本篇文章主要给网友们分享区块链算法和数据结构的知识，其中更加会对区块链使用哪种数据结构会汇总进行更多的解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，记得关注本站！
区块链究竟是什么呢？本质上讲，区块链是一种分布式、去中心化的网络数据库系统， 这个系统会让数据的存储、更新、维护、操作变得不同。区块链有四项不可缺的核心技术， 分别是：分布式存储、共识机制、密码学原理、智能合约。
那么我们下面就讲一讲，与传统数据处理相比，区块链到底有什么不同，帮助大家了 解区块链是什么，让大家对区块链有一个总的认知。
一、区块链中的数据存储：块链式数据结构
在数据存储方面，区块链技术利用的是“块链式数据结构”来验证与存储数据的。
块链式结构是什么意思呢？铁链子大家都见过吧，一环套一环那种，那其实，每一环 我们可以看作是一个区块，很多环节扣在一起就形成了区块链。
这个所谓的“铁链”是如何存储数据的呢？简单来讲，区块链和普通存储数据的不同 之处在于：在区块链上，后一个区块里的数据是包含前一个区块里的数据的。
以读书为例：我们平时看书，看完第 1 页，接着读第 2 页、第 3 页......
那在区块链里面呢，如果给每个区块标注上页码，那么第 2 页的内容是包含第 1 页的 内容的，第 3 页的内容包含第 1 页和第 2 页的内容......第 10 页包含了前 9 页的内容， 就是这样一个层层嵌套的链条，这样一来，就可以追溯到最本源的数据了，这就是区块链 的可追溯性。
区块链这种“块链式数据结构”使之具备可追溯性，这就天然适用于许多领域，譬如： 食品溯源、药品溯源等等。这样一来，毒奶粉、假疫苗、伪劣食品事件出现的概率就会大 大降低，因为一旦出现问题，通过溯源可以清晰知道到底是哪个环节出现问题，问责追偿 将会更加清晰。
二、区块链中的数据更新：分布式节点共识算法
在数据更新方面，区块链技术是利用“分布式节点共识算法”来生成和更新数据。
每每生成新的区块（也就是更新数据的时候），都需要通过一种算法，获得全网 51% 以上节点的认可才能构成新的区块。说白了就是投票，超过半数人同意就可以生成，这就 使得区块链上的数据不容篡改。
为什么这么说呢？我们还是打一个比喻：我们把区块链比作一个账本，因为都是记录 数据的嘛，传统世界里，记账权力在于记账先生，账本属于记账先生一个人的。那么在区 块链里面，每一个人都拥有这个账本，想要更新账目呢，就要投票，半数人以上赞成才可 以去更新账目数据。
在这个过程中，我们会涉及到这么几个名词：分布式、节点、共识算法，这几个名词 其实非常好理解：
每个人都记账（也就是人人拥有账本，账本分散在每个人手里），就是所谓的“分布 式”；
大家讨论、投票产生的、一致赞同的记账办法，就是所谓的“共识算法”；
每一个参与记账的人，就是所谓的“节点”。
三、 区块链中的数据维护：密码学
在数据维护阶段，区块链的不同之处就在于：它利用密码学的方式来保证数据传输和 访问的安全。
区块链中所应用的密码学原理主要有：哈希算法、Merkle 哈希树、椭圆曲线算法、 Base58。这些原理，其实都是通过一系列复杂的运算以及换算，来保证区块链上数据安全。
四、 区块链中的数据操作：智能合约
智能合约，是由计算机程序定义并自动执行的承诺协议，说白了，就是用代码执行的 一套交易准则，类似于现在的信用卡自动还款功能，开启这个功能，你自己什么都不用管， 到期银行会自动扣除你欠的钱。
智能合约的突出优势就是，很大程度上避免了由信任产生的一系列问题。
我们很多人，都遇到过被借钱的事情：朋友手头紧了跟你借 2000 块钱，承诺下个月 发了工资还钱，到了下个月他又找别的借口不还，拖来托去这事儿就没谱了。本来没多少 钱，还是朋友，虽然你很郁闷，这事也就算了。
那么，有了智能合约以后，他就不能赖账了，因为在智能合约上，一旦触发合约中的 条款，代码就会自动执行，不管他愿不愿意，只要他发了工资、账户上有了钱，他就得还 你。
总结一下本节内容，区块链中有四项不可缺的核心技术，分别是：分布式存储、共识 机制、密码学原理、智能合约。
我们可以这样理解：分布式存储对应的是数据存储这个阶段，共识机制对应的是数据 的处理更新这个阶段，密码学对应的是数据安全，智能合约对应的是数据的操作问题。
为了读懂下文，先必须了解 散列算法
如上图，我们可以看出来，一个区块中最重要的有四个字段
一、prev_hash
前一个区块的hash（散列算法）值，用于连接前一个区块，前一个区块也拥有该字段，同样也可以连接前前个区块。这样就形成了一个链条，这也可能是区块链的含义
二、timestamp
标准时间，通过时间顺序，让交易可以通过时间维度进行追溯。
三、Nonce
随机数，说道随机数，就要说到区块里面另外一个重要的字段“难度值”，难度值就是挖矿的标准，挖矿的过程就是通过随机数体现的，我们通过不停的变换随机数，使生成区块的hash值满足定义的“难度值”。
四、Tx_Root
梅克树，所有交易的一个汇总hash。这个hash是怎么产生的。通过图片我们可以看出来，每个交易都有一个hash值，每两个相邻的hash值又会生成一个hash，直到生成最顶上的hash值。
这个故事还是要从比特币谈起
比特币这个电子现金系统是同时去中介化(个人与个人之间的电子现金无须可信第三方中介的介入)和去中心化(由某个机构负责维护)的(交易双方可以在无须建立信任关系的前提下完成交易)
哈希函数:将任意长的字符串，转变成固定长度的输出(计算过程不能太复杂)，只要输入字符串发生微小变化，哈希函数的输出就会完全不同。
区块链:把大的东西切分成很多个区块进行存储，只要其中有一个东西被篡改，下边的数据都不一样，就会被发现
采用区块链(数据结构 哈希函数)，保障账本不能被篡改，采用数字签名技术，保证只有自己才能够使用自己的账户，采用p2p网络和pow共识机制，保证去中心化的运作方式
区块链是利用块链式数据结构来验证与存储数据，利用分布式节点共识算法来生成和更新数据，利用密码学的方式保证数据传输和访问安全的一种全新的分布式基础架构与计算机范式。
三要素:
区块链的本质就是分布式账本，是一种数据库。区块链用哈希算法实现信息不可篡改，用公钥，私钥来标识身份，以去中心化和去中介化的方式，来集体维护一个可靠数据库。
大数据与区块链的区别主要表现在以下几个方面。
(1)数据量。区块链技术是分布式数据存储、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。区块链处理的数据量小，具有细致的处理方式。而大数据管理的是海量数据，要求广度和数量，处理方式上会更粗糙。
(2)结构化和非结构化。区块链是结构定义严谨的块，通过指针组成的链，是典型的结构化数据，而大数据需要处理的更多的是非结构化数据。
(3)独立和整合。区块链系统为保证安全性，信息是相对独立的，而大数据的重点是信息的整合分析。
(4)直接和间接。区块链是一个分布式账本，本质上就是一个数据库，而大数据指的是对数据深度分析和挖掘，是一种间接的数据。
(5)CAP理论。C(Consistency)是一致性，它是指任何一个读操作总是能够读到之前完成的写操作的结果，也就是在分布式环境中，多点的数据是一致的。A(Availability)是可用性，它是指快速获取数据，可以在确定的时间内返回操作结果。P(Tolerance of Network Partition)是分区容忍性，它是指当出现网络分区的情况时(即系统中的一部分节点无法和其他节点进行通信)，分离的系统也能够正常运行。CAP理论告诉我们，一个分布式系统不可能同时满足一致性、可用性和分区容忍性这3个需求，最多只能同时满足其中2个，正所谓“鱼和熊掌不可兼得”。大数据通常选择实现AP，区块链则选择实现CP。
(6)基础网络。大数据底层的基础设施通常是计算机集群，而区块链的基础设施通常是P2P网络。
(7)价值来源。对于大数据而言，数据是信息，需要从数据中提炼得到价值。而对于区块链而言，数据是资产，是价值的传承。
(8)计算模式。在大数据的场景中，是把一件事情分给多个人做，比如，在MapReduce计算框架中，一个大型任务会被分解成很多个子任务，分配给很多个节点同时去计算。而在区块链的场景中，是让多个人重复做一件事情，比如，P2P网络中的很多个节点同时记录一笔交易。
一、区块链系统
作为比特币的底层技术，区块链系统一般由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。
1.数据层
数据层封装了底层数据区块及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法，主要描述区块链的物理形式，是区块链上从创世区块起始的链式结构。它包含了区块链的区块数据、链式结构，以及区块上的随机数、时间戳、公私钥数据等，是整个区块链技术中底层的数据结构。
2.网络层
网络层主要通过P2P技术实现分布式网络机制，包括P2P组网机制、数据传播机制和数据验证机制。因此，从本质上来说，区块链是一个P2P网络，具备自动组网的机制，节点之间通过维护一个共同区块链结构来保持通信。
3.共识层
共识层包括共识算法、共识机制。共识层能让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的有效性达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社群的治理机制。目前共识机制算法有数十种，包括工作量证明、权益证明、权益授权证明、燃烧证明、重要性证明等。
4.激励层
激励层主要包括经济激励的发行制度和分配制度，其功能是提供一定的激励措施，鼓励节点参与区块链中安全验证工作，并将经济因素纳入区块链技术体系中，激励遵守规则参与记账的节点，惩罚不遵守规则的节点。
5.合约层
合约层主要包括脚本、代码、算法机制和智能合约，是区块链可编程的基础。它将代码嵌入区块链或令牌中，可以实现自定义的智能合约，在达到某个确定的约束条件的情况下，不用经由第三方就能自动执行，是区块链去信任的基础。
6.应用层
应用层封装了各种应用场景和案例，类似于计算机操作系统上的应用程序、互联网浏览器上的门户网站、搜索引擎、电子商城或是手机端上的APP。它将区块链技术应用部署在以太坊、EOS、QTUM等上，并在现实生活场景中落地。未来，可编程金融和可编程 社会 会搭建在应用层上。
数据层、网络层、共识层是构建区块链技术的必要元素，缺少任何一层都不能称之为真正意义上的区块链技术；激励层、合约层和应用层不是每个区块链应用的必要因素，一些区块链应用并不完整地包含此三层结构。
从商业的角度来讲，区块链技术有它自身的一个特点，就是足够数字化，它是跨境的，是跨时空的，是跨组织的。数据的流动是没有边界的，所以区块链同时是分布式的，它是自组织的和去中心化的。
所以区块链的由来，任何新的颠覆式技术的应用，历来就有两条路线，或者说两种方法。一种方法，是把它视为一种工具，用它来改善传统的商业模式，得到一种边际效益上的提升。另外一种是把它当作一套制度，用来重构商业的底层逻辑。
这两种应用方法，在过去几年就有一个很好的案例。当互联网公司在推广“互联网+”的时候，我们也看到很多传统的商业机构说，不是“互联网+”，而是“+互联网”。那么现在那些喊“+互联网”的人到哪去了？有人认为，互联网只是用来改善的一项技术，传统的东西可以加上一些互联网技术，好比把互联网当电子邮件使用，你弄了一套电子邮件系统，就以为是互联网了。但是有人却把互联网当作制度，从底层重构了商业，最后你会发现你失业了。
第二是去中心化的。为什么要去中心？商业上的区域中心技术带来了商业的去中心化，这个是 历史 的必然趋势。这个趋势在哪里？我觉得是两点，一个是经济全球化，进入2.0版本。现在通过互联网，已经不是公司在全球化，不是公司把自己变成跨国公司，而是任何一个个人互联网都赋能给它，让它可以在一个中国的小县城，通过互联网把它的产品卖给全世界。经济全球化发展到个人全球化的时候，解决点对点的交易，点对点的服务，成为一个突出的问题。那么区块链技术所带来的实时清算结算，点对点交易交收这些特点，正好可以帮助个人商业活动的全球化。
第三是经济的数字化。当数据集合到一定程度之后，它的流通基本上是跨时空的，商业活动对金融支付的需求，是随时随地随身的，而做不到随时随地随身随需提供场景化、虚拟化的支付清算服务，终究会被技术和市场所淘汰。
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区块链算法和数据结构的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于区块链使用哪种数据结构会汇总、区块链算法和数据结构的信息别忘了在本站进行查找喔。
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