區塊鏈分為哪幾部分
㈠ 區塊鏈由哪些結構組成
區塊鏈是由區塊相互連接形成的鏈式存儲結構,區塊就是鏈式存儲結構中的數據元素,其中第一個區塊被稱為創始區塊。
一般區塊包括區塊頭和區塊體兩部分。區塊頭包含每個區塊的身份識別信息,如版本號、hash值、時間戳、區塊高度等信息;區塊體主要包含具體的交易數據。
㈡ 漫畫圖解 什麼是區塊鏈
漫畫圖解:什麼是區塊鏈
什麼是區塊鏈?
區塊鏈,英文 Blockchain,本質上是一種去中心化的分布式資料庫。任何人只要架設自己的伺服器,接入區塊鏈網路,都可以成為這個龐大網路的一個節點。
區塊鏈既然本質是資料庫,裡面究竟存儲了什麼東西呢?讓我們來了解一下區塊鏈的基本單元:區塊(Block)。
一個區塊分為兩大部分:
1.區塊頭
區塊頭裡面存儲著區塊的頭信息,包含上一個區塊的哈希值(PreHash),本區塊體的哈希值(Hash),以及時間戳(TimeStamp)等等。
2.區塊體
區塊體存儲著這個區塊的詳細數據(Data),這個數據包含若干行記錄,可以是交易信息,也可以是其他某種信息。
剛才提及的哈希值又是什麼意思呢?
想必大家都聽說過MD5,MD5就是典型的哈希演算法,可以把一串任意長度的明文轉化成一串固定長度(128bit)的字元串,這個字元串就是哈希值。
而在我們的區塊鏈中,採用的是一種更為復雜的哈希演算法,叫做SHA256。最新的數據信息(比如交易記錄)經過一系列復雜的計算,最終會通過這個哈希演算法轉化成了長度為256bit的哈希值字元串,也就是區塊頭當中的Hash,格式如下:
區塊與Hash是一一對應的,Hash可以當做是區塊的唯一標識。
不同的區塊之間是如何進行關聯的呢?依靠Hash和PreHash來關聯。每一個區塊的PreHash和前一個區塊的Hash值是相等的。
為什麼要計算區塊的哈希值呢?
既然區塊鏈是一個鏈狀結構,就必然存在鏈條的頭節點(第一個區塊)和尾節點(最後一個區塊)。一旦有人計算出區塊鏈最新數據信息的哈希值,相當於對最新的交易記錄進行打包,新的區塊會被創建出來,銜接在區塊鏈的末尾。
新區塊頭的Hash就是剛剛計算出的哈希值,PreHash等於上一個區塊的Hash。區塊體的Data存儲的是打包前的交易記錄,這部分數據信息已經變得不可修改。
這個計算Hash值,創建新區塊的過程就叫做挖礦。
用於進行海量計算的伺服器,叫做礦機。
操作計算的工作人員,叫做礦工。
計算哈希值究竟難在哪裡?咱們來做一個最粗淺的解釋,哈希值計算的公式如下:
Hash = SHA-256(最後一個區塊的Hash + 新區塊基本信息 + 交易記錄信息 + 隨機數)
其中,交易記錄信息也是一串哈希值,它的計算涉及到一個數據結構 Merkle Tree。有興趣的小夥伴可以查閱相關資料,我們暫時不做展開介紹。
這里關鍵的計算難點在於隨機數的生成。猥瑣的區塊鏈發明者為了增大Hash的計算難度,要求Hash結果的前72bit必須都是0,這個幾率實在是太小太小。
由於(最後一個區塊的Hash + 新區塊基本信息 + 交易記錄信息)是固定的,所以能否獲得符合要求的Hash,完全取決於隨機數的值。挖礦者必須經過海量計算,反復生成隨機數進行「撞大運」一般的嘗試,才有可能得到正確的Hash,從而挖礦成功。
同時,區塊頭內還包含著一個動態的難度系數,當全世界的硬體計算能力越來越快的時候,區塊鏈的難度系數也會水漲船高,使得全網平均每10分鍾才能產生出一個新區塊。
小夥伴們明白挖礦有多麼難了吧?需要補充的是,不同的區塊鏈應用在細節上是不同的,這里所描述的挖礦規則是以比特幣為例。
區塊鏈的應用
比特幣(BitCoin)的概念最初由中本聰於2008年提出,而後根據這一思路設計發布了開源軟體以及建構其上的P2P網路。比特幣是一種P2P形式的數字貨幣。點對點的傳輸意味著一個去中心化的支付系統。
什麼是P2P網路呢?
傳統的貨幣都是由中央銀行統一發行,所有的個人儲蓄也是由銀行統一管理,這是典型的中心化系統。
而比特幣則是部署在一個全世界眾多對等節點組成的去中心化網路之上。每一個節點都有資格對這種數字貨幣進行記錄和發行。
至於比特幣底層的數據存儲,正是基於了區塊鏈技術。比特幣的每一筆交易,都對應了區塊體數據中的一行,簡單的示意如下:
交易記錄的每一行都包含時間戳、交易明細、數字簽名。
表格中只是為了方便理解。實際存儲的交易明細是匿名的,只會記錄支付方和收款方的錢包地址。
至於數字簽名呢,可以理解為每一條單筆交易的防偽標識,由非對稱加密演算法所生成。
接下來說一說比特幣礦工的獎勵:
比特幣協議規定,挖到新區塊的礦工將獲得獎勵,從2008年起是50個比特幣,然後每4年減半,目前2018年是12.5個比特幣。流通中新增的比特幣都是這樣誕生的,也難怪大家對挖掘比特幣的工作如此趨之若鶩!
區塊鏈的優勢和劣勢
區塊鏈的優勢:
1.去中心化
區塊鏈不依賴於某個中心節點,整個系統的數據由全網所有對等節點共同維護,都可以進行數據的存儲和檢驗。這樣一來,除非攻擊者黑掉全網半數以上的節點,否則整個系統是不會遭到破壞的。
2.信息不可篡改
區塊內的數據是無法被篡改的。一旦數據遭到篡改哪怕一丁點,整個區塊對應的哈希值就會隨之改變,不再是一個有效的哈希值,後面鏈接的區塊也會隨之斷裂。
區塊鏈的劣勢:
1.過度消耗能源
想要生成一個新的區塊,必須要大量伺服器資源進行大量無謂的嘗試性計算,嚴重耗費電能。
2.信息的網路延遲
以比特幣為例,任何一筆交易數據都需要同步到其他所有節點,同步過程中難免會受到網路傳輸延遲的影響,帶來較長的耗時。
幾點補充:
1.本漫畫部分內容參考了阮一峰的博文《區塊鏈入門教程》,感謝這位大神的科普。
2.由於篇幅有限,關於Merkle Tree 和 非對稱加密 的知識暫時沒有展開細講,有興趣的小夥伴們可以查閱資料進行更深一步的學習。
㈢ 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。
鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑,推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革,構建應用型、復合型人才培養體系。
㈣ 請簡單說一下區塊鏈!謝謝
區塊鏈最簡單的解釋 區塊鏈最通俗易懂的意思
區塊鏈正在得到越來越廣泛的應用,並將發揮重大作用,區塊鏈正在成為全球技術發展的前沿陣地,與人工智慧、量子信息、移動通信、物聯網一道,被列為新一代信息技術的代表。
區塊鏈是跨計算機網路共享的資料庫。一旦將記錄添加到數據鏈中,就很難更改。為了確保資料庫的所有副本都相同,網路會進行不斷地檢查。
區塊鏈資料庫
大家知道,數據可以是任何信息,例如交易信息。這些數據信息可以被捆綁在一起成為一個互通的數據塊。這些數據塊又可以一個接一個地組成為一個互通的數據鏈路。區塊鏈資料庫基本部分如下圖所示:
區塊鏈運作方式
我們以一個網上交易為例解釋這個交易納入區塊鏈的運作方式與步驟:
第一步:記錄交易。設張三在網上賣給了李四一件物品,做成一筆網上交易。該記錄數據列出了詳細的交易信息,包括來自各方的數字簽名。
第二步:該交易記錄通過網路檢查。網路中稱為「節點」的計算機檢查交易的詳細信息,以確保交易正確有效。
第三步:經網路檢查接受的記錄添加到數據塊中。每個數據塊包含一個唯一代碼。它還包含數據鏈中上一個數據塊的唯一代碼。
第四步:數據塊被添加到數據區塊鏈中。唯一代碼以特定順序將數據塊連接在一起。
㈤ 區塊鏈原理是什麼
使看到一些爭論區塊鏈定義的回答, 突然意識到自己這篇解釋原理的回答其實是一直是對著比特幣擼的, 介於區塊鏈的定義業界並沒有一個特別明確和唯一的回答, 這里先給出個人根據所讀論文而總結出的「區塊鏈」應有特質:
1.用了具有 "哈希鏈" (下文有解釋) 形式的數據結構保存基礎數據
2.有多個結點參與系統運行(分布式)
3.通過一定的協議或演算法對於基礎數據的一致性達成共識(共識協議/演算法)。
介於比特幣目前是區塊鏈最典型且最有影響力的應用之一, 理解比特幣如何使用區塊鏈後, 再去理解其他形式各樣的區塊鏈應用就會容易很多。
㈥ 區塊鏈的鏈分類
前兩天有朋友微信上問了許多關於區塊鏈的一些問題,其中一個問題就是區塊鏈的這個鏈怎麼去分類。區塊鏈目前可以分為四類:公鏈,私鏈,聯盟鏈以及側鏈。北京木奇移動技術有限公司,專業的區塊鏈外包開發公司,歡迎洽談合作。下面帶大家了解區塊鏈這幾個鏈各自的特點以及如何應用,希望對大家有所幫助。
1.公鏈——人人可參與
公鏈是指任何人都可讀取的、任何人都能發送交易且交易能獲得有效確認的、任何人都能參與其中共識過程的區塊鏈。
公鏈採取了採取工作量證明機制(POW)、權益證明機制(POS)、股份授權證明機制(DPOS)等方式,並將經濟獎勵和加密數字驗證結合了起來,並建立一個原則就是每個人從中可獲得的經濟獎勵與工作量成正比。這些區塊鏈通常被認為是完全去中心化的。
特性:
1. 開源,由於整個系統的運作規則公開透明,這個系統是開源系統;2. 保護用戶免受開發者的影響,在公有鏈中程序開發者無權干涉用戶,所以區塊鏈可以保護使用他們開發的程序的用戶;3.訪問門檻低,任何擁有足夠技術能力的人都可以訪問,也就是說,只要有一台能夠聯網的計算機就能夠滿足訪問的條件;4.所有數據默認公開,盡管所有關聯的參與者都隱藏自己的真實身份,這種現象十分的普遍。他們通過他們的公共性來產生自己的安全性,在這里每個參與者可以看到所有的賬戶余額和其所有的交易活動。
案例:公有鏈中有許多我們熟悉的身影:BTC, ETH, EOS, AE, ADA等
2.私鏈——權利掌握在少數人手裡
私鏈是指其寫入許可權僅在一個組織手裡的區塊鏈。讀取許可權或者對外開放,或者被任意程度地進行了限制。相關的應用囊括資料庫管理、審計、甚至一個公司,盡管在有些情況下希望它能有公共的可審計性,但在很多的情形下,公共的可讀性並非是必須的。
特性:
1. 交易速度快,一個私鏈的交易速度可以比任何其他的區塊鏈都快,甚至接近了並不是一個區塊鏈的常規資料庫的速度。這是因為就算少量的節點也都具有很高的信任度,並不需要每個節點來驗證一個交易。2. 隱私性好,給隱私更好的保障私有鏈使得在那個區塊鏈上的數據隱私政策像在另一個資料庫中似的完全一致;不用處理訪問許可權和使用所有的老辦法,但至少說,這個數據不會公開地被擁有網路連接的任何人獲得。3.交易成本低交易成本大幅降低甚至為零私有鏈上可以進行完全免費或者至少說是非常廉價的交易。如果一個實體機構控制和處理所有的交易,那麼他們就不再需要為工作而收取費用。
案例:Linux基金會、R3CEV Corda平台以及Gem Health網路的超級賬本項目(Hyperledger project)或在開發或在使用私鏈。
3.聯盟鏈——部分去中心化
聯盟鏈開放程度和去中心化程度是有所限制的。其參與者是被提前篩選出來或者直接指定的,資料庫的讀取許可權可能是公開的,也可能像寫入許可權一樣只限於系統的參與者。
特性:
1. 交易成本低,交易只需被幾個受信的高算力節點驗證就可以了,而無需全網確認;2. 節點容易連接,若是出了問題,聯盟鏈可以迅速通過人工干預來修復,並允許使用共識演算法減少區塊時間,從而更快完成交易;3.靈活,如果需要的話,運行私有區塊鏈的共同體或公司可以很容易地修改該區塊鏈的規則,還原交易,修改余額等。
案例:瑞波用於日韓國際匯款及日本本國銀行間匯款建立了聯盟鏈,同時之前火過一陣子的迅雷鏈克也是一種半開放的聯盟鏈。
4.側鏈——拓展協議
側鏈」從嚴格上來說,其本身並不是區塊鏈,可以理解為區塊鏈的一種擴展協議。早期「側鏈」是為了解決比特幣區塊鏈技術的限制問題。側鏈就像是一條條通路,將不同的區塊鏈互相連接在一起,以實現區塊鏈的擴展。側鏈完全獨立於比特幣區塊鏈,但是這兩個賬本之間能夠「互相操作」,實現交互。
特性:
1. 獨立性,側鏈架構的好處是代碼和數據獨立,不增加主鏈的負擔,避免數據過度膨脹。 側鏈有獨立的區塊鏈,有獨立的受託人或者說見證人,同時也有獨立的節點網路,就是說一個側鏈產生的區塊只會在所有安裝了該側鏈的節點之間進行廣播。2.靈活性,側鏈所有的區塊鏈參數是可以定製的,簡單的比如區塊間隔、區塊獎勵、交易費的去向等,高級用戶還可以修改共識演算法。
案例:LSK, RDN, ARDR等幣種是利用的側鏈技術。
對於目前整個數字貨幣領域而言,今年可能仍然是底層公有鏈項目的競爭大賽,原因是目前公鏈作為區塊鏈的基礎設施還是存在明顯的不足,尚且無法實現真正的安全、可靠和高效。這也明顯制約著整個區塊鏈產業的發展。
㈦ 區塊鏈總共有哪些
區塊鏈主要解決的交易的信任和安全問題,因此它針對這個問題提出了四個技術創新:
(1)分布式賬本,就是交易記賬由分布在不同地方的多個節點共同完成,而且每一個節點都記錄的是完整的賬目,因此它們都可以參與監督交易合法性,同時也可以共同為其作證。
跟傳統的分布式存儲有所不同,區塊鏈的分布式存儲的獨特性主要體現在兩個方面:一是區塊鏈每個節點都按照塊鏈式結構存儲完整的數據,傳統分布式存儲一般是將數據按照一定的規則分成多份進行存儲。二是區塊鏈每個節點存儲都是獨立的、地位等同的,依靠共識機制保證存儲的一致性,而傳統分布式存儲一般是通過中心節點往其他備份節點同步數據。 [8]
沒有任何一個節點可以單獨記錄賬本數據,從而避免了單一記賬人被控制或者被賄賂而記假賬的可能性。也由於記賬節點足夠多,理論上講除非所有的節點被破壞,否則賬目就不會丟失,從而保證了賬目數據的安全性。
(2)非對稱加密和授權技術,存儲在區塊鏈上的交易信息是公開的,但是賬戶身份信息是高度加密的,只有在數據擁有者授權的情況下才能訪問到,從而保證了數據的安全和個人的隱私。
(3)共識機制,就是所有記賬節點之間怎麼達成共識,去認定一個記錄的有效性,這既是認定的手段,也是防止篡改的手段。區塊鏈提出了四種不同的共識機制,適用於不同的應用場景,在效率和安全性之間取得平衡。
區塊鏈的共識機制具備「少數服從多數」以及「人人平等」的特點,其中「少數服從多數」並不完全指節點個數,也可以是計算能力、股權數或者其他的計算機可以比較的特徵量。「人人平等」是當節點滿足條件時,所有節點都有權優先提出共識結果、直接被其他節點認同後並最後有可能成為最終共識結果。以比特幣為例,採用的是工作量證明,只有在控制了全網超過51%的記賬節點的情況下,才有可能偽造出一條不存在的記錄。當加入區塊鏈的節點足夠多的時候,這基本上不可能,從而杜絕了造假的可能.
(4)智能合約,智能合約是基於這些可信的不可篡改的數據,可以自動化的執行一些預先定義好的規則和條款。以保險為例,如果說每個人的信息(包括醫療信息和風險發生的信息)都是真實可信的,那就很容易地在一些標准化的保險產品中,去進行自動化的理賠.