如何理解區塊鏈底層架構
❶ 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。
❷ 區塊鏈的模型架構是什麼
區塊鏈技術不是單一的創新技術,而是多種技術整合創新的結果,其本質是一個弱中心的、自信任的底層架構技術。與傳統的互聯網技術相比,它的技術原理與模型架構是一次重大革新。在這里,我們將就區塊鏈的基本技術模型進行剖析。
模型圖
區塊鏈技術模型自下而上包括數據層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層。每一層分別具備一項核心功能,不同層級之間相互配合,共同構建一個去中心的價值傳輸體系
數據層是區塊鏈最底層的釋術架構,應用了公私鑰相結合的非對稱加密技術,利用散列函數確保信息不被篡改,還採用了鏈式結構、時間戳技術、梅克爾(Merkle)樹等技術對數據區塊進行處理,讓新舊區塊之間相互鏈接,相互驗證,是區塊鏈安全穩定運行的基礎。
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❸ 什麼是區塊鏈技術區塊鏈技術的核心構成是什麼
從技術的角度,架構的角度,用通俗的語言來跟大家講講,我對區塊鏈的一些理解。
究竟啥是區塊鏈?Block chain,一句話來說,區塊鏈是一個存儲系統,存儲系統更細一點,區塊鏈是一個沒有管理員,每個節點都擁有全部數據的分布式存儲系統。
那常見的存儲系統,是什麼樣子的呢?
首先看一下如何保證高可用?
普通的存儲系統通常是用「冗餘」的方式來解決高可用問題的。圖上圖所示如果能夠把數據復製成幾份,冗餘到多個地方,就能夠保證高可用。一個地方的數據掛了,另外的地方還存有數據,例如MySQL的主從集群就是這個原理,磁碟的RAID也是這個原理。
這個地方需要強調的兩點是:數據冗餘,往往會引發一致性的問題
1、例如MySQL的主從集群中中其實讀寫會有延時的,它其實就是有一個短的時間內讀寫不一致。這個是數據冗餘,帶來的一個副作用。
2、第二個點是數據冗餘往往會降低寫入的效率,因為數據同步也是需要消耗資源的。你看單點寫入,如果加了兩個從庫之後,其實寫入的效率會受影響。普通的存儲系統,就是採用冗餘的方式,保證數據的高可用的。
那麼第二個問題,普通的存儲系統,能否多點寫入呢?
答案是可以的,比如說以這個圖為例:
其實MySQL的話可以做一個雙主的主從同步,雙主的主從同步,兩個節點,同時可以寫入。如果要做多機房多活的數據中心,其實多機房多活也是進行數據同步的。這里要強調的是多點寫入,往往會引發寫寫沖突的一致性問題,以MySQl為例,假設有一個表的屬性是自增ID,那麼現在資料庫中的數據是1234,那麼其中一個節點寫入,插入了一條數據,那它可能變成5了,然後這5條數據,向另外一個主節點進行數據同步,同步完成之前,如果另外一個寫入節點,也插入了一條數據,也生成了一條這個自增id為5的數據。那麼,生成之後,往另外一個節點同步,然後同步數據到達之後會與本地的這兩條5沖突,就會同步失敗,會引發寫寫的一致性沖突問題。這個多點寫入的話都會出現這個問題。
多點寫入,如何保證一致?
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❹ 區塊鏈是什麼如何簡單易懂地介紹區塊鏈
很多人不知道區塊鏈是什麼,這邊給大家詳細的介紹一下,區塊鏈就是顛覆舊模式的新技術,就像人們容易忽視看不見卻不可或缺的氧氣一樣,人們往往忽視了市場經濟中至關重要的東西,那就是信任。沒有信任,任何交易都無法成立。
此外不同的種族、民族、文化、宗教信仰等,會形成信任鴻溝。由於陌生人之間缺乏相互理解和必要的信任,交易很難發生。市場經濟在陌生人中大量出現。市場經濟的產生和發展在於一種新機制的誕生,它解決了陌生人之間的信任問題。
區塊鏈的概念最早是在2008年由比特幣創始人中本聰撰寫的論文中提出的,區塊鏈可以理解為一種公共會計的技術方案,所有數據都將公開透明,不需要中央伺服器作為信任中介,從而在技術層面上保證信息的真實性、不變性和可信度,數據的不變性非常重要。
由於區塊鏈具有大規模擴展、數據公開透明的技術特點,並且由於每個客戶端的數據都是一致的,即使部分客戶端被破壞,也不會影響數據安全的可靠性,尤其是可以有效解決陌生人之間的信任問題,因此這項技術可以擴展到所有可以數字化的領域,如數字貨幣、支付清算、數字票據、權益證明、徵信、政務服務、病歷等,如果區塊鏈技術發達了,未來將與大家息息相關。
❺ 區塊鏈技術架構中的三個層次是什麼
金窩窩分析區塊鏈技術中的三個層次如下:
協議層
所謂的協議層,就是指代最底層的技術。這個層次通常是一個完整的區塊鏈產品,類似於我們電腦的操作系統,它維護著網路節點,僅提供Api供調用。通常官方會提供簡單的客戶端(通稱為錢包),這個客戶端錢包功能也很簡單,只能建立地址、驗證簽名、轉賬支付、查看余額等。
擴展層
這個層面類似於電腦的驅動程序,是為了讓區塊鏈產品更加實用。
應用層
這個層面類似於電腦中的各種軟體程序,是普通人可以真正直接使用的產品,也可以理解為B/S架構的產品中的瀏覽器端(Browser)。這個層面的應用,目前幾乎是空白。
❻ 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。
❼ 簡要理解區塊鏈
區塊鏈(Blockchain)是比特幣的一個重要概念,是比特幣的底層技術和基礎架構,是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。
狹義來講,區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構, 並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。
一句話,它是一種特殊的分布式資料庫。
一個很重要的理解就是去中心化
區塊鏈的世界裡面,沒有中心節點,每個節點都是平等的,都保存著整個資料庫,任何讀取都是平行的和透明的。
區塊鏈沒有管理員,區塊鏈格式作為一種使資料庫安全而不需要行政機構的授信的解決方案首先被應用於比特幣。
那麼ta是如何取得防偽的呢?
區塊與 Hash 是一一對應的,有人修改了一個區塊,該區塊的 Hash 就變了。
所以ta是唯一的!
計算 Hash 的機器就叫做礦機,操作礦機的人就叫做礦工。
區塊頭包含一個難度系數(difficulty),這個值決定了計算 Hash 的難度。
大概計算10億次,才算中一次。
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:
第一個叫分布式賬本,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。不同於傳統的中心化記賬方案,沒有任何一個節點可以單獨記錄賬目,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。另一方面,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。
第二個叫做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。
第三個叫做共識機制,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。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。
最後一個技術特點叫智能合約,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,那就很容易的在一些標准化的保險產品中,去進行自動化的理賠。
一個署名為中本聰的人,提出了革命性的構想:讓我們創造一種不受政府或其他任何人控制的貨幣!
----比特幣的起源。
區塊鏈技術應用前景極為廣泛,尤其是金融領域的數字貨幣、跨境支付等等,此前消息稱,中國央行有望成為首個研發數字貨幣並開展真實應用的中央銀行。
三五互聯:公司與中金在線已簽署了合作意向書,擬共同開展比特幣項目,而區塊鏈技術正是比特幣的核心。
恆生電子:正在嘗試建立運用區塊鏈技術實現基於聯盟鏈的數字票據系統。
飛天誠信:公司曾在互動平台表示目前在區塊鏈技術有一定的技術儲備和研究。公司未來將積極參與數字貨幣及其他區塊鏈技術產業。
贏時勝:4月11日在投資者關系互動平台上表示,公司目前有這方面的技術儲備,但處初始階段。
從目前情況看,我國上市公司區塊鏈技術應用絕大多數還停留在研究階段,項目落地與推廣應用尚有待時間檢驗。
❽ 請問區塊鏈的架構是什麼
首先需要知道區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式,其次對於區塊鏈系統的組成架構金窩窩集團認為是由數據層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成。
1、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技術
2、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:主要封裝網路節點的各類共識演算法;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;
4、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;目前西南地區金窩窩已經率先開始了以區塊鏈為底層技術的大數據研究,也提供以區塊鏈為底層技術的大數據服務。
5、應用層:則封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例。該模型中,基於時間戳的鏈式區塊結構、分布式節點的共識機制、基於共識算力的經濟激勵和靈活可編程的智能合約是區塊鏈技術最具代表性的創新點
❾ 區塊鏈是什麼如何解釋呢
區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區塊鏈系統中實現不同節點之間建立信任、獲取權益的數學演算法
[1]
。
區塊鏈(Blockchain)是比特幣的一個重要概念,它本質上是一個去中心化的資料庫,同時作為比特幣的底層技術。區塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊,每一個數據塊中包含了一次比特幣網路交易的信息,用於驗證其信息的有效性(防偽)和生成下一個區塊。
說說區塊鏈的社會或者經濟意義吧。以前的很多科技,其實都是致力在「生產力」這一塊,比如說人工智慧,它是生產力的一種進步。而區塊鏈,對生產關系有很大的改進,致力的是生產關系。那麼為什麼這么說?
因為所謂的生產關系,其實就是人和人之間、商業夥伴之間,如何做生意。而這些東西,原來都是在人互相之間的認知過程中,並沒有用什麼特別的程序,把它程序化,或者量化。
比如我跟你現在是好朋友,我們就可以做生意,如果有人挑撥我們的關系,我們不是好朋友了,我們就不做生意了,即使我們做生意能夠賺錢,我們也不幹,因為大家互相之間已經沒有任何信任了。
而區塊鏈,它其實是由於數據都經過各方面節點的認證,同時備份,所以我的數據,是盡可能真實且肯定不能篡改的,那麼既然這樣,你相信我的數據,你就可以在此基礎上,做一個程序編程,然後把這些數據,可以用來做什麼樣的商業合同、商業合作的這個「生產關系」,給程序化。這樣大家就相信數據,相信演算法編出來的程序,而由於你相信這個數據,相信這個程序,你就可以在這個程序上去開發各種APP,這些APP就是生產關系,就是到底去做什麼生意。這個就是:區塊鏈其實是對「生產關系」的一種重構。