区块链面试题总结

1、什么是区块链？

区块链是不间断的经济交易数字分类账，可以进行编程，以记录不止金融交易，还可以记录其他有价值的东西，简单来说，区块链是一个不可变记录的分布式数据库，该数据库由计算机集群来管理，基于共识来运行，不属于任何单个实体。区块链存储为数据库或平面文件。

2、区块链是如何工作的？

区块链由不可变记录的数据记录组成。利用密码学进行链接。将交易打包成一个块放到区块体中，利用数字签名验证交易的合法性，对交易取哈希后生成merkle树（自底向上构造），保存到区块头。然后对区块头进行再次取哈希。最终得到一个足够小的哈希值，得到记账权，获得发布区块的奖励。区块体的交易一旦确认，对应的merkle树的值也会确定。区块头中有一个随机数，每个矿工打包的交易不同，最终得到的满足条件的随机数值也不一样，因此，挖矿是为了争夺记账权，也就是不断试随机数的值，使得最终计算的哈希值满足条件。随着挖矿算力的提升，随机数的值无法满足难度的需求（随机数是32位），因此允许设定coinbase中内容的前八位来满足难度的需求。coinbase用来记录挖矿的奖励账户，以及用户自己填入一些内容。

3、为什么区块链是值得信任的方法？

1. 去中心化：区块链是分布式数据库，数据存储在网络中多个节点 ，而不是集中在单一的中心化服务器，意味着没有单一的实体可以控制整个网络，减少了单点故障和篡改的风险。

2. 不可篡改：区块链中的区块利用密码学连接起来，一笔交易一旦被写到区块中则很难篡改，这是由于上一个区块的哈希值会被存到下一个区块中，借此成链。同时新链的哈希值需要通过上一个块的哈希值来计算，因此，一旦某个区块的内容被更改了，那么该区块以后的所有区块的哈希值都会发生改变。

3. 透明性：区块链上的数据是公开透明的，对所有参与者可见。

4. 加密安全：区块链使用密码学保证数据的安全性，每个交易都通过数字签名和加密算法来保证交易的合法性和完整性。

5. 智能合约：区块链可以执行智能合约，是一种自动化的合约，合约的执行完全依赖于预定义的的规则而无法被篡改。

6. 持久性：一旦数据被写到区块中， 会永久存储在其中，无法被删除或更改。

4、什么是区块链中的区块，如何识别？

区块链中，一个区块是数据的集合，通常包括一组交易记录，时间戳以及前一个区块相关的引用（哈希值），区块链是由一个个连接在一起的区块组成的，每个区块都包含了之前区块的哈希值，形成一个不断增长的链条。包含区块头交易数据：

1. 区块头：区块元数据，包含区块的重要信息，例如时间戳，难度目标、前一个区块的哈希值，merkle树等。区块头会被加密成一个单一的哈希值，作为区块的唯一标识。

2. 交易数据：区块中包含一组交易记录，这些交易记录表示在区块链上发生的所有交易。交易数据包含发送者、接收者、交易金额等信息。

5、是否可以从区块链网络上删除一个或多个块？

在大多数情况下，不建议删除区块链上的某个区块，因为区块链的设计目的之一是数据的不可篡改性和永久存储。删除区块可能会破坏区块链的一致性和完整性，导致数据不一致或失去可信度。

但是，某些情况下可能需要对区块链进行修复或回滚操作，这可能涉及删除或修改某个区块。例如，在发生网络分叉、恶意攻击或错误操作等情况下，可能需要对区块链进行紧急修复以恢复正常运行。

在这种情况下，可以考虑采取以下几种方式来处理：

1. 硬分叉： 如果存在严重的网络分叉或安全漏洞，可以通过硬分叉的方式创建一个新的区块链分支，以纠正错误并排除恶意攻击。

2. 软分叉： 软分叉是一种更加温和的方式，它通过更新节点软件来引入新的规则或修复错误，而不是创建一个新的区块链分支。

3. 回滚操作： 在某些情况下，可能需要回滚到之前的区块状态以修复错误或恢复系统。这种操作可能会涉及删除最近的几个区块，然后重新生成正确的区块链状态。

4. 数据清理： 在某些情况下，可能需要清理区块链中的无效或过时数据，以减少存储空间或提高性能。这种操作可能会删除一些区块或交易数据，但需要谨慎操作以确保不影响区块链的一致性和完整性。

6、将数据写到区块上是否可以修改？

区块链具有不可篡改性。如果区块上的数据是可以修改的则与区块链的理念相违背。被篡改的点后面的区块的哈希值都需要重新计算，因此难度很大。理论上有足够的算力可以，但是现实实现起来很难。

7、数据库中的可用记录类型有哪些？

1. 交易记录：包含区块的交易信息，例如资产的转移、合约的调用、数据的状态等。每个交易都有唯一id。

2. 区块头：区块头是每个区块的元数据，包含哈希值、时间戳等。

3. 智能合约状态：智能合约状态记录了每个智能合约的当前状态，包括变量值等。合约状态根据交易的执行结果而改变，被永久的记录在区块中。

4. 事件日志：例如交易的发生、状态变更等。

5. 用户账户：包含账户的余额、地址、交易历史等。

8、区块链有哪些种类？

1. 公有链：任何人都可以参与的开放式区块链。例如比特币和以太坊。

2. 私有链：特定的参与者才能访问和参与。通常由企业、组织或特定的用户社区管理。

3. 联盟链：多个组织或联盟共同管理。参与者在联盟链中共享资源。

4. 许可链：需要许可或授权才能参与的区块链网络。

5. 混合链：结合公有链和私有链的特定，调整公开性和私密性之间的平衡性。

9、公钥和私钥的特定是什么？

1. 私钥

   • 私钥只有保有者可以知道，不能丢失或忘记，一旦失去私钥则丧失对账户的控制权。

   • 私钥用来实现数字签名，可以对数据进行解密或签名。在区块链中，使用数字签名来保证文件的完整性和安全性。

2. 公钥

   • 公钥是通过私钥使用加密算法推出的，但不能根据公钥反推私钥。

   • 公钥是可以公开的信息，用来验证私钥或者加密数据内容。

   • 区块链中，其他用户可以使用公钥来验证数字签名，保证数据的完整性和安全性。

3. 密钥对

   • 私钥和公钥一起组成了密钥对，私钥签名后可以用公钥验证签名；公钥加密后可以用私钥解密。

10、什么是共识算法，有哪些？

共识算法是在分布式系统中达成一致性的算法。分布式系统中，节点之间可能存在延迟、网络分区、故障问题等，节点之间可能会产生不一致的状态。共识算法的目标是使得系统中的所有节点能够就某个值或某个状态达成一致，并保持一致性。即使有恶意节点也能保证系统的安全性和正确性。

• 工作量证明：需要解决复杂的数学难题来证明对网络的贡献，从而得到记账权，这个过程被称为"挖矿"，需要销号大量的算力和电力。

• 权益证明：根据参与者的加密货币持有量来竞争记账权的共识算法，不需要消耗大量的算力和电力。

11、什么是加密货币？

加密货币是一种数字货币，使用加密技术来保障交易的安全性和匿名性，并且不依赖于中央机构来发行和管理。加密货币通常基于区块链技术，通过去中心化的分布式网络来进行交易和记录。加密货币的特定如下：

• 去中心化：不依赖于第三方中心机构，由网络中的节点来共同管理。

• 匿名性：加密货币的交易记录是公开的，但是不包含交易的个人信息。

• 安全性：利用密码学加密技术来完成，保证交易的完整性和安全性。

• 全球化：加密货币允许在全球范围的交易，无论地理位置和货币限制。

• 不可篡改：交易记录被写到区块链上后无法删除或修改。

12、什么是双重支出？

一笔货币被多次花费或支出的问题被称为双重支出。在现实世界中，一张纸票被花出去后，该纸票的所有权被转移，而电子货币中，由于可复制性，有可能导致双重支出问题。可以单独用一个数据库，记录每个电子货币的所有人，从而达到避免双重支出的问题。在比特币中，利用以下两种方式来避免双重支出问题：

• 确认等待：比特币中交易的确认需要6个区块，也就是说，如果该交易已经被确认，那么该区块后面至少有了6个区块。利用增加篡改的难度来避免双花问题。

• 交易检测：比特币使用UTXO记录了所有交易的输入和输出，通过检测UTXO来避免双花问题。

13、什么是盲签名？

允许用户对消息进行签名，而不需要知道消息的内容，这种签名方案可以确保签名者对消息的匿名性和隐私性，同时保证签名的有效性。

举个例子，假设Alice希望Bob对她的一份文件进行签名，但不希望Bob知道文件的内容。她可以使用盲签名方案来实现这个目标：

1. Alice选择一个随机数r，并使用一个盲化函数将待签名的文件m和随机数r进行盲化，生成盲化消息B(m, r)。

2. Alice将盲化消息B(m, r)发送给Bob，请求他对其进行签名。

3. Bob对盲化消息B(m, r)进行签名，生成盲签名s'。

4. Alice使用一个反盲化函数将盲签名s'转换成原始签名s。

5. Alice得到了原始签名s，该签名可以验证文件m的有效性，但Bob并不知道文件的内容。

14、区块链中有助于消除安全威胁的关键原则是什么

1. 去中心化： 区块链是一个去中心化的分布式系统，没有单一的中心权威来控制数据。去中心化的设计使得区块链更加抗攻击，不容易成为单一攻击目标。即使部分节点受到攻击或故障，网络依然可以继续运行。

2. 加密安全： 区块链使用了先进的加密算法来保护数据的安全性和隐私性。例如，交易数据通过非对称加密技术进行加密和签名，保证了交易的完整性和身份的验证。

3. 共识机制： 区块链通过共识机制来达成一致性，确保网络中的所有节点对数据的状态达成一致。共识机制可以防止恶意节点的入侵和数据篡改。常见的共识机制包括工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）等。

4. 不可篡改性： 区块链中的数据一旦被确认并添加到区块链上，就无法被篡改或删除。每个区块包含了前一个区块的哈希值，形成了不可逆的链式结构。这种不可篡改性保证了数据的完整性和可靠性。

5. 透明性和可追溯性： 区块链中的数据是公开和透明的，任何人都可以查看和验证交易的记录。这种透明性和可追溯性有助于防止欺诈和不当行为。

6. 智能合约： 智能合约是一种在区块链上执行的可编程代码，可以自动执行合同条款和逻辑。智能合约可以提供更高的安全性和可靠性，减少了人为错误和欺诈的可能性。

15、什么是51%攻击？

是一种针对区块链网络的攻击，攻击者掌握了全网超过一半的算力。这种攻击利用了区块链的共识机制特性，使得攻击者可以在网络上执行双花攻击等。

双花攻击：攻击者先向A发送一笔转账交易，被打包到区块后，利用自己庞大的算力立刻生成另外一条最长脸，使得交易所在链被回滚，从而达到双花。

16、 什么是Coinbase交易？

用来奖励挖矿者挖矿所得的新的比特币。

• 挖矿奖励：挖矿者有权在区块中包含该交易，包含获得记账权的区块奖励和交易手续费。

• 第一笔交易：每个区块只能包含一笔Coinbase交易，是区块中的第一笔交易。

• 奖励数量：每隔大概四年对奖励数量减半，用来控制比特币的总量，总计大概在2100万。

• Coinbase输出：用来指向挖矿的奖励账户。这里矿工可以指定一些内容。

17、什么是merkle树？

默克尔树（Merkle Tree）是一种二叉树结构，它被广泛用于区块链技术中，用于有效地验证和保护区块链数据的完整性。

默克尔树的构造方式如下：

1. 叶节点（Leaf Nodes）： 默克尔树的叶节点是存储数据块（通常是交易数据）的节点。每个叶节点包含一个数据块的哈希值。

2. 内部节点（Internal Nodes）： 默克尔树的内部节点是由叶节点的哈希值经过哈希计算而得到的。每个内部节点包含了其子节点的哈希值的组合。

3. 根节点（Root Node）： 默克尔树的根节点是整个树的顶部节点，包含了所有叶节点的哈希值的组合，通常称为"默克尔根"。

默克尔树的重要性在于它提供了一种高效的方法来验证大量数据的完整性，而不需要检查每个数据块。通过根节点的哈希值，可以有效地验证整个数据集的完整性。

在区块链中，默克尔树通常用于验证区块中的交易数据的完整性。每个区块的交易数据被组织成一个默克尔树，根节点的哈希值被包含在区块头中。当新的区块被添加到区块链上时，其他节点可以通过比较区块头中的默克尔根和默克尔树重新计算得到的根节点哈希值来验证区块中的交易数据是否有效和完整。

通过默克尔树，区块链可以实现高效的数据完整性验证，提高了网络的安全性和可靠性。此外，默克尔树的结构还可以帮助优化区块链的存储和传输效率。

当需要验证某笔交易是否已经被打包到区块中时，先根据交易计算出哈希值，然后向全节点申请二叉树另一个分叉的节点的哈希值，然后向上计算，有未知的节点哈希值向全节点查询，然后计算，最终和根节点的哈希值比较。

18、什么是安全策略？

安全策略是一组规则、措施和实践，旨在保护信息系统、网络、应用程序、数据和用户免受各种威胁和攻击。在区块链领域，安全策略尤为重要，因为区块链技术涉及到加密货币、智能合约和分布式网络等关键组件，需要保障其安全性和可靠性。

19、区块链开发中的活板门功能是什么？

活板功能是一种单向函数，除非拥有特殊信息，否则易于在一个方向上计算，但很难在反方向上计算。这对公钥加密很重要，在区块链中广泛的用于代表地址和私钥的思想。

20、什么是软分叉和硬分叉？

1. 软分叉（Soft Fork）：

   • 软分叉是一种兼容性升级，它不会创建新的区块链，而是对现有的区块链进行规则的更新或修改。

   • 在软分叉中，新规则是向后兼容的，这意味着原有的节点可以继续参与网络，而无需升级或更新软件。

   • 软分叉通常由网络中的大多数参与者或矿工接受，并在达到共识后开始生效。

   • 尽管软分叉不会创建新的区块链，但它可能会导致一部分节点和矿工不遵守新规则，从而产生网络分裂的情况。

2. 硬分叉（Hard Fork）：

   • 硬分叉是一种非兼容性升级，它会创建一个全新的区块链，旧链和新链会分道扬镳。

   • 在硬分叉中，新规则可能与旧规则不兼容，因此参与者需要升级其软件以适应新的协议。

   • 硬分叉通常由开发者或网络中的一部分参与者主导，并在达到共识后启动。对于那些不愿意或不准备跟随新规则的参与者，他们可以选择继续在旧链上运行，但这样将导致分叉后的链的社区和算力的分离。

   • 硬分叉通常用于引入重大的协议变更、新功能或改进，或者解决网络中的分歧和争议。

假设大多数节点是支持新的协议，原本协议中规定比特币每个区块的最大值为2M：

1. 假设现在新的协议规定每个区块最大值为4M，由于大部分节点支持新协议，这会导致4M大小的区块链条很快变成最长链，支持新协议的节点虽然也认为1M大小的区块是合法的，但是由于最长链原则，继续沿着4M大小的区块挖，而支持旧协议节点认为支持新协议节点挖出来的区块是非法的，无论4M区块的链多长，依然沿着原来的1M区块后面挖，最终原来的一条链分成两条链。（4M大小的链可能会有2M大小的区块）

2. 假设现在新的协议规定每个区块的最大值为1M，由于大部分节点支持新协议，会导致1M大小的区块挖的快，即使挖到了2M大小的，新的区块不承认，该区块也会被抛弃，这会导致支持旧协议的节点做无用功。（需要规定，在连接旧的历史区块时，可以连接在大小2M的区块后面，但是只承认小于等于1M的区块）

21、区块链中的区块意味着什么？

区块可以看作一个打包好的数据集合。在区块链中，一个区块（Block）代表着一段时间内发生的一系列交易的集合。每个区块都包含了一些重要的信息，包括交易数据、时间戳、区块头信息等。区块链通过链接每个区块，形成一个不断增长的链条，因此得名"区块链"。