區塊鏈的數據結構包含哪些

『壹』 區塊鏈的六層模型是什麼

區塊鏈總共有六個層級結構，這六個層級結構自下而上是：數據層、網路層、共識層、激勵層、合約層、應用層。
一、數據層
數據層是區塊鏈六個層級結構裡面的最底層。數據層我們可以理解成資料庫，只不過對於區塊鏈來講，這個資料庫是不可篡改的、分布式的資料庫，也就是我們所謂的「分布式賬本」。
在數據層上，也就是在這個「分布式賬本」上，存放著區塊鏈上的數據信息，封裝著區塊的塊鏈式結構、非對稱加密技術、哈希演算法等技術手段，來保證數據在全網公開的情況下的安全性問題。具體的做法是：
在區塊鏈網路上，節點採用共識演算法來維持數據層（也就是這個分布式資料庫）的數據的一致性，採用密碼學中的非對稱加密和哈希演算法，來確保這個分布式資料庫的不可篡改和可追溯。
這就構成了區塊鏈技術中最底層的數據結構。但是，光有分布式資料庫還不夠，還需要讓資料庫裡面的數據信息可以共享交流，下面我們介紹數據層的上一層——網路層。
二、網路層
區塊鏈的網路系統，本質上是一個P2P（點對點）網路，點對點意味著不需要一個中間環節或者中心化伺服器來操控這個系統，網路中的所有資源和服務都是分配在各個節點手中的，信息的傳輸也是兩個節點之間直接往來就可以了。不過，需要注意的是，P2P
（點對點）並不是中本聰發明的，區塊鏈只是融合了這一技術而已。
所以，區塊鏈的網路層實際上就是一個特別強大的點對點網路系統。在這個系統上，每一個節點既可以生產信息，也可以接收信息，就好比發郵件，你既可以編寫自己的郵件，也可以收到別人給你發送的郵件。
在區塊鏈網路上，節點之間需要共同維護這條區塊鏈系統，每當一個節點創造出新的區塊後，他需要以廣播的形式通知其他節點，其他節點收到信息後對該區塊進行驗證，然後在該區塊的基礎上去創建新的區塊。這樣一來，全網便可以共同維護更新區塊鏈系統這個總賬本了。
但是，全網要依據什麼規則來維護更新區塊鏈系統這個總賬本呢，這就涉及到了所謂的「法律法規」（規則），也就是我們接下來要介紹的：共識層。
三、共識層
在區塊鏈的世界裡，共識，簡單來講就是全網要依據一個統一的、大家一致同意的規則來維護更新區塊鏈系統這個總賬本，類似於更新數據的規則。讓高度分散的節點在去中心化的區塊鏈網路中高效達成共識，是區塊鏈的核心技術之一，也是區塊鏈社區的治理機制。
目前主流的共識機制演算法有：比特幣的工作量證明（POW）、以太坊的權益證明
（POS）、EOS的委託權益證明（DPOS）等等。
我們現在介紹了數據層、網路層、共識層，這三層保證了區塊鏈上有數據、有網路，有在網路上更新數據的規則，但是天下沒有免費的午餐，如何讓節點們能夠積極踴躍地參與區塊鏈系統維護呢，這里就涉及到了激勵，也就是我們下面要介紹的：激勵層。
四、激勵層
激勵層就是所謂的挖礦機制，挖礦機制其實可以理解成激勵機制：你為區塊鏈系統做了多少貢獻，你就可以得到多少獎勵。用這種激勵機制，能夠鼓勵全網節點參與區塊鏈上的數據記錄與維護工作。
挖礦機制和共識機制其實是一個道理，共識機制我們可以理解為公司的總規章制度，而挖礦機制可以理解成，在這個總的規章制度之中，你做好了什麼能夠得到什麼獎勵，這種獎勵規則。
就好比比特幣的共識機制PoW，它的規定是多勞多得，誰能夠第一個找到正確哈希值誰就可以得到一定數量的比特幣獎勵；
而以太坊的PoS則規定了誰持幣年齡越久，誰能得到獎勵的概率就越大。
需要注意的是，激勵層一般只有公有鏈才具備，因為公有鏈必須依賴全網節點共同維護數據，所以必須有一套這樣的激勵機制，才能激勵全網節點參與區塊鏈系統的建設維護，進而保證區塊鏈系統的安全性和可靠性。
區塊鏈安全可靠了，還不夠智能對不對，下面我們將要介紹的合約層，可以讓區塊鏈系統變得更加智能。
五.合約層
合約層主要包括各種腳本、代碼、演算法機制及智能合約，是區塊鏈可編程的基礎。我們說的「智能合約」便屬於合約層這個層級上。
如果說比特幣系統不夠智能，那麼以太坊提出的「智能合約」則能夠滿足許多應用場景。合約層的原理主要是將代碼嵌入到區塊鏈系統上，用這種方式來實現能夠自定義的智能合約。這樣一來，在區塊鏈系統上，一旦觸發了智能合約的條款，系統就能夠自動執行命令。
六、應用層
最後就是應用層。應用層很簡單，顧名思義，就是區塊鏈的各種應用場景和案例，我們現在說的「區塊鏈+」就是所謂的應用層。目前已經落地的區塊鏈應用主要是搭建在
ETH、EOS等公鏈上的各類區塊鏈應用，博彩、游戲類的應用比較多，真正實用的應用還沒有出現。

『貳』 區塊鏈行業架構包含哪些

區塊鏈技術的架卜槐襪構模型如下幾點：

1、數據層

數據層封裝了底層數據區塊以及相關的數據加密和時間戳等型激技術；

2、網路層

網路層則包括分布式組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制等；

3、共識層

共識層主要封裝網路節點的明頌各類共識演算法；

4、激勵層

激勵層將經濟因素集成到區塊鏈技術體系中來，主要包括經濟激勵的發行機制和分配機制等；

5、合約層

合約層主要封裝各類腳本、演算法和智能合約，是區塊鏈可編程特性的基礎；

6、應用層

應用層則封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例。

『叄』 區塊鏈技術中的區塊頭包含的三組元數據是什麼

1、前區塊哈希值。用於索引前區塊
2、挖礦難度、隨機值（用於工作量證明計算）、時間戳
3、梅克爾樹，能夠總結並迅速歸納校驗區塊中全部交易數據的樹根數據。

『肆』 區塊鏈技術框架有哪些

當前主流的區塊鏈架構包含六個層級：網路層、數據層、共識層、激勵層、合約層和應用層。圖中將數據層和網路層的位置進行了對調，主要用途將在下一節中詳述。
網路層：區塊鏈網路本質是一個P2P（Peer-to-peer點對點）的網路，網路中的資源和服務分散在所有節點上，信息的傳輸和服務的實現都直接在節點之間進行，可以無需中間環節和伺服器的介入。每一個節點既接收信息，也產生信息，節點之間通過維護一個共同的區塊鏈來同步信息，當一個節點創造出新的區塊後便以廣播的形式通知其他節點，其他節點收到信息後對該區塊進行驗證，並在該區塊的基礎上去創建新的區塊，從而達到全網共同維護一個底層賬本的作用。所以網路層會涉及到P2P網路，傳播機制，驗證機制等的設計，顯而易見，這些設計都能影響到區塊信息的確認速度，網路層可以作為區塊鏈技術可擴展方案中的一個研究方向；
數據層：區塊鏈的底層數據是一個區塊+鏈表的數據結構，它包括數據區塊、鏈式結構、時間戳、哈希函數、Merkle樹、非對稱加密等設計。其中數據區塊、鏈式結構都可作為區塊鏈技術可擴展方案對數據層研究時的改進方向。
共識層：它是讓高度分散的節點對區塊數據的有效性達到快速共識的基礎，主要的共識機制有POW（Proof Of Work工作量證明機制），POS（Proof of Stake權益證明機制），DPOS（Delegated Proof of Stake委託權益證明機制）和PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance實用拜占庭容錯）等，它們一直是區塊鏈技術可擴展方案中的重頭戲。
激勵層：它是大家常說的挖礦機制，用來設計一定的經濟激勵模型，鼓勵節點來參與區塊鏈的安全驗證工作，包括發行機制，分配機制的設計等。這個層級的改進貌似與區塊鏈可擴展並無直接聯系。
合約層：主要是指各種腳本代碼、演算法機制以及智能合約等。第一代區塊鏈嚴格講這一層是缺失的，所以它們只能進行交易，而無法用於其他的領域或是進行其他的邏輯處理，合約層的出現，使得在其他領域使用區塊鏈成為了現實，以太坊中這部分包括了EVM(以太坊虛擬機)和智能合約兩部分。這個層級的改進貌似給區塊鏈可擴展提供了潛在的新方向，但結構上來看貌似並無直接聯系
應用層：它是區塊鏈的展示層，包括各種應用場景和案例。如以太坊使用的是truffle和web3-js.區塊鏈的應用層可以是移動端，web端，或是是融合進現有的伺服器，把當前的業務伺服器當成應用層。這個層級的改進貌似也給區塊鏈可擴展提供了潛在的新方向，但結構上來看貌似並無直接聯系。
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『伍』 區塊鏈究竟是什麼呢

區塊鏈究竟是什麼呢？本質上講，區塊鏈是一種分布式、去中心化的網路資料庫系統， 這個系統會讓數據的存儲、更新、維護、操作變得不同。區塊鏈有四項不可缺的核心技術， 分別是：分布式存儲、共識機制、密碼學原理、智能合約。

那麼我們下面就講一講，與傳統數據處理相比，區塊鏈到底有什麼不同，幫助大家了 解區塊鏈是什麼，讓大家對區塊鏈有一個總的認知。

一、區塊鏈中的數據存儲：塊鏈式數據結構

在數據存儲方面，區塊鏈技術利用的是「塊鏈式數據結構」來驗證與存儲數據的。

塊鏈式結構是什麼意思呢？鐵鏈子大家都見過吧，一環套一環那種，那其實，每一環 我們可以看作是一個區塊，很多環節扣在一起就形成了區塊鏈。

這個所謂的「鐵鏈」是如何存儲數據的呢？簡單來講，區塊鏈和普通存儲數據的不同 之處在於：在區塊鏈上，後一個區塊里的數據是包含前一個區塊里的數據的。

以讀書為例：我們平時看書，看完第 1 頁，接著讀第 2 頁、第 3 頁......
那在區塊鏈裡面呢，如果給每個區塊標註上頁碼，那麼第 2 頁的內容是包含第 1 頁的 內容的，第 3 頁的內容包含第 1 頁和第 2 頁的內容......第 10 頁包含了前 9 頁的內容， 就是這樣一個層層嵌套的鏈條，這樣一來，就可以追溯到最本源的數據了，這就是區塊鏈 的可追溯性。

區塊鏈這種「塊鏈式數據結構」使之具備可追溯性，這就天然適用於許多領域，譬如： 食品溯源、葯品溯源等等。這樣一來，毒奶粉、假疫苗、偽劣食品事件出現的概率就會大 大降低，因為一旦出現問題，通過溯源可以清晰知道到底是哪個環節出現問題，問責追償 將會更加清晰。

二、區塊鏈中的數據更新：分布式節點共識演算法

在數據更新方面，區塊鏈技術是利用「分布式節點共識演算法」來生成和更新數據。

每每生成新的區塊（也就是更新數據的時候），都需要通過一種演算法，獲得全網 51% 以上節點的認可才能構成新的區塊。說白了就是投票，超過半數人同意就可以生成，這就 使得區塊鏈上的數據不容篡改。

為什麼這么說呢？我們還是打一個比喻：我們把區塊鏈比作一個賬本，因為都是記錄 數據的嘛，傳統世界裡，記賬權力在於記賬先生，賬本屬於記賬先生一個人的。那麼在區 塊鏈裡面，每一個人都擁有這個賬本，想要更新賬目呢，就要投票，半數人以上贊成才可 以去更新賬目數據。

在這個過程中，我們會涉及到這么幾個名詞：分布式、節點、共識演算法，這幾個名詞 其實非常好理解：

每個人都記賬（也就是人人擁有賬本，賬本分散在每個人手裡），就是所謂的「分布 式」；

大家討論、投票產生的、一致贊同的記賬辦法，就是所謂的「共識演算法」；

每一個參與記賬的人，就是所謂的「節點」。

三、 區塊鏈中的數據維護：密碼學

在數據維護階段，區塊鏈的不同之處就在於：它利用密碼學的方式來保證數據傳輸和 訪問的安全。

區塊鏈中所應用的密碼學原理主要有：哈希演算法、Merkle 哈希樹、橢圓曲線演算法、 Base58。這些原理，其實都是通過一系列復雜的運算以及換算，來保證區塊鏈上數據安全。

四、 區塊鏈中的數據操作：智能合約

智能合約，是由計算機程序定義並自動執行的承諾協議，說白了，就是用代碼執行的 一套交易准則，類似於現在的信用卡自動還款功能，開啟這個功能，你自己什麼都不用管， 到期銀行會自動扣除你欠的錢。

智能合約的突出優勢就是，很大程度上避免了由信任產生的一系列問題。
我們很多人，都遇到過被借錢的事情：朋友手頭緊了跟你借 2000 塊錢，承諾下個月 發了工資還錢，到了下個月他又找別的借口不還，拖來托去這事兒就沒譜了。本來沒多少 錢，還是朋友，雖然你很郁悶，這事也就算了。

那麼，有了智能合約以後，他就不能賴賬了，因為在智能合約上，一旦觸發合約中的 條款，代碼就會自動執行，不管他願不願意，只要他發了工資、賬戶上有了錢，他就得還 你。

總結一下本節內容，區塊鏈中有四項不可缺的核心技術，分別是：分布式存儲、共識 機制、密碼學原理、智能合約。

我們可以這樣理解：分布式存儲對應的是數據存儲這個階段，共識機制對應的是數據 的處理更新這個階段，密碼學對應的是數據安全，智能合約對應的是數據的操作問題。