块一块的，每一块写满了交易记录，连在一起成了一条链就是区块链。”

以比特币为例，大约每十分钟就行一次「算力竞赛」来竞争这个记账的权利。就好比说，你的算力牛逼，算得多，就像肌肉更结实，更会打，大家都服你，让你来记这个帐，即向区块链这个总账本写入一个区块（注意不是区块里的内容）的权利。不过需要说明的一点是，计算能力只能决定赢得竞争的概率。就好比说，一共有若干张彩票，算力多的可以买更多张提高中奖概率，然而买得多的人，也不一定最后就中奖了

区块链即为一个个用这样的计算力保障的数据块链条。从第一块开始，每一个区块依照一定规则收集数据，然后将这些数据附上一个值，使得形成的数据块经过类似的单向函数计算后的结果落到一定范围内。通过估算全网的算力以及控制结果范围的大小，来保障符合要求数据块在足够长的时间内才能被找到。这个计算结果会被下一个区块包含，而这样形成的链式数据结构则称为区块链。

每一个小账本被称为区块，每一个不同的区块链协议（产生不同的加密货币）都会规定每一个区块的大小（最初比特币为1M）账本组成区块，区块构成链表，区块的头包含前一块的哈希值，这就是区块链。如此一来，任何人就不能随意修改其中的内容，或者交换顺序。如果你这么做，意味着你需要重新计算所有的特殊数字。

规定，允许世界上的每一个人建造区块。每一个新建区块的人（找到了这个特殊数字 - SHA256值有30个零）都能获得奖励，对于新建区块的这部分人（矿工）来说：

1.没有发送者信息，不需要签名

2.每一个新区块都会给整个币种增加新的虚拟（加密）货币

3.新建区块的过程又被称为“挖矿”：需要大量工作量并且可以向整个经济体注入新的货币

4.挖矿的工作是：接受交易信息，建造区块，把区块广播出去，然后得到新的钱作为奖励

对每个矿工来说，每个区块就像一个小彩票，所有人都在拼命快速猜数字，直到有一个幸运儿找到了一个特殊数字，使得整个区块的哈希值开头有许多个零，就能得到奖励。我记得有一个知乎答主给了一个形象的比喻，区块链就像一个拥有貌美如花女儿（区块）的国王，有很多的青年翘首以盼，而国王的方法是出了一道很难得题目让所有的青年计算（学习改变人生），谁算的快（在计算哈希值过程也可能是运气好）就能抱得美人归

对于想用这个系统来收付款的用户来说，他们不需要收听所有的交易，而只要收听矿工们广播出来的区块，然后更新到自己保存的区块链中就可以了

“区块”也可以想象为一个盒子，区块里放着一些数字货币以及一张小纸条，小纸条上记录了这十分钟内产生的那唯一一笔交易信息， 比如说——“小A转账给了小B100元”；当然，这段信息肯定是被加密处理过的，为的就是保证只有小A和小B（通过他们手上的钥匙）才有能力解读里面真正的内容。

这个神奇的区块被创造出来之后，很快被埋在了地底下，至于埋在哪里？没有一个人不知道，需要所有计算机节点一起参与进来掘地三尺后才有可能找到（找到一个有效的工作量证明）。显然，这是一件工作量巨大、成果随机的事件。但是呢，对于计算机节点来说，一旦从地底下挖出这个区块，他将获得区块内价值不菲的数字货币，以及“小A转账给了小B100元”过程中小A所支付的小费。同时，对于这个节点来说，也只有他才有权利真正记录小纸条里的内容，这是一份荣耀，而其他节点相当于只能使用它的复制品，一个已经没有数字货币加持的副本。当然这个神奇的区块还有一些其他很特别的地方，

可以将计算机节点从地底下挖出区块的过程叫做「挖矿」，刚才说了，这是一件工作量巨大、运气成分较多、但收益丰厚的事儿。来自中国上海浦东新区张衡路上的一个节点突然跳出来很兴奋的说：“ 我挖到区块了！里面的小纸条都是有效的！奖励归我！” 。虽然此刻张衡路节点已经拿到了数字货币，但对于其他计算机节点来说，因为这里面还涉及到其他一些利益瓜葛，他们不会选择默认相信张衡路节点所说的话；基于陌生节点彼此不信任的原则，他们拿过张衡路节点所谓挖到的区块（副本），开始校验区块内的小纸条信息是否真实有效等等。在区块链世界里，节点们正是通过校验小纸条信息的准确性，或间接或直接判断成功挖出区块的节点是否撒谎。（如何定义小纸条信息真实有效，后面会讲解，这里暂不做赘述）。在校验过程中，各个节点们会直接通过下面两个行为表达自己对张衡路节点的认同（准确无误）和态度：停止已经进行了一半甚至80%的挖矿进程；将张衡路节点成功挖出的区块（副本）追加到自己区块链的末尾。你可以稍微有点困惑：停止可能已经执行了80%的挖矿行为，那之前80%的工作不是就白做了嘛？！然后，区块链的末尾又是个什么鬼东西？对于第一个困惑。我想说，你说的一点没错，但是没办法，现实就是这么残酷，即便工作做了80%，那也得放弃，这80%的工作劳苦几乎可以视为无用功，绝对的伤财劳众。第二个困惑，区块链和区块链的末尾是什么鬼？这里因为事先并没有讲清楚，但是你可以简单想象一下：区块是周期性不断的产生和不断的被挖出来，一个计算机节点可能事先已经执行了N次“从别人手上拿过区块 - 校验小纸条有效性”的流程，肯定在自己的节点上早已经存放了N个区块，这些区块会按照时间顺序整齐的一字排列成为一个链状。没错，这个链条，就是你一直以来认为的那个区块链。如果你还是不能够理解，没关系，文章后面还会有很多次机会深入研究。

进入到区块内更微观的世界里一探究竟，看看小纸条到底是怎么一回事，它的产生以及它终其一生的使命：发起交易的时候，发起人会收到一张小纸条，他需要将交易记录比如说“盗盗转账给张三40元”写在纸上。说来也神奇，当写完的那一刹那，在小纸条的背面会自动将这段交易记录格式化成至少包含了“输入值”和“输出值”这两个重要字段；“输入值”用于记录数字货币的有效来源，“输出值”记录着数字货币发往的对象。刚刚创建的小纸条立马被标记成为“未确认”的小纸条。从地下成功挖出区块并最终连接到区块链里的小纸条一开始会被标记为“有效”。若这条有效的小纸条作为其他交易的输入值被使用，那么，这个有效的小纸条很快会被标记为“无效”。因为各种原因，区块从链上断开、丢弃，曾经这个区块内被标记为“有效”的小纸条会被重新标记为“未确认”。区块链里面没有账户余额的概念，你真正拥有的数字资产实际上是一段交易信息；通过简单的加减法运算获知你数字钱包里的余额。上面的1、2、3仅仅作为结论一开始强行灌输给你的知识点，其中有几个描述可能会有点绕，让你觉得云里雾里，只有了解整体区块链你才能更全面认知其中奥妙。

区块容量，比特币从被创建时，或者说源代码中规定了，区块容量是1M。最初设计成1M的原因一方面，防止DOS攻击。另一方面，当年中本聪在创建区块链的时候的容量是32M，但是他通过一个说明为”Clear up“这样毫不起眼的Commit把区块容量改成了1M，为防止区块链体积增长过快，为区块容量这个问题添加了些神秘色彩。1M的容量意味着比特币最大的处理交易数量在约2400（486882区块1034.39的大小很接近了）。

区块链说白了，就是一个分布式的记账的一个小本本，用来记账的一个工具，并且基于密码学加密学的技术铺垫，一旦数据交易记录在区块链这个本本上了，数据是不可篡改和抵赖的。互联网是价值的传递，那区块链呢就是信任的传递。在区块链技术作为信用背书的前提下，区块链中的各节点从各自单一的中心变为多方参与的统一多中心，不需要第三方机构的参与便可实现交易传递，效率提高。

区块链：算力是什么？

在通过“挖矿”得到比特币的过程中，我们需要找到其相应的解，而要找到其

解，并没有固定算法，只能靠计算机随机的哈希碰撞。

一台矿机每秒钟能做多少次哈希碰撞，就是其“算力”的代表，单位写成

hash/s。

算力可以简单的理解为计算能力。目前主流的矿 机为14T左右的计算量级，即一台

矿机就能每秒做至少1.4*10的13次方次哈希碰撞，我们可以说，这一台14T规格的

矿机就有14T的算力。矿工所掌握的所有矿机占比特币全网总算力的百分比是多

少，就代表TA在这10分钟竞争中能够获胜的概率就是多少。

举个例子，如果比特币现在全网的算力是100，而某个矿工拥有10的算力，那么TA

每次竞争记账成功的概率就是1/10。

量子计算来了，区块链还安全吗

只能说量子计算来临之前，区块链是安全的，主要是谁也没见过量子计算带来的计算力到底有多大。

事实上在真实世界，即使实现了量子计算，如果整个网络的拓扑结构仍然按照现有的模式（这个基础设施要更新起来可有年头了），量子计算机也只能在几个节点上大幅提升算力，获取记账权而已，所以基本上认为在量子计算普及到每一个人的个人电脑之前，应该是安全的。

区块链 内容的前景如何？

2018年中国区块链行业支出规模及应用前景分析 2019年将接近3亿美元，解决短板问题促进经济发展

区块链技术有望在经济领域广泛应用

区块链技术对培育经济增长新动能、构建诚信社会、提升管理科技水平、缓解中小企业融资难有很强的现实意义，有望在经济领域广泛应用。当前，区块链技术应用还处于早期发展阶段，面临着诸多挑战，要积极推动区块链在经济社会多个领域、场景和环境中的应用，营造良好的产业发展环境，提高发展质量，加强区块链核心技术研发、专业化的应用示范，加强标准制造、人才培养以及公共服务平台的建设。

2019年中国区块链市场支出规模将接近3亿美元

据前瞻产业研究院发布的《中国区块链行业商业模式创新与投资机会深度分析报告》统计数据显示，截止到2017年中国区块链市场支出规模仅为0.83亿美元。2018年全年中国区块链市场支出规模将达1.6亿美元。并预测在2019年中国区块链市场支出规模将接近3亿美元。现阶段区块链的总体市场规模较小，这是因为市场上的区块链项目多处于尝试阶段，投入不大。另一方面，很多企业已经认识到了区块链的潜力，计划在未来增加预算，受此影响，中国区块链市场将迎来快速增长，预计到了2023年的市场支出规模预计达到19.5亿美元，2019–2023年的年均复合增长率为60.51%。

2017-2023年中国区块链市场支出规模统计情况及预测

数据来源：前瞻产业研究院整理

中国区块链发展不利因素分析

1、技术不够成熟。目前，区块链技术在系统稳定性、应用安全性、业务模式等方面尚未成熟，无法同时满足“高效低能”、“去中心化”和“安全”等要求。其一，性能问题。区块链上可进行的交易吞吐量不高，目前的区块容量很小，导致了网络拥堵，高频次业务需求难以得到满足，很多项目在也在着手优化，但距离真实的场景例如银行、证券交易所等的交易吞吐量还有一定距离。其二，共识机制问题。能耗方面，工作量证明等共识算法能源消耗大、成本高，使得区块链浪费大量全网计算力和对力;种类方面，目前的区块链共识机制种类过少，在未来多样化的商业场景下，必然需要更加丰富的共识机制相适应。其三，安全性问题。隐私保护、有害信息上链、智能合约漏洞、共识机制和私钥保护、算力攻击、密码学算法安全等问题，都令区块链面临着平台安全、应用安全的严峻形势。其四，数据库问题。与传统数据库不同，区块链应用需要大量的写操作、HASH计算以及验证操作，专门面向区块链的数据库系统仍是需要突破的难点。

2、应用场景不明确

当前，区块链项目仍处于探索阶段，找不到具体的落地场景。目前较为看好的领域有金融、共享经济、物联网、公共服务等，但从现有的区块链技术成熟度来看，区块链应用还存在很多问题，离实际使用还有差距。其一，区块链技术的不成熟制约了商业的应用落地，目前隐私保护算法、共识机制等区块链核心技术虽种类较多，但是普遍来说还不具备商业可用性。其二，区块链的应用模式仍在探索中，区块链的“不可替代”优势还未体现。区块链本身代表了一种共识系统，应当从一个更高层次去构建一个符合相应商业场景的共识化系统，而不仅仅是做到“业务+区块链”。中国用户数多，商业场景复杂，而且任何一个商业产品均会牵涉到非常庞大的流量和人口，目前的区块链技术并不能满足。

3、专业人才稀缺

区块链技术是一门多学科跨领域的技术，其涉及领域主要包含操作系统、网络通讯、密码学、数学、金融、生产等等，但目前我国在交叉学科、领域方面尚有不足，相关领域人才供给严重不足。一方面，研发技术人才缺口大。区块链的技术研发主要集中在Go、Javascript、C和C+等编程语言上，新型的智能合约采用Haskell、Ocaml、Rholang等新型函数式编程语言。在中国的人才市场中具有相关语言资深研发经验的技术人才有非常大的缺口。另一方面，底层设计人才缺乏。与研发技术人才不同，区块链底层系统架构设计人才要掌握多项交叉学科的专业技能，不仅要深入理解区链底层设计原理、兼具各系统架构设计经验，更要掌握具体应用场景业务逻辑。虽然目前已有部分高等院校展开交叉学科教育、区块链专项技能学科设定，但专业人才仍十分稀缺。

中国区块链发展有利因素分析

1、政策利好推动发展。2017年1月，工信部发布《软件和信息技术服务业发展规划(2016-2020年)》，提出区块链等领域创新达到国际先进水平等要求。2017年8月，国务院发布《关于进一步扩大和升级信息消费持续释放内需潜力的指导意见》提出开展基于区块链、人工智能等新技术的试点应用。2017年10月，国务院发布《关于积极推进供应链创新与应用的指导意见》提出要研究利用区块链、人工智能等新兴技术，建立基于供应链的信用评价机制。

2018年3月，工信部发布《2018年信息化和软件服务业标准化工作要点》，提出推动组建全国信息化和工业化融合管理标准化技术委员会、全国区块链和分布式记账技术标准化委员会。2018年6月，工信部印发《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》，鼓励推动边缘计算、深度学习、区块链等新兴前沿技术在工业互联网的应用研究。

自2016年区块链首次被列入《“十三五”国家信息化规划》以来，区块链日益受到国家政府的重视与关注，北京、上海、广东、河北、江苏、山东、贵州、甘肃、海南等24个省市或地区纷纷推出股利政策，开展对区块链产业链布局，积极探索基于区块链的行业应用。

2、区块链产业逐渐形成

目前，我国区块链技术持续创新，区块链产业逐渐形成，开始在供应链金融、征信、产品溯源、版权交易、数字身份、电子证据等领域应用，有望推动我国经济体系实现技术变革，组织变革和效率变革，为构建现代化经济体系作出重要贡献。随着创业者和资本的不断涌入，企业数量的快速增加。区块链应用将加快落地，助推传统产业高质量发展，加快产业转型升级，利用区块链技术为实体经济“降成本”、“提效率”，助推传统产业规范发展。此外，区块链技术正在衍生为新业态，成为经济发展的新动能，区块链技术正在推动新一轮的商业模式变革，成为打造诚信社会体系的重要支撑。

3、未来应用前景广阔

在过去，实体纸币的流通是很难追溯的，但有了区块链技术的应用之后，所有数字化资产的流向都将有“链”可查。比如在金融领域，区块链有望能够解决支付领域的痛点和难点，可以降低交易的复杂性，提升交易端到端的速度，降低交易过程中的沟通成本，提高交易记录的透明度和不可篡改性。金融机构特别是跨境金融机构间的对账、清算、结算的成本一直很高，还有复杂的手工流程，而区块链技术具有数据不可篡改和可追溯性，其应用有助于降低金融机构间的对账成本及争议解决的成本，能显著提高支付业务的处理速度及效率，还使小额跨境支付成为可能。除此之外，区块链的应用还将延伸到医疗健康、教育、慈善公益、社会管理等多个领域，市场前景十分广阔。

云计算与区块链

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在理解云计算与区块链区块链计算力的具体关系之前区块链计算力，区块链计算力我们需要搞清楚 区块链是什么？

区块链计算力我们不妨先通过一个 实例 来逐步理解区块链。话说在一个信任匮乏区块链计算力的村子里，老村长为了防止村民们相互借贷时发生 抵赖 的现象，发明了一种新的 记账方式 ：如张三向李四借了100元，村里的大喇叭会向全村通告这一消息。村民们手里 各有一本 账本，此时会分头记下“张三于某某时间向李四借了100元”。如果到还款的时候张三想抵赖也无济于事，因为村里其他人的账本里都写着这一记录。这便是区块链的 雏形 。

有了上面的案例，我们再描述区块链的含意就不难理解啦。区块链是指通过 去中心化 和 去信任 的方式，集体维护一个可靠数据库的技术方案。以记账为例，区块链没有中心账本，人人都有机会参与记账， 人人都是中心 ，并且系统里的人，人人都有一份账本。有了以上铺垫，下面我们开始进入正题。

随着云服务的广泛应用，云服务提供商设备故障带来的影响越来越大。几乎所有的中心化云服务提供商都出现过故障，甚至出现数据丢失的情况。那么，这样的问题是否有根治的可能？一个简单的想法就是“别把鸡蛋都放进一个篮子里面”，专业一点就是“ 分布式云计算+区块链 ”。

区块链技术诞生之前，不少云计算厂商就是通过 分布式云计算 ，来解决中心化云计算的弊端。分布式云计算研究如何把一个需要非常大的计算力才能解决的问题，分成许多小部分，然后把这些小部分再分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算机结果综合起来得到最终结果。

“云计算+区块链”我们称为BaaS，即Blockchain Technology as a service，翻译为区块链即服务。 目前，很多互联网巨头纷纷表示推出 BaaS业务。IBM在2016年2月宣布推出区块链服务平台，开发者可以在平台访问完全集成的开发运维工具，用于在IBM云上创建、部署、运行和监控区块链应用程序。迅雷作为国内“分布式云计算 区块链”成功落地的先行者，目前已实现分布式云计算与区块链技术的结合。

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