本篇文章主要给网友们分享区块链核心架构组件是什么的知识,其中更加会对区块链软件技术开发核心层有哪些进行更多的解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,记得关注本站!
区块链运作的7个核心技术介绍 2018-01-15
1.区块链的链接
顾名思义,区块链即由一个个区块组成的链。每个区块分为区块头和区块体(含交易数据)两个部分。区块头包括用来实现区块链接的前一区块的哈希(PrevHash)值(又称散列值)和用于计算挖矿难度的随机数(nonce)。前一区块的哈希值实际是上一个区块头部的哈希值,而计算随机数规则决定了哪个矿工可以获得记录区块的权力。
2.共识机制
区块链是伴随比特币诞生的,是比特币的基础技术架构。可以将区块链理解为一个基于互联网的去中心化记账系统。类似比特币这样的去中心化数字货币系统,要求在没有中心节点的情况下保证各个诚实节点记账的一致性,就需要区块链来完成。所以区块链技术的核心是在没有中心控制的情况下,在互相没有信任基础的个体之间就交易的合法性等达成共识的共识机制。
区块链的共识机制目前主要有4类:PoW、PoS、DPoS、分布式一致性算法。
3.解锁脚本
脚本是区块链上实现自动验证、自动执行合约的重要技术。每一笔交易的每一项输出严格意义上并不是指向一个地址,而是指向一个脚本。脚本类似一套规则,它约束着接收方怎样才能花掉这个输出上锁定的资产。
交易的合法性验证也依赖于脚本。目前它依赖于两类脚本:锁定脚本与解锁脚本。锁定脚本是在输出交易上加上的条件,通过一段脚本语言来实现,位于交易的输出。解锁脚本与锁定脚本相对应,只有满足锁定脚本要求的条件,才能花掉这个脚本上对应的资产,位于交易的输入。通过脚本语言可以表达很多灵活的条件。解释脚本是通过类似我们编程领域里的“虚拟机”,它分布式运行在区块链网络里的每一个节点。
4.交易规则
区块链交易就是构成区块的基本单位,也是区块链负责记录的实际有效内容。一个区块链交易可以是一次转账,也可以是智能合约的部署等其他事务。
就比特币而言,交易即指一次支付转账。其交易规则如下:
1)交易的输入和输出不能为空。
2)对交易的每个输入,如果其对应的UTXO输出能在当前交易池中找到,则拒绝该交易。因为当前交易池是未被记录在区块链中的交易,而交易的每个输入,应该来自确认的UTXO。如果在当前交易池中找到,那就是双花交易。
3)交易中的每个输入,其对应的输出必须是UTXO。
4)每个输入的解锁脚本(unlocking )必须和相应输出的锁定脚本(locking )共同验证交易的合规性。
5.交易优先级
区块链交易的优先级由区块链协议规则决定。对于比特币而言,交易被区块包含的优先次序由交易广播到网络上的时间和交易额的大小决定。随着交易广播到网络上的时间的增长,交易的链龄增加,交易的优先级就被提高,最终会被区块包含。对于以太坊而言,交易的优先级还与交易的发布者愿意支付的交易费用有关,发布者愿意支付的交易费用越高,交易被包含进区块的优先级就越高。
6.Merkle证明
Merkle证明的原始应用是比特币系统(Bitcoin),它是由中本聪(Satoshi Nakamoto)在2009年描述并且创造的。比特币区块链使用了Merkle证明,为的是将交易存储在每一个区块中。使得交易不能被篡改,同时也容易验证交易是否包含在一个特定区块中。
7.RLP
RLP(Recursive Length Prefix,递归长度前缀编码)是Ethereum中对象序列化的一个主要编码方式,其目的是对任意嵌套的二进制数据的序列进行编码。
从技术的角度,架构的角度,用通俗的语言来跟大家讲讲,我对区块链的一些理解。
究竟啥是区块链?Block chain,一句话来说,区块链是一个存储系统,存储系统更细一点,区块链是一个没有管理员,每个节点都拥有全部数据的分布式存储系统。
那常见的存储系统,是什么样子的呢?
如上图所示,底部是数据,上面可以写入数据。一个空间存储数据,一个软件管理数据,提供接口写入数据,这就是存储系统。比如MySQL就是最常见的存储系统。
普通的存储系统,容易存在什么问题呢?至少有两个常见的问题
第一个是非高可用的问题,数据存在一个地方很危险。用技术的话说,就是数据不高可用。
第二个问题是,它存在写入的单点,写入点只有一个。用技术的话说,就是它是一个单点控制。
那普通的存储系统通常是如何解决这两个问题的呢?
首先看一下如何保证高可用?
普通的存储系统通常是用“冗余”的方式来解决高可用问题的。图上图所示如果能够把数据复制成几份,冗余到多个地方,就能够保证高可用。一个地方的数据挂了,另外的地方还存有数据,例如MySQL的主从集群就是这个原理,磁盘的RAID也是这个原理。
这个地方需要强调的两点是:数据冗余,往往会引发一致性的问题
1、例如MySQL的主从集群中中其实读写会有延时的,它其实就是有一个短的时间内读写不一致。这个是数据冗余,带来的一个副作用。
2、第二个点是数据冗余往往会降低写入的效率,因为数据同步也是需要消耗资源的。你看单点写入,如果加了两个从库之后,其实写入的效率会受影响。普通的存储系统,就是采用冗余的方式,保证数据的高可用的。
那么第二个问题,普通的存储系统,能否多点写入呢?
答案是可以的,比如说以这个图为例:
其实MySQL的话可以做一个双主的主从同步,双主的主从同步,两个节点,同时可以写入。如果要做多机房多活的数据中心,其实多机房多活也是进行数据同步的。这里要强调的是多点写入,往往会引发写写冲突的一致性问题,以MySQl为例,假设有一个表的属性是自增ID,那么现在数据库中的数据是1234,那么其中一个节点写入,插入了一条数据,那它可能变成5了,然后这5条数据,向另外一个主节点进行数据同步,同步完成之前,如果另外一个写入节点,也插入了一条数据,也生成了一条这个自增id为5的数据。那么,生成之后,往另外一个节点同步,然后同步数据到达之后会与本地的这两条5冲突,就会同步失败,会引发写写的一致性冲突问题。这个多点写入的话都会出现这个问题。
多点写入,如何保证一致?
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区块链技术不是单一区块链核心架构组件是什么的创新技术区块链核心架构组件是什么,而是多种技术整合创新的结果区块链核心架构组件是什么,其本质是一个弱中心的、自信任的底层架构技术。与传统的互联网技术相比,它的技术原理与模型架构是一次重大革新。在这里,区块链核心架构组件是什么我们将就区块链的基本技术模型进行剖析。
模型图
区块链技术模型自下而上包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。每一层分别具备一项核心功能,不同层级之间相互配合,共同构建一个去中心的价值传输体系
数据层是区块链最底层的释术架构,应用了公私钥相结合的非对称加密技术,利用散列函数确保信息不被篡改,还采用了链式结构、时间戳技术、梅克尔(Merkle)树等技术对数据区块进行处理,让新旧区块之间相互链接,相互验证,是区块链安全稳定运行的基础。
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区块链最核心的内容是合约层
1、去中心化
这是区块链颠覆性特点,不存在任何中心机构和中心服务器,所有交易都发生在每个人电脑或手机上安装的客户端应用程序中。
实现点对点直接交互,既节约资源,使交易自主化、简易化,又排除被中心化代理控制的风险。
2、开放性
区块链可以理解为一种公共记账的技术方案,系统是完全开放透明的,
账簿对所有人公开,实现数据共享,任何人都可以查账。
区块链是透明共享的总帐本,这帐本在全网公开,你拿到它的公钥,你就知道它帐里面到底是有多少钱,所以任何一次的价值转换,全世界有兴趣的人都能在旁边看着你,转换是由矿工来帮你确认的,所以它是一个互联网共识机制。
3、不可撤销、不可篡改和加密安全性
区块链采取单向哈希算法,每个新产生的区块严格按照时间线形顺序推进,时间的不可逆性、不可撤销导致任何试图入侵篡改区块链内数据信息的行为易被追溯,导致被其他节点的排斥,造假成本极高,从而可以限制相关不法行为。
扩展资料:
一,概念定义
什么是区块链?从科技层面来看,区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题。从应用视角来看,简单来说,区块链是一个分布式的共享账本和数据库,具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”,为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景,基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题,实现多个主体之间的协作信任与一致行动[7]。
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链(Blockchain),是比特币的一个重要概念,它本质上是一个去中心化的数据库。
二,特征
去中心化。区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施,没有中心管制,除了自成一体的区块链本身,通过分布式核算和存储,各个节点实现了信息自我验证、传递和管理。去中心化是区块链最突出最本质的特征。
开放性。区块链技术基础是开源的,除了交易各方的私有信息被加密外,区块链的数据对所有人开放,任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用,因此整个系统信息高度透明。
独立性。基于协商一致的规范和协议(类似比特币采用的哈希算法等各种数学算法),整个区块链系统不依赖其他第三方,所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据,不需要任何人为的干预。
安全性。只要不能掌控全部数据节点的51%,就无法肆意操控修改网络数据,这使区块链本身变得相对安全,避免了主观人为的数据变更。
匿名性。除非有法律规范要求,单从技术上来讲,各区块节点的身份信息不需要公开或验证,信息传递可以匿名进行
当前主流的区块链架构包含六个层级:网络层、数据层、共识层、激励层、合约层和应用层。图中将数据层和网络层的位置进行了对调,主要用途将在下一节中详述。
网络层:区块链网络本质是一个P2P(Peer-to-peer点对点)的网络,网络中的资源和服务分散在所有节点上,信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行,可以无需中间环节和服务器的介入。每一个节点既接收信息,也产生信息,节点之间通过维护一个共同的区块链来同步信息,当一个节点创造出新的区块后便以广播的形式通知其他节点,其他节点收到信息后对该区块进行验证,并在该区块的基础上去创建新的区块,从而达到全网共同维护一个底层账本的作用。所以网络层会涉及到P2P网络,传播机制,验证机制等的设计,显而易见,这些设计都能影响到区块信息的确认速度,网络层可以作为区块链技术可扩展方案中的一个研究方向;
数据层:区块链的底层数据是一个区块+链表的数据结构,它包括数据区块、链式结构、时间戳、哈希函数、Merkle树、非对称加密等设计。其中数据区块、链式结构都可作为区块链技术可扩展方案对数据层研究时的改进方向。
共识层:它是让高度分散的节点对区块数据的有效性达到快速共识的基础,主要的共识机制有POW(Proof Of Work工作量证明机制),POS(Proof of Stake权益证明机制),DPOS(Delegated Proof of Stake委托权益证明机制)和PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance实用拜占庭容错)等,它们一直是区块链技术可扩展方案中的重头戏。
激励层:它是大家常说的挖矿机制,用来设计一定的经济激励模型,鼓励节点来参与区块链的安全验证工作,包括发行机制,分配机制的设计等。这个层级的改进貌似与区块链可扩展并无直接联系。
合约层:主要是指各种脚本代码、算法机制以及智能合约等。第一代区块链严格讲这一层是缺失的,所以它们只能进行交易,而无法用于其他的领域或是进行其他的逻辑处理,合约层的出现,使得在其他领域使用区块链成为了现实,以太坊中这部分包括了EVM(以太坊虚拟机)和智能合约两部分。这个层级的改进貌似给区块链可扩展提供了潜在的新方向,但结构上来看貌似并无直接联系
应用层:它是区块链的展示层,包括各种应用场景和案例。如以太坊使用的是truffle和web3-js.区块链的应用层可以是移动端,web端,或是是融合进现有的服务器,把当前的业务服务器当成应用层。这个层级的改进貌似也给区块链可扩展提供了潜在的新方向,但结构上来看貌似并无直接联系。
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金窝窝分析区块链技术的架构模型如下几点:
1、数据层
数据层封装区块链核心架构组件是什么了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术;
2、网络层
网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等;
3、共识层
共识层主要封装网络节点的各类共识算法;
4、激励层
激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来区块链核心架构组件是什么,主要包括经济激励的发行机制和分配机制等;
5、合约层
合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约区块链核心架构组件是什么,是区块链可编程特性的基础;
6、应用层
应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。
区块链核心架构组件是什么的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于区块链软件技术开发核心层有哪些、区块链核心架构组件是什么的信息别忘了在本站进行查找喔。
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