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区块链的数据结构分析(区块链的六大层级结构详解)

区块链总共有六个层级结构,这六个层级结构自下而上是:数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。一、数据层数据层是区块链六个层级结构里面的最底层。数据层我们可以

区块链总共有六个层级结构,这六个层级结构自下而上是:数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。

科普园地21 | 区块链的六大层级结构

一、数据层

数据层是区块链六个层级结构里面的最底层。数据层我们可以理解成数据库,只不过对于区块链来讲,这个数据库是不可篡改的、分布式的数据库,也就是我们所谓的“分布式账本”。

在数据层上,也就是在这个“分布式账本”上,存放着区块链上的数据信息,封装着区块的块链式结构、非对称加密技术、哈希算法等技术手段,来保证数据在全网公开的情况下的安全性问题。

具体的做法是:

在区块链网络上,节点采用共识算法来维持数据层(也就是这个分布式数据库)的数据的一致性,采用密码学中的非对称加密和哈希算法,来确保这个分布式数据库的不可篡改和可追溯。

这就构成了区块链技术中最底层的数据结构。但是,光有分布式数据库还不够,还需要让数据库里面的数据信息可以共享交流,下面我们介绍数据层的上一层——网络层。

二、网络层

区块链的网络系统,本质上是一个P2P(点对点)网络,点对点意味着不需要一个中间环节或者中心化服务器来操控这个系统,网络中的所有资源和服务都是分配在各个节点手中的,信息的传输也是两个节点之间直接往来就可以了。不过,需要注意的是,P2P(点对点)并不是中本聪发明的,区块链只是融合了这一技术而已。

所以,区块链的网络层实际上就是一个特别强大的点对点网络系统。在这个系统上,每一个节点既可以生产信息,也可以接收信息,就好比发邮件,你既可以编写自己的邮件,也可以收到别人给你发送的邮件。

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在区块链网络上,节点之间需要共同维护这条区块链系统,每当一个节点创造出新的区块后,他需要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,然后在该区块的基础上去创建新的区块。这样一来,全网便可以共同维护更新区块链系统这个总账本了。

但是,全网要依据什么规则来维护更新区块链系统这个总账本呢,这就涉及到了所谓的“法律法规”(规则),也就是我们接下来要介绍的:共识层。

三、共识层

在区块链的世界里,共识,简单来讲就是全网要依据一个统一的、大家一致同意的规则来维护更新区块链系统这个总账本,类似于更新数据的规则。让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效达成共识,是区块链的核心技术之一,也是区块链社区的治理机制。

目前主流的共识机制算法有:比特币的工作量证明(POW)、以太坊的权益证明(POS)、EOS的委托权益证明(DPOS)等等。

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我们现在介绍了数据层、网络层、共识层,这三层保证了区块链上有数据、有网络,有在网络上更新数据的规则,但是天下没有免费的午餐,如何让节点们能够积极踊跃地参与区块链系统维护呢,这里就涉及到了激励,也就是我们下面要介绍的:激励层。

四、激励层

激励层就是所谓的挖矿机制,挖矿机制其实可以理解成激励机制:你为区块链系统做了多少贡献,你就可以得到多少奖励。用这种激励机制,能够鼓励全网节点参与区块链上的数据记录与维护工作。

挖矿机制和共识机制其实是一个道理,共识机制我们可以理解为公司的总规章制度,而挖矿机制可以理解成,在这个总的规章制度之中,你做好了什么能够得到什么奖励,这种奖励规则。

就好比比特币的共识机制PoW,它的规定是多劳多得,谁能够第一个找到正确哈希值谁就可以得到一定数量的比特币奖励;

而以太坊的PoS则规定了谁持币年龄越久,谁能得到奖励的概率就越大。

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需要注意的是,激励层一般只有公有链才具备,因为公有链必须依赖全网节点共同维护数据,所以必须有一套这样的激励机制,才能激励全网节点参与区块链系统的建设维护,进而保证区块链系统的安全性和可靠性。

区块链安全可靠了,还不够智能对不对,下面我们将要介绍的合约层,可以让区块链系统变得更加智能。

五.合约层

合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制及智能合约,是区块链可编程的基础。我们说的“智能合约”便属于合约层这个层级上。

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如果说比特币系统不够智能,那么以太坊提出的“智能合约”则能够满足许多应用场景。合约层的原理主要是将代码嵌入到区块链系统上,用这种方式来实现能够自定义的智能合约。这样一来,在区块链系统上,一旦触发了智能合约的条款,系统就能够自动执行命令。

六、应用层

最后就是应用层。应用层很简单,顾名思义,就是区块链的各种应用场景和案例,我们现在说的“区块链+”就是所谓的应用层。目前已经落地的区块链应用主要是搭建在ETH、EOS等公链上的各类区块链应用,博彩、游戏类的应用比较多,真正实用的应用还没有出现。


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