以太坊全部存儲在leveldb嗎
❶ 區塊鏈內的數據是以什麼形式存儲
區塊鏈是分布式數據存儲,但不同的鏈的具體的存儲形式是不一樣的,比如以太坊的區塊數據就是通過RLP編碼後存在levelDB資料庫中的。 分布式存儲技術並不是每台電腦都存放完整的數據,而是把數據切割後存放在不同的電腦里。就像存放100個雞蛋,不是放在同一個籃子里,而是分開放在不同的地方,加起來的總和是100個。對於比特幣來說,它的交易記錄必須要有地方存放,不然沒人知道今天有哪些人做了交易,同時根據去中心化的思想,這些交易記錄不能夠只存在一台電腦裡面,那麼就只能存放在世界上所有的電腦裡面。這樣做的好處是:雖然每個人的電腦硬碟容量有限,但是所有人的電腦硬碟加起來容量幾乎是無限的,而且就算你通過黑客手段修改了自己計算機裡面的交易記錄,但是你沒法修改全世界每台電腦的交易記錄。從表面上理解,上面說的這種存儲方式很粗暴——每台電腦都存放世界上所有人的交易數據。但其實對於比特幣來說,只有一些節點才會存放世界上所有人的交易記錄,這些節點往往是那些挖礦的礦工,只有他們的電腦才能完整的記錄下世界上所有的交易記錄,大家不用擔心礦工修改記錄,因為世界上的礦工有很多,而且幾乎相互都不認識。同時他們修改記錄需要付出的代價非常大,沒有人能承擔這個成本。
我們通過以上關於區塊鏈內的數據是以什麼形式存儲內容介紹後,相信大家會對區塊鏈內的數據是以什麼形式存儲有一定的了解,更希望可以對你有所幫助。
❷ 區塊鏈fabric什麼
超級賬本之——Fabric目前超級賬本下面有5個並行的項目,Fabric屬於其中較為成熟的一個。這個項目由,來自28個不同組織的159名工程師參與開發。
在Fabric的區塊鏈網路中,有四類節點:MSP,OrderingNode,EndorsingPeer,CommttingPeer
MSP(MembershipServiceProvider),這類節點主管區塊鏈網路中其他的節點的授權,准入,踢除。通過給不同節點頒發證書的方式,授予不同類型的節點相應的許可權。
中文可以稱作排序節點。通常在一個網路中至少有一個或多個排序節點,這類節點負責按照指定的演算法,將交易進行排序,並返回給CommittingPeer。其並不關心具體的交易細節。
這類節點的主要負責接收交易請求,驗證這筆交易之後,並做一些預處理之後,並將簽名後的數據傳回給客戶端。
這類節點做是區塊鏈網路中的全節點,它們需要記錄完整的區塊信息,並且驗證每筆交易的正確性,是最終將交易打包進區塊鏈的節點。
結合下面這種圖,看看一筆交易的上鏈過程:
1,首先從客戶端發起一筆交易提交到EndorsingPeer,進行預處理。
2,預處理通過之後,將簽名數據,傳回給客戶端。
3,客戶端發起請求,將收到的簽名數據傳給OrderingNode。
4,OrderingNode對交易進行排序,然後傳給CommittingPeer。
5,CommittingPeer這里將排序好的交易進行驗證,並打包,通過指定的共識演算法達成一致,形成新的區塊。
6,最後將交易結果返回給客戶端。
6,中間過程的每一步,都伴隨著許可權的驗證。會根據MSP頒發的證書,進行判斷。
區塊鏈的定義是什麼?區塊鏈有兩個含義:
1、區塊鏈(Blockchain)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。
2、區塊鏈是比特幣的底層技術,像一個資料庫賬本,記載所有的交易記錄。這項技術也因其安全、便捷的特性逐漸得到了銀行與金融業的關注。
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。
廣義來講,區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識演算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算方式。
10000mm的fabric是什麼概念基本概念。10000mm的fabric是基本概念,fabric基本概念首先fabric是由IBM貢獻的超級賬本框架。它是一個利用現有成熟的技術來組合而成的一個區塊鏈技術的實現。它是一種允許可插拔實現各種功能的的模塊化架構。
區塊鏈是什麼意思?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。
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,是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊。
在區塊鏈網路中,我們發出的數據請求,會根據密碼學原理被加密成為一串接受者完全看不懂的字元。這種加密方式的背後是哈希演算法在支持。
架構模型
一般說來,區塊鏈系統由數據層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成。其中,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基礎數據和基本演算法;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。
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;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。
淺析FabricPeer節點HyperledgerFabric,也稱之為超級賬本,是由IBM發起,後成為Linux基金會Hyperledger中的區塊鏈項目之一。
Fabric是一個提供分布式賬本解決方案的平台,底層的賬本數據存儲使用了區塊鏈。區塊鏈平台通常可以分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。公有鏈典型的代表是比特幣這些公開的區塊鏈網路,誰都可以加入到這個網路中。聯盟鏈則有準入機制,無法隨意加入到網路中,聯盟鏈的典型例子就是Fabric。
Fabric不需要發幣來激勵參與方,也不需要挖礦來防止有人作惡,所以Fabric有著更好的性能。在Fabric網路中,也有著諸多不同類型的節點來組成網路。其中Peer節點承載著賬本和智能合約,是整個區塊鏈網路的基礎。在這篇文章中,會詳細分析Peer的結構及其運行方式。
在本文中,假設讀者已經了解區塊鏈、智能合約等概念。
本文基於Fabric1.4LTS。
區塊鏈網路是一個分布式的網路,Fabric也是如此,由於Fabric是聯盟鏈,需要准入機制,所以在網路結構上會復雜很多,下面是一個簡化的Fabric網路:
各個元素的含義如下:
對於Fabric網路,外部的用戶需要通過客戶端應用,也就是圖中的A1、A2或者A3來訪問網路,客戶端應用需要通過CA證書表明自己的身份,這樣才能訪問到Fabric網路中有許可權訪問的部分。
在上面的網路中,共有四個組織,R1、R2、R3和R4。其中R4是整個Fabric網路的創建者,網路是根據NC4配置的。
在Fabric網路中,不同的組織可以組成聯盟,不同的聯盟之間數據通過Channel來隔離。Channel中的數據只有該聯盟中的組織才能訪問,每一個新的Channel都可以認為是一條新的鏈。與其他的區塊鏈網路中通常只有一條鏈不一樣,Fabric可以通過Channel在網路中快速的搭建出一個新的區塊鏈。
上面R1和R2組成了一個聯盟,在C1上交易。R2同時又和R3組成了另外一個聯盟,在C2上交易。R1和R2在C1上交易時,對R3是不可見的,R2和R3在C2上交易時,對R1是不可見的。Channel機制提供了很好的隱私保護能力。
Orderer節點是整個Fabric網路共有的,用來為所有的交易排序、打包。比如上面網路中O4節點。本文不會對Orderer節點進行詳細說明,可以把這個功能理解為比特幣網路中的挖礦過程。
Peer節點表示網路中的節點,通常一個Peer就表示一個組織,Peer是整個區塊鏈網路的基礎,是智能合約和賬本的載體,Peer也是本文討論的重點。
一個Peer節點可以承載多套賬本和智能合約,比如P2節點,既維護了C1的賬本和智能合約,也維護了C2的賬本和智能合約。
為了可以更深入了解Peer節點的作用,先了解一下Fabric整體的交易流程。整體的交易流程圖如下:
Peer節點按照功能來分可以分為背書節點和記賬節點。
客戶端會提交交易請求到背書節點,背書節點開始模擬執行交易,在模擬執行之後,背書節點並不會去更新賬本數據,而是把這個交易進行加密和簽名,然後返回給客戶端。
客戶端收到這個響應之後就會把響應提交到Orderer節點,Orderer節點會對這些交易進行排序,並打包成區塊,然後分發到記賬節點,記賬節點就會對交易進行驗證,驗證結束之後,就會把交易記錄到賬本裡面。
一筆交易是否能成功是根據背書策略來指定的,每一個智能合約都會指定一個背書策略。
Peer節點代表著聯盟鏈中的各個組織,區塊鏈網路也是由Peer節點來組成的,而且也是賬本和智能合約的載體。
通過對上面交易過程的了解可以知道,Peer節點是主要的參與方。如果用戶想要訪問賬本資源,都必須要和peer節點進行交互。在一個Peer節點中,可以同時維護多個賬本,這些賬本屬於不同的Channel。每個Peer節點都會維護一套冗餘賬本,這樣就避免了單點故障。
Peer節點根據在交易中的不同角色,可以分成背書節點(Endorser)和記賬節點(Committer),背書節點會對交易進行模擬執行,記賬節點才會真正將數據存儲到賬本中。
賬本可以分成兩個部分,一部分是區塊鏈,另一部分是CurrentState,也被稱之為WorldState。
區塊鏈上只能追加,不能對過去的數據進行修改,鏈上也包含兩部分信息,一部分是通道的配置信息,另一部分是不可修改,序列化的記錄。每一個區塊記錄前一個區塊的信息,然後連成鏈,如下圖所示:
第一個區塊被稱之為genesisblock,其中不存儲交易信息。每個區塊可以被分為區塊頭、區塊數據和區塊元數據。區塊頭中存儲著當前區塊的區塊號、當前區塊的hash值和上一個區塊的hash值,這樣才能把所有的區塊連接起來。區塊數據中包含了交易數據。區塊元數據中則包括了區塊寫入的時間、寫入人及簽名。
其中每一筆交易的結構如下,在Header中,包含了ChainCode的名稱、版本信息。Signature就是交易發起用戶的簽名。Proposal中主要是一些參數。Response中是智能合約執行的結果。Endorsements中是背書結果返回的結果。
WorldState中維護了賬本的當前狀態,數據以Key-Value的形式存儲,可以快速查詢和修改,每一次對WorldState的修改都會被記錄到區塊鏈中。WorldState中的數據需要依賴外部的存儲,通常使用LevelDB或者CouchDB。
區塊鏈和WorldState組成了一個完整的賬本,WorldState保證的業務數據的靈活變化,而區塊鏈則保證了所有的修改是可追溯和不可篡改的。
在交易完成之後,數據已經寫入賬本,就需要將這些數據同步到其他的Peer,Fabric中使用的是Gossip協議。Gossip也是Channel隔離的,只會在Channel中的Peer中廣播和同步賬本數據。
智能合約需要安裝到Peer節點上,智能合約是訪問賬本的唯一方式。智能合約可以通過Go、Java等變成語言進行編寫。
智能合約編寫完成之後,需要打包到ChainCode中,每個ChainCode中可以包含多個智能合約。ChainCode需要安裝,ChainCode需要安裝到Peer節點上。安裝好了之後,ChainCode需要在Channel上實例化,實例化的時候需要指定背書策略。
智能合約在實例化之後就可以用來與賬本進行交互了,流程圖如下:
用戶編寫並部署實例化智能合約之後,就可以通過客戶端應用程序來向智能合約提交請求,智能合約會對WorldState中數據進行get、put或者delete。其中get操作直接從WorldState中讀取交易對象當前的狀態信息,不會去區塊鏈上寫入信息,但put和delete操作除了修改WorldState,還會去區塊鏈中寫入一條交易信息,且交易信息不能修改。
區塊鏈上的信息可以通過智能合約訪問,也可以在客戶端應用通過API直接訪問。
Event是客戶端應用和Fabric網路交互的一種方式,客戶端應用可以訂閱Event,當Event發生時,客戶端應用就會接受到消息。
事件源可以兩類,一類是智能合約發出的Event,另一類是賬本變更觸發的Event。用戶可以從Event中獲取到交易的信息,比如區塊高度等信息。
在這篇文章中,首先介紹了Fabric整體的網路架構,通過對Fabric交易流程的分析,討論了peer節點在交易中的作用,然後詳細分析了peer節點所維護的賬本和智能合約,並分析了peer節點維護賬本以及peer節點執行智能合約的流程。
文/Rayjun
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區塊鏈-什麼是區塊鏈?金點幣訊能讀懂區塊鏈?區塊鏈-什麼是區塊鏈?金點幣訊能讀懂區塊鏈?
區塊先鋒動畫視頻帶你了解什麼是區塊鏈,簡單易懂
什麼是區塊鏈,卯貝屬於區塊鏈?
答:卯貝不是屬於區塊鏈,只是運用了區塊鏈的技術,區塊鏈的特性就是每件發生的事物都會被記錄,不得刪除更改。
區塊鏈,什麼是區塊
區塊鏈全面解讀
一說起區塊鏈,人們總是拿它與比特幣相提並論。2008年10月31日,一名叫「中本聰」的人在一個密碼學郵件群組中發出電子郵件,宣稱,「我一直在研究一個新的電子現金系統,這完全是點對點的,無需任何可信的第三方。」他推出了一個以比特幣為交易貨幣的新體系。
什麼是區塊鏈技術?什麼叫區塊鏈?
區塊鏈是一種分布式共享記賬的技術,它要做的事情就是讓參與的各方能夠在技術層面建立信任關系。
區塊鏈可以大致分成兩個層面,一是做區塊鏈底層技術;二是做區塊鏈上層應用,即基於區塊鏈的改造、優化或者創新應用。
區塊鏈的核心意義到底是什麼,我們的理解是,區塊鏈最核心的意義是參與方之間建立數據信用,通過單方面的對抗,在明確規定下打造單方面的生態共同保障完整機會,這是一個體系,這種建立可以結束沒有區塊鏈之前的問題,沒有區塊鏈之前,在數據共享的時候是無法做到有新的共享,即使做定向也只是給你一個介面,區塊鏈有了以後,讓參與方是實現信用的共享。
區塊鏈的底層平台有哪些?
答:主要有一下幾類:
1、比特幣。是最早的區塊鏈開發便是基於比特幣的區塊鏈網路進行開發了,由於比特幣是全球最廣泛使用和真正意義的去中心化,就區塊鏈應用來說,比特幣就是世上最強大的錨,擁有最大的權威性。
2、以太坊。可以說除了比特幣外,以太坊目前在區塊鏈平台是最吸引眼球的。以太坊是一個圖靈完備的區塊鏈一站式開發平台,採用多種編程語言實現協議,採用Go語言寫的客戶端作為默認客戶端(即與以太坊網路交互的方法,支持其他多種語言的客戶端)。
3、IBMHyperLedger。又叫fabric,他的目標是打造成一個由全社會來共同維護的一個超級賬本,fabric源於IBM,初衷為了服務於工業生產,IBM將44,000行代碼開源,是了不起的貢獻,讓我們可以有機會如此近的去探究區別於比特幣的區塊鏈的原理。
4、LISK。是新一代的區塊鏈平台,允許JavaScript(又是Javascript技術,工程師們注意了)的開發和基於分布的分散的應用程序使用一個易於使用的,功能齊全的生態區塊鏈系統。
5、網錄區塊鏈平台。是網錄區塊鏈底層技術的研發成果和能夠進行商業交付的基礎平台,網錄區塊鏈平台除了服務網錄公鏈外,也是網錄為客戶打造私有鏈和聯盟鏈的基礎平台。
什麼是區塊鏈?什麼是數字貨幣的區塊鏈?
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。廣義來講,區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分布式節點共識演算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算範式。
現在,主流的數字貨幣基本上都是基於區塊鏈技術開發的。區塊鏈是數字貨幣的底層技術。國內的茶本位數字貨幣普銀就是基於區塊鏈技術開發的。
什麼是區塊鏈
區塊鏈的本質是一種去中心化的記賬系統,比特幣是這個系統上承載的「以數字形式存在」的貨幣。區塊鏈是比特幣背後的一套由信用記錄和信用記錄的清算構成的體系。
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,火幣網聯合清華大學五道口金融學院互聯網金融實驗室、新浪科技發布的《2014—2016全球比特幣發展研究報告》提到區塊鏈是比特幣的底層技術和基礎架構[2]。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
區塊鏈的進化方式是:
?區塊鏈1.0——數字貨幣
?區塊鏈2.0——數字資產與智能合約
?區塊鏈3.0——IFMChain,區塊鏈正式鏈接移動終端
❸ 大區塊鏈中節點有哪些類型,區塊鏈節點什麼意思
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、R3CEVCorda平台以及GemHealth網路的超級賬本項目(Hyperledgerproject)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。
淺析FabricPeer節點
HyperledgerFabric,也稱之為超級賬本,是由IBM發起,後成為Linux基金會Hyperledger中的區塊鏈項目之一。
Fabric是一個提供分布式賬本解決方案的平台,底層的賬本數據存儲使用了區塊鏈。區塊鏈平台通常可以分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。公有鏈典型的代表是比特幣這些公開的區塊鏈網路,誰都可以加入到這個網路中。聯盟鏈則有準入機制,無法隨意加入到網路中,聯盟鏈的典型例子就是Fabric。
Fabric不需要發幣來激勵參與方,也不需要挖礦來防止有人作惡,所以Fabric有著更好的性能。在Fabric網路中,也有著諸多不同類型的節點來組成網路。其中Peer節點承載著賬本和智能合約,是整個區塊鏈網路的基礎。在這篇文章中,會詳細分析Peer的結構及其運行方式。
在本文中,假設讀者已經了解區塊鏈、智能合約等概念。
本文基於Fabric1.4LTS。
區塊鏈網路是一個分布式的網路,Fabric也是如此,由於Fabric是聯盟鏈,需要准入機制,所以在網路結構上會復雜很多,下面是一個簡化的Fabric網路:
各個元素的含義如下:
對於Fabric網路,外部的用戶需要通過客戶端應用,也就是圖中的A1、A2或者A3來訪問網路,客戶端應用需要通過CA證書表明自己的身份,這樣才能訪問到Fabric網路中有許可權訪問的部分。
在上面的網路中,共有四個組織,R1、R2、R3和R4。其中R4是整個Fabric網路的創建者,網路是根據NC4配置的。
在Fabric網路中,不同的組織可以組成聯盟,不同的聯盟之間數據通過Channel來隔離。Channel中的數據只有該聯盟中的組織才能訪問,每一個新的Channel都可以認為是一條新的鏈。與其他的區塊鏈網路中通常只有一條鏈不一樣,Fabric可以通過Channel在網路中快速的搭建出一個新的區塊鏈。
上面R1和R2組成了一個聯盟,在C1上交易。R2同時又和R3組成了另外一個聯盟,在C2上交易。R1和R2在C1上交易時,對R3是不可見的,R2和R3在C2上交易時,對R1是不可見的。Channel機制提供了很好的隱私保護能力。
Orderer節點是整個Fabric網路共有的,用來為所有的交易排序、打包。比如上面網路中O4節點。本文不會對Orderer節點進行詳細說明,可以把這個功能理解為比特幣網路中的挖礦過程。
Peer節點表示網路中的節點,通常一個Peer就表示一個組織,Peer是整個區塊鏈網路的基礎,是智能合約和賬本的載體,Peer也是本文討論的重點。
一個Peer節點可以承載多套賬本和智能合約,比如P2節點,既維護了C1的賬本和智能合約,也維護了C2的賬本和智能合約。
為了可以更深入了解Peer節點的作用,先了解一下Fabric整體的交易流程。整體的交易流程圖如下:
Peer節點按照功能來分可以分為背書節點和記賬節點。
客戶端會提交交易請求到背書節點,背書節點開始模擬執行交易,在模擬執行之後,背書節點並不會去更新賬本數據,而是把這個交易進行加密和簽名,然後返回給客戶端。
客戶端收到這個響應之後就會把響應提交到Orderer節點,Orderer節點會對這些交易進行排序,並打包成區塊,然後分發到記賬節點,記賬節點就會對交易進行驗證,驗證結束之後,就會把交易記錄到賬本裡面。
一筆交易是否能成功是根據背書策略來指定的,每一個智能合約都會指定一個背書策略。
Peer節點代表著聯盟鏈中的各個組織,區塊鏈網路也是由Peer節點來組成的,而且也是賬本和智能合約的載體。
通過對上面交易過程的了解可以知道,Peer節點是主要的參與方。如果用戶想要訪問賬本資源,都必須要和peer節點進行交互。在一個Peer節點中,可以同時維護多個賬本,這些賬本屬於不同的Channel。每個Peer節點都會維護一套冗餘賬本,這樣就避免了單點故障。
Peer節點根據在交易中的不同角色,可以分成背書節點(Endorser)和記賬節點(Committer),背書節點會對交易進行模擬執行,記賬節點才會真正將數據存儲到賬本中。
賬本可以分成兩個部分,一部分是區塊鏈,另一部分是CurrentState,也被稱之為WorldState。
區塊鏈上只能追加,不能對過去的數據進行修改,鏈上也包含兩部分信息,一部分是通道的配置信息,另一部分是不可修改,序列化的記錄。每一個區塊記錄前一個區塊的信息,然後連成鏈,如下圖所示:
第一個區塊被稱之為genesisblock,其中不存儲交易信息。每個區塊可以被分為區塊頭、區塊數據和區塊元數據。區塊頭中存儲著當前區塊的區塊號、當前區塊的hash值和上一個區塊的hash值,這樣才能把所有的區塊連接起來。區塊數據中包含了交易數據。區塊元數據中則包括了區塊寫入的時間、寫入人及簽名。
其中每一筆交易的結構如下,在Header中,包含了ChainCode的名稱、版本信息。Signature就是交易發起用戶的簽名。Proposal中主要是一些參數。Response中是智能合約執行的結果。Endorsements中是背書結果返回的結果。
WorldState中維護了賬本的當前狀態,數據以Key-Value的形式存儲,可以快速查詢和修改,每一次對WorldState的修改都會被記錄到區塊鏈中。WorldState中的數據需要依賴外部的存儲,通常使用LevelDB或者CouchDB。
區塊鏈和WorldState組成了一個完整的賬本,WorldState保證的業務數據的靈活變化,而區塊鏈則保證了所有的修改是可追溯和不可篡改的。
在交易完成之後,數據已經寫入賬本,就需要將這些數據同步到其他的Peer,Fabric中使用的是Gossip協議。Gossip也是Channel隔離的,只會在Channel中的Peer中廣播和同步賬本數據。
智能合約需要安裝到Peer節點上,智能合約是訪問賬本的唯一方式。智能合約可以通過Go、Java等變成語言進行編寫。
智能合約編寫完成之後,需要打包到ChainCode中,每個ChainCode中可以包含多個智能合約。ChainCode需要安裝,ChainCode需要安裝到Peer節點上。安裝好了之後,ChainCode需要在Channel上實例化,實例化的時候需要指定背書策略。
智能合約在實例化之後就可以用來與賬本進行交互了,流程圖如下:
用戶編寫並部署實例化智能合約之後,就可以通過客戶端應用程序來向智能合約提交請求,智能合約會對WorldState中數據進行get、put或者delete。其中get操作直接從WorldState中讀取交易對象當前的狀態信息,不會去區塊鏈上寫入信息,但put和delete操作除了修改WorldState,還會去區塊鏈中寫入一條交易信息,且交易信息不能修改。
區塊鏈上的信息可以通過智能合約訪問,也可以在客戶端應用通過API直接訪問。
Event是客戶端應用和Fabric網路交互的一種方式,客戶端應用可以訂閱Event,當Event發生時,客戶端應用就會接受到消息。
事件源可以兩類,一類是智能合約發出的Event,另一類是賬本變更觸發的Event。用戶可以從Event中獲取到交易的信息,比如區塊高度等信息。
在這篇文章中,首先介紹了Fabric整體的網路架構,通過對Fabric交易流程的分析,討論了peer節點在交易中的作用,然後詳細分析了peer節點所維護的賬本和智能合約,並分析了peer節點維護賬本以及peer節點執行智能合約的流程。
文/Rayjun
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區塊鏈的分類目前區塊鏈分為三類,其中混合區塊鏈和私有區塊鏈可視為:廣義私有鏈,公共區塊鏈公共區塊鏈。意味著世界上任何個人或團體都可以發送交易,交易可以由區塊鏈有效確認,任何人都可以參與其共識過程。公共區塊鏈是目前最早的區塊鏈,也是使用最廣泛的區塊鏈。每個比特幣系列的虛擬數字貨幣都以公共的區塊鏈為基礎,世界上只有一個區塊鏈對應這種貨幣。
拓展資料
1.工業區塊鏈行業blockchains:組內多個預選節點指定為記賬員,每個區塊的生成由所有預選節點共同決定(預選節點參與共識過程),其他接入節點可以參與交易,但不幹擾核算過程(本質上,它是管理簿記,但它成為分布式簿記。多少預先選擇的節點和如何確定每個塊的簿記員成為區塊鏈的主要風險點),其他任何人都可以通過區塊鏈的開放API進行有限的查詢。私人區塊鏈Private區塊鏈((privateblockchains)):只有區塊鏈的總賬技術用於記賬。它可以是一個公司或個人獨家書面許可的區塊鏈。這個鏈與其他分布式存儲方案沒有太大的不同。目前(2015年12月),保守的巨頭(傳統金融)想要嘗試私有的區塊鏈,而公共鏈的應用,如比特幣,已經產業化,私有鏈的應用產品還在探索中。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一種新的應用模式。區塊鏈是比特幣的一個重要概念。本質上,它是一個去中心化的資料庫。
2.同時,作為比特幣的底層技術,它是一系列與加密方法相關聯的數據塊。每個數據塊包含一批比特幣網路交易信息,驗證其信息的有效性(防偽)並生成下一個區塊。事實上,區塊鏈這個詞並沒有出現在英文原版的比特幣白皮書中,而是出現在區塊鏈中。在最早的比特幣白皮書中,區塊鏈被翻譯為區塊鏈。這是漢語「區塊鏈」最早出現的時間。國家互聯網信息辦公室於2019年1月10日發布《區塊鏈信息服務管理條例》,自2019年2月15日起施行。從狹義上講,區塊鏈是一種按時間順序組合數據塊的鏈式數據結構,以及由密碼學保證的防篡改和可偽造的分布式分類帳。廣義上講,區塊鏈技術是一種新的分布式基礎設施和計算方法,它使用區塊鏈數據結構來驗證和存儲數據,使用分布式節點共識演算法來生成和更新數據,使用密碼學來確保數據傳輸和訪問的安全性,採用由自動腳本代碼組成的智能契約對數據進行編程和操作。
節點的類型有哪些?比特幣P2P網路中的各個節點相互對等,但是根據所提供的功能不同,各節點可能具有不同的分工,每個比特幣節點都是錢包、礦工、完整區塊鏈、網路路由節點的功能集合。
主流區塊鏈技術有哪些本文試圖對區塊鏈有關技術流派和主流平台進行一個概覽,作為學習區塊鏈技術體系的導覽,意在拋磚引玉,促進區塊鏈開發社區的討論與共識。區塊鏈技術的流派未戰先謀局,你想投入區塊鏈開發這個領域,至少先要搞清楚現在有哪些玩家,各自的主張和實力如何。劃分區塊鏈技術流派並無一定之規,據我所見,或可有以下四種方式:第一是按照節點准入規則,劃分為公有鏈、私有鏈和聯盟鏈。公有鏈的代表自然是比特幣和以太坊,私有鏈則以R3Corda聲名最盛,聯盟鏈的代表作品是Hyperledger名下的Fabric。公有鏈注重匿名性與去中心化,而私有鏈及聯盟鏈注重高效率,而且還往往設置了准入門檻。公有鏈、私有鏈與聯盟鏈之間的這些不同都在技術中有所體現,比如私有鏈和聯盟鏈假設節點數目不大,可以採用PBFT演算法來形成共識。而公有鏈假設有大量且不斷動態變化的節點網路,用PBFT效率太低,只能採用類似抽彩票的演算法來確定意見領袖。這就意味著,私有鏈與聯盟鏈很難變成公有鏈,而用公有鏈來作聯盟鏈或私有鏈雖然容易,卻也並非即插即用。此種差異,學者不可不察。第二是按照共享目標,劃分為共享賬本和共享狀態機兩派。比特幣是典型的共享賬本,而Chain和BigchainDB也應屬此類,這幾個區塊鏈系統在各個節點之間共享一本總賬,因此對接金融應用比較方便。另一大類區塊鏈系統中,各個節點所共享的是可完成圖靈完備計算的狀態機,如以太坊、Fabric,它們都通過執行智能合約而改變共享狀態機狀態,進而達成種種復雜功能。第三是按照梅蘭妮·斯旺所描述的代際演進,將區塊鏈系統分為1.0、2.0和3.0三代。其中1.0支撐去中心化交易和支付系統,2.0通過智能合約支撐行業應用,3.0支撐去中心化的社會體系。比特幣和Chain應屬於區塊鏈1.0系統,而以太坊和Fabric是區塊鏈2.0系統,目前尚無成功的區塊鏈3.0系統出現,不成功的嘗試倒是有那麼一個,就是著名的TheDAO。第四是按照核心數據結構,分為區塊鏈和分布式總賬兩派。區塊鏈這一派在系統中真的實現了一個區塊的鏈作為核心數據結構,而分布式總賬這一派,只是吸取了區塊鏈的精神,並沒有真用一條區塊鏈作為核心數據結構,或者雖然暫時用了,但聲明說吾項庄舞區塊鏈,意在分布式總賬耳,若假以時日,因緣際會,未嘗不可取而代之也。主流區塊鏈技術平台了解流派劃分,仍是只能用來指點江山,吹牛論道,要動手,總要有個切入點。區塊鏈貨幣據說已經有上千個了,但值得關注的技術平台大概只有數十個,而如果要進入區塊鏈開發領域,打下一個好基礎,練出一身好功夫,撈到幾個好offer,則值得深入研究學習的平台,屈指可數。首先當然是比特幣。比特幣作為區塊鏈的第一個也是目前為止最成功、最重要的樣板工程,已經上線運行了八年多,本身沒有發生任何嚴重的安全和運維事故,其穩定與強悍堪稱當代軟體系統典範。比特幣BitcoinCore是一個代碼質量高、文檔良好的開源軟體,從學習區塊鏈原理、掌握核心技術的角度來說,BitcoinCore是最佳切入點,能夠學到原汁原味的區塊鏈技術。當然,BitcoinCore是用C++寫的,而且用了一些C++11和Boost庫的機制,對學習者的C++水平提出了較高的要求。學習比特幣平台開發還有一個優勢,就是可以對接繁榮的比特幣技術社區。目前圍繞比特幣進行改進和提升的人很多,人多力量就大,諸如隔離驗證、閃電網路、側鏈等比較新的想法和技術,都率先在比特幣社區里落地。比如側鏈技術的主要領導者Blockstream是由密碼學貨幣元老AdamBack領銜的,而Blockstream是BitcoinCore最大的貢獻者之一,所以一些有關側鏈的技術在比特幣社區里討論最充分。但比特幣作為一個典型的區塊鏈1.0系統,是不是支撐其他類型區塊鏈應用的最佳技術平台,存在很大的爭議。另外,也不是所有人都有能力和必要精通區塊鏈底層技術。所以對那些急於沖到區塊鏈領域里做(quān)事(qián)的人來說,可能更直截了當的學習目標是以太坊和HyperledgerFabric。在以太坊上面用Solidity進行的智能合約開發是切入區塊鏈開發最簡單的方式,沒有之一。以太坊的理想非常宏大,由於配備了強大的圖靈完備的智能合約虛擬機,因此可以成為一切區塊鏈項目的母平台,是馱住整個區塊鏈世界的大烏龜。在以太坊上開發一個類似比特幣的加密貨幣,是一個不折不扣的小目標。一般有經驗的開發者在文檔指導下,半天到一天即可入門。問題在於,入門以後又如何?靠寫Solidity是否就可以包打天下?這是大大存疑的。我們也可以反過來說,如果以太坊+Solidity是區塊鏈的終極解決方案,那麼怎麼還會出現那麼多區塊鏈技術門派呢?特別是,以太坊似乎並沒有給現實世界中巨型的中心化組織們留下一條活路,這種徹底不妥協的革命態度有可能也成為以太坊推廣的障礙。當前以太坊項目的開發進展並不順利。一個比較突出的問題是項目過多,力量分散,導致項目質量參差不齊。但盡管如此,跟其他區塊鏈2.0平台相比,以太坊提供的開發環境是最簡單最完善的。初學區塊鏈的人絕對有必要學習以太坊,從而對區塊鏈和智能合約建立起一個最「正宗」的認識。主流區塊鏈技術平台的第三支就是Fabric,它是Hyperledger的第一個也是最知名的孵化項目。Fabric最早來自IBM的OpenBlockchain項目,到2015年11月,IBM將當時已經開發完成的44,000行Go語言代碼交給Linux基金會,並入Hyperledger項目之中。在2016年3月一次黑客馬拉松中,Blockstream和DAH兩家公司將各自的代碼並入OpenBlockchain,隨後改名為Fabric。到目前為止,Fabric與Intel提供的SawtoothLake並列為Hyperledger的一級孵化項目,但前者得到的關注遠超後者。從技術角度來說,Fabric思路不錯,重點是滿足企業商用的需求,比如解決交易量問題。眾所周知,比特幣最大的短板是它每秒鍾7個交易的上限,完全無法滿足現實需要。而Fabric目標是實現每秒鍾10萬交易,這個量接近剛剛過去的雙十一交易量瞬時峰值,完全可以滿足正常條件下的行業級應用。Fabric用Go語言開發,也提供多種語言的API。特別值得一提的是,Fabric比較充分地運用了容器技術,比如其智能合約就運行在容器當中。這也是Go語言帶給Fabric的一項福利,因為Go語言靜態編譯部署的特徵很適合開發容器中的程序。Fabric還有一些特點,比如其membership服務可以設置節點准入審查,這是典型的聯盟鏈特徵。再比如其共識演算法是可定製的。Fabric的短板是體系較為復雜,雖有文檔,但缺少經驗的開發者學習起來障礙比較大。然而由於其定位清楚,迎合了不少企業的心態,所以已經有多家機構在基於Fabric秘密研發行業內的聯盟鏈項目。
❹ 區塊鏈的核心技術是什麼
簡單來說,區塊鏈是一個提供了拜占庭容錯、並保證了最終一致性的分布式資料庫;從數據結構上看,它是基於時間序列的鏈式數據塊結構;從節點拓撲上看,它所有的節點互為冗餘備份;從操作上看,它提供了基於密碼學的公私鑰管理體系來管理賬戶。
或許以上概念過於抽象,我來舉個例子,你就好理解了。
你可以想像有 100 台計算機分布在世界各地,這 100 台機器之間的網路是廣域網,並且,這 100 台機器的擁有者互相不信任。
那麼,我們採用什麼樣的演算法(共識機制)才能夠為它提供一個可信任的環境,並且使得:
節點之間的數據交換過程不可篡改,並且已生成的歷史記錄不可被篡改;
每個節點的數據會同步到最新數據,並且會驗證最新數據的有效性;
基於少數服從多數的原則,整體節點維護的數據可以客觀反映交換歷史。
區塊鏈就是為了解決上述問題而產生的技術方案。
二、區塊鏈的核心技術組成
無論是公鏈還是聯盟鏈,至少需要四個模塊組成:P2P 網路協議、分布式一致性演算法(共識機制)、加密簽名演算法、賬戶與存儲模型。
1、P2P 網路協議
P2P 網路協議是所有區塊鏈的最底層模塊,負責交易數據的網路傳輸和廣播、節點發現和維護。
通常我們所用的都是比特幣 P2P 網路協議模塊,它遵循一定的交互原則。比如:初次連接到其他節點會被要求按照握手協議來確認狀態,在握手之後開始請求 Peer 節點的地址數據以及區塊數據。
這套 P2P 交互協議也具有自己的指令集合,指令體現在在消息頭(Message Header) 的 命令(command)域中,這些命令為上層提供了節點發現、節點獲取、區塊頭獲取、區塊獲取等功能,這些功能都是非常底層、非常基礎的功能。如果你想要深入了解,可以參考比特幣開發者指南中的 Peer Discovery 的章節。
2、分布式一致性演算法
在經典分布式計算領域,我們有 Raft 和 Paxos 演算法家族代表的非拜占庭容錯演算法,以及具有拜占庭容錯特性的 PBFT 共識演算法。
如果從技術演化的角度來看,我們可以得出一個圖,其中,區塊鏈技術把原來的分布式演算法進行了經濟學上的拓展。
在圖中我們可以看到,計算機應用在最開始多為單點應用,高可用方便採用的是冷災備,後來發展到異地多活,這些異地多活可能採用的是負載均衡和路由技術,隨著分布式系統技術的發展,我們過渡到了 Paxos 和 Raft 為主的分布式系統。
而在區塊鏈領域,多採用 PoW 工作量證明演算法、PoS 權益證明演算法,以及 DPoS 代理權益證明演算法,以上三種是業界主流的共識演算法,這些演算法與經典分布式一致性演算法不同的是,它們融入了經濟學博弈的概念,下面我分別簡單介紹這三種共識演算法。
PoW: 通常是指在給定的約束下,求解一個特定難度的數學問題,誰解的速度快,誰就能獲得記賬權(出塊)權利。這個求解過程往往會轉換成計算問題,所以在比拼速度的情況下,也就變成了誰的計算方法更優,以及誰的設備性能更好。
PoS: 這是一種股權證明機制,它的基本概念是你產生區塊的難度應該與你在網路里所佔的股權(所有權佔比)成比例,它實現的核心思路是:使用你所鎖定代幣的幣齡(CoinAge)以及一個小的工作量證明,去計算一個目標值,當滿足目標值時,你將可能獲取記賬權。
DPoS: 簡單來理解就是將 PoS 共識演算法中的記賬者轉換為指定節點數組成的小圈子,而不是所有人都可以參與記賬。這個圈子可能是 21 個節點,也有可能是 101 個節點,這一點取決於設計,只有這個圈子中的節點才能獲得記賬權。這將會極大地提高系統的吞吐量,因為更少的節點也就意味著網路和節點的可控。
3、加密簽名演算法
在區塊鏈領域,應用得最多的是哈希演算法。哈希演算法具有抗碰撞性、原像不可逆、難題友好性等特徵。
其中,難題友好性正是眾多 PoW 幣種賴以存在的基礎,在比特幣中,SHA256 演算法被用作工作量證明的計算方法,也就是我們所說的挖礦演算法。
而在萊特幣身上,我們也會看到 Scrypt 演算法,該演算法與 SHA256 不同的是,需要大內存支持。而在其他一些幣種身上,我們也能看到基於 SHA3 演算法的挖礦演算法。以太坊使用了 Dagger-Hashimoto 演算法的改良版本,並命名為 Ethash,這是一個 IO 難解性的演算法。
當然,除了挖礦演算法,我們還會使用到 RIPEMD160 演算法,主要用於生成地址,眾多的比特幣衍生代碼中,絕大部分都採用了比特幣的地址設計。
除了地址,我們還會使用到最核心的,也是區塊鏈 Token 系統的基石:公私鑰密碼演算法。
在比特幣大類的代碼中,基本上使用的都是 ECDSA。ECDSA 是 ECC 與 DSA 的結合,整個簽名過程與 DSA 類似,所不一樣的是簽名中採取的演算法為 ECC(橢圓曲線函數)。
從技術上看,我們先從生成私鑰開始,其次從私鑰生成公鑰,最後從公鑰生成地址,以上每一步都是不可逆過程,也就是說無法從地址推導出公鑰,從公鑰推導到私鑰。
4、賬戶與交易模型
從一開始的定義我們知道,僅從技術角度可以認為區塊鏈是一種分布式資料庫,那麼,多數區塊鏈到底使用了什麼類型的資料庫呢?
我在設計元界區塊鏈時,參考了多種資料庫,有 NoSQL 的 BerkelyDB、LevelDB,也有一些幣種採用基於 SQL 的 SQLite。這些作為底層的存儲設施,多以輕量級嵌入式資料庫為主,由於並不涉及區塊鏈的賬本特性,這些存儲技術與其他場合下的使用並沒有什麼不同。
區塊鏈的賬本特性,通常分為 UTXO 結構以及基於 Accout-Balance 結構的賬本結構,我們也稱為賬本模型。UTXO 是「unspent transaction input/output」的縮寫,翻譯過來就是指「未花費的交易輸入輸出」。
這個區塊鏈中 Token 轉移的一種記賬模式,每次轉移均以輸入輸出的形式出現;而在 Balance 結構中,是沒有這個模式的。
❺ 以太坊區塊鏈大小多少(以太坊區塊高度是多少)
以太坊公鏈區塊高度根據之前的消息,以太坊區塊高度現在調整高度到4730660!以太坊是一個全新開放的區塊鏈平台,它允許任何人在平台中建立和使用通過區塊鏈技術運行的去中心化應用。
就像比特幣一樣,以太坊不受任何人控制,也不歸任何人所有——它是一個開放源代碼項目,由全球范圍內的很多人共同創建。和比特幣協議有所不同的是,以太坊的設計十分靈活,極具適應性。在以太坊平台上創立新的應用十分簡便,隨著Homestead的發布,任何人都可以安全地使用該平台上的應用。
以太坊是可編程的區塊鏈。它並不是給用戶一系列預先設定好的操作,而是允許用戶按照自己的意願創建復雜的操作。這樣一來,它就可以作為多種類型去中心化區塊鏈應用的平台。
以太坊區塊鏈大小
與比特幣網路不同,以太坊不會明確地按內存限制每個區塊的大小,而是通過區塊GasLimit強制規定每個區塊的大小。
以太坊的區塊GasLimit設置有效的限制了一個區塊中可以打包的交易量。GasLimit參數由以太坊礦工集體決定,即通過投票的方式來動態地增加或降低GasLimit數值。
最近的一次投票是2019年下半年,礦工們群體投票同意將以太坊的區塊GasLimit由原來的800萬Gas單位提高至1000萬,使每個區塊相比之前區塊的大小增加了25%左右,這從理論上提高了以太坊網路的TPS。
什麼是區塊鏈擴容?普通用戶能夠運行節點對於區塊鏈的去中心化至關重要
想像一下凌晨兩點多,你接到了一個緊急呼叫,來自世界另一端幫你運行礦池(質押池)的人。從大約14分鍾前開始,你的池子和其他幾個人從鏈中分離了出來,而網路仍然維持著79%的算力。根據你的節點,多數鏈的區塊是無效的。這時出現了余額錯誤:區塊似乎錯誤地將450萬枚額外代幣分配給了一個未知地址。
一小時後,你和其他兩個同樣遭遇意外的小礦池參與者、一些區塊瀏覽器和交易所方在一個聊天室中,看見有人貼出了一條推特的鏈接,開頭寫著「宣布新的鏈上可持續協議開發基金」。
到了早上,相關討論廣泛散布在推特以及一個不審查內容的社區論壇上。但那時450萬枚代幣中的很大一部分已經在鏈上轉換為其他資產,並且進行了數十億美元的defi交易。79%的共識節點,以及所有主要的區塊鏈瀏覽器和輕錢包的端點都遵循了這條新鏈。也許新的開發者基金將為某些開發提供資金,或者也許所有這些都被領先的礦池、交易所及其裙帶所吞並。但是無論結果如何,該基金實際上都成為了既成事實,普通用戶無法反抗。
或許還有這么一部主題電影。或許會由MolochDAO或其他組織進行資助。
這種情形會發生在你的區塊鏈中嗎?你所在區塊鏈社區的精英,包括礦池、區塊瀏覽器和託管節點,可能協調得很好,他們很可能都在同一個telegram頻道和微信群中。如果他們真的想出於利益突然對協議規則進行修改,那麼他們可能具備這種能力。以太坊區塊鏈在十小時內完全解決了共識失敗,如果是只有一個客戶端實現的區塊鏈,並且只需要將代碼更改部署到幾十個節點,那麼可以更快地協調客戶端代碼的更改。能夠抵禦這種社會性協作攻擊的唯一可靠方式是「被動防禦」,而這種力量來自去一個中心化的群體:用戶。
想像一下,如果用戶運行區塊鏈的驗證節點(無論是直接驗證還是其他間接技術),並自動拒絕違反協議規則的區塊,即使超過90%的礦工或質押者支持這些區塊,故事會如何發展。
如果每個用戶都運行一個驗證節點,那麼攻擊很快就會失敗:有些礦池和交易所會進行分叉,並且在整個過程中看起來很愚蠢。但是即使只有一些用戶運行驗證節點,攻擊者也無法大獲全勝。相反,攻擊會導致混亂,不同用戶會看到不同的區塊鏈版本。最壞情況下,隨之而來的市場恐慌和可能持續的鏈分叉將大幅減少攻擊者的利潤。對如此曠日持久的沖突進行應對的想法本身就可以阻止大多數攻擊。
Hasu關於這一點的看法:
「我們要明確一件事,我們之所以能夠抵禦惡意的協議更改,是因為擁有用戶驗證區塊鏈的文化,而不是因為PoW或PoS。」
假設你的社區有37個節點運行者,以及80000名被動監聽者,對簽名和區塊頭進行檢查,那麼攻擊者就獲勝了。如果每個人都運行節點的話,攻擊者就會失敗。我們不清楚針對協同攻擊的啟動群體免疫的確切閾值是多少,但有一點是絕對清楚的:好的節點越多,惡意的節點就越少,而且我們所需的數量肯定不止於幾百幾千個。
那麼全節點工作的上限是什麼?
為了使得有盡可能多的用戶能夠運行全節點,我們會將注意力集中在普通消費級硬體上。即使能夠輕松購買到專用硬體,這能夠降低一些全節點的門檻,但事實上對可擴展性的提升並不如我們想像的那般。
全節點處理大量交易的能力主要受限於三個方面:
算力:在保證安全的前提下,我們能劃分多少CPU來運行節點?
帶寬:基於當前的網路連接,一個區塊能包含多少位元組?
存儲:我們能要求用戶使用多大的空間來進行存儲?此外,其讀取速度應該達到多少?(即,HDD足夠嗎?還是說我們需要SSD?)
許多使用「簡單」技術對區塊鏈進行大幅擴容的錯誤看法都源自於對這些數字過於樂觀的估計。我們可以依次來討論這三個因素:
算力
錯誤答案:100%的CPU應該用於區塊驗證
正確答案:約5-10%的CPU可以用於區塊驗證
限制之所以這么低的四個主要原因如下:
我們需要一個安全邊界來覆蓋DoS攻擊的可能性(攻擊者利用代碼弱點製造的交易需要比常規交易更長的處理時間)
節點需要在離線之後能夠與區塊鏈同步。如果我掉線一分鍾,那我應該要能夠在幾秒鍾之內完成同步
運行節點不應該很快地耗盡電池,也不應該拖慢其他應用的運行速度
節點也有其他非區塊生產的工作要進行,大多數是驗證以及對p2p網路中輸入的交易和請求做出響應
請注意,直到最近大多數針對「為什麼只需要5-10%?」這一點的解釋都側重於另一個不同的問題:因為PoW出塊時間不定,驗證區塊需要很長時間,會增加同時創建多個區塊的風險。這個問題有很多修復方法,例如BitcoinNG,或使用PoS權益證明。但這些並沒有解決其他四個問題,因此它們並沒有如許多人所料在可擴展性方面獲得巨大進展。
並行性也不是靈丹妙葯。通常,即使是看似單線程區塊鏈的客戶端也已經並行化了:簽名可以由一個線程驗證,而執行由其他線程完成,並且有一個單獨的線程在後台處理交易池邏輯。而且所有線程的使用率越接近100%,運行節點的能源消耗就越多,針對DoS的安全系數就越低。
帶寬
錯誤答案:如果沒2-3秒都產生10MB的區塊,那麼大多數用戶的網路都大於10MB/秒,他們當然都能處理這些區塊
正確答案:或許我們能在每12秒處理1-5MB的區塊,但這依然很難
如今,我們經常聽到關於互聯網連接可以提供多少帶寬的廣為傳播的統計數據:100Mbps甚至1Gbps的數字很常見。但是由於以下幾個原因,宣稱的帶寬與預期實際帶寬之間存在很大差異:
「Mbps」是指「每秒數百萬bits」;一個bit是一個位元組的1/8,因此我們需要將宣稱的bit數除以8以獲得位元組數。
網路運營商,就像其他公司一樣,經常編造謊言。
總是有多個應用使用同一個網路連接,所以節點無法獨占整個帶寬。
P2P網路不可避免地會引入開銷:節點通常最終會多次下載和重新上傳同一個塊(更不用說交易在被打包進區塊之前還要通過mempool進行廣播)。
當Starkware在2019年進行一項實驗時,他們在交易數據gas成本降低後首次發布了500kB的區塊,一些節點實際上無法處理這種大小的區塊。處理大區塊的能力已經並將持續得到改善。但是無論我們做什麼,我們仍然無法獲取以MB/秒為單位的平均帶寬,說服自己我們可以接受1秒的延遲,並且有能力處理那種大小的區塊。
存儲
錯誤答案:10TB
正確答案:512GB
正如大家可能猜到的,這里的主要論點與其他地方相同:理論與實踐之間的差異。理論上,我們可以在亞馬遜上購買8TB固態驅動(確實需要SSD或NVME;HDD對於區塊鏈狀態存儲來說太慢了)。實際上,我用來寫這篇博文的筆記本電腦有512GB,如果你讓人們去購買硬體,許多人就會變得懶惰(或者他們無法負擔800美元的8TBSSD)並使用中心化服務。即使可以將區塊鏈裝到某個存儲設備上,大量活動也可以快速地耗盡磁碟並迫使你購入新磁碟。
一群區塊鏈協議研究員對每個人的磁碟空間進行了調查。我知道樣本量很小,但仍然...
此外,存儲大小決定了新節點能夠上線並開始參與網路所需的時間。現有節點必須存儲的任何數據都是新節點必須下載的數據。這個初始同步時間(和帶寬)也是用戶能夠運行節點的主要障礙。在寫這篇博文時,同步一個新的geth節點花了我大約15個小時。如果以太坊的使用量增加10倍,那麼同步一個新的geth節點將至少需要一周時間,而且更有可能導致節點的互聯網連接受到限制。這在攻擊期間更為重要,當用戶之前未運行節點時對攻擊做出成功響應需要用戶啟用新節點。
交互效應
此外,這三類成本之間存在交互效應。由於資料庫在內部使用樹結構來存儲和檢索數據,因此從資料庫中獲取數據的成本隨著資料庫大小的對數而增加。事實上,因為頂級(或前幾級)可以緩存在RAM中,所以磁碟訪問成本與資料庫大小成正比,是RAM中緩存數據大小的倍數。
不要從字面上理解這個圖,不同的資料庫以不同的方式工作,通常內存中的部分只是一個單獨(但很大)的層(參見leveldb中使用的LSM樹)。但基本原理是一樣的。
例如,如果緩存為4GB,並且我們假設資料庫的每一層比上一層大4倍,那麼以太坊當前的~64GB狀態將需要~2次訪問。但是如果狀態大小增加4倍到~256GB,那麼這將增加到~3次訪問。因此,gas上限增加4倍實際上可以轉化為區塊驗證時間增加約6倍。這種影響可能會更大:硬碟在已滿狀態下比空閑時需要花更長時間來讀寫。
這對以太坊來說意味著什麼?
現在在以太坊區塊鏈中,運行一個節點對許多用戶來說已經是一項挑戰,盡管至少使用常規硬體仍然是可能的(我寫這篇文章時剛剛在我的筆記本電腦上同步了一個節點!)。因此,我們即將遭遇瓶頸。核心開發者最關心的問題是存儲大小。因此,目前在解決計算和數據瓶頸方面的巨大努力,甚至對共識演算法的改變,都不太可能帶來gaslimit的大幅提升。即使解決了以太坊最大的DoS弱點,也只能將gaslimit提高20%。
對於存儲大小的問題,唯一解決方案是無狀態和狀態逾期。無狀態使得節點群能夠在不維護永久存儲的情況下進行驗證。狀態逾期會使最近未訪問過的狀態失活,用戶需要手動提供證明來更新。這兩條路徑已經研究了很長時間,並且已經開始了關於無狀態的概念驗證實現。這兩項改進相結合可以大大緩解這些擔憂,並為顯著提升gaslimit開辟空間。但即使在實施無狀態和狀態逾期之後,gaslimit也可能只會安全地提升約3倍,直到其他限制開始發揮作用。
另一個可能的中期解決方案使使用ZK-SNARKs來驗證交易。ZK-SNARKs能夠保證普通用戶無需個人存儲狀態或是驗證區塊,即使他們仍然需要下載區塊中的所有數據來抵禦數據不可用攻擊。另外,即使攻擊者不能強行提交無效區塊,但是如果運行一個共識節點的難度過高,依然會有協調審查攻擊的風險。因此,ZK-SNARKs不能無限地提升節點能力,但是仍然能夠對其進行大幅提升(或許是1-2個數量級)。一些區塊鏈在layer1上探索該形式,以太坊則通過layer2協議(也叫ZKrollups)來獲益,例如zksync,Loopring和Starknet。
分片之後又會如何?
分片從根本上解決了上述限制,因為它將區塊鏈上包含的數據與單個節點需要處理和存儲的數據解耦了。節點驗證區塊不是通過親自下載和執行,而是使用先進的數學和密碼學技術來間接驗證區塊。
因此,分片區塊鏈可以安全地擁有非分片區塊鏈無法實現的非常高水平的吞吐量。這確實需要大量的密碼學技術來有效替代樸素完整驗證,以拒絕無效區塊,但這是可以做到的:該理論已經具備了基礎,並且基於草案規范的概念驗證已經在進行中。
以太坊計劃採用二次方分片(quadraticsharding),其中總可擴展性受到以下事實的限制:節點必須能夠同時處理單個分片和信標鏈,而信標鏈必須為每個分片執行一些固定的管理工作。如果分片太大,節點就不能再處理單個分片,如果分片太多,節點就不能再處理信標鏈。這兩個約束的乘積構成了上限。
可以想像,通過三次方分片甚至指數分片,我們可以走得更遠。在這樣的設計中,數據可用性采樣肯定會變得更加復雜,但這是可以實現的。但以太坊並沒有超越二次方,原因在於,從交易分片到交易分片的分片所獲得的額外可擴展性收益實際上無法在其他風險程度可接受的前提下實現。
那麼這些風險是什麼呢?
最低用戶數量
可以想像,只要有一個用戶願意參與,非分片區塊鏈就可以運行。但分片區塊鏈並非如此:單個節點無法處理整條鏈,因此需要足夠的節點以共同處理區塊鏈。如果每個節點可以處理50TPS,而鏈可以處理10000TPS,那麼鏈至少需要200個節點才能存續。如果鏈在任何時候都少於200個節點,那可能會出現節點無法再保持同步,或者節點停止檢測無效區塊,或者還可能會發生許多其他壞事,具體取決於節點軟體的設置。
在實踐中,由於需要冗餘(包括數據可用性采樣),安全的最低數量比簡單的「鏈TPS除以節點TPS」高幾倍,對於上面的例子,我們將其設置位1000個節點。
如果分片區塊鏈的容量增加10倍,則最低用戶數也增加10倍。現在大家可能會問:為什麼我們不從較低的容量開始,當用戶很多時再增加,因為這是我們的實際需要,用戶數量回落再降低容量?
這里有幾個問題:
區塊鏈本身無法可靠地檢測到其上有多少唯一用戶,因此需要某種治理來檢測和設置分片數量。對容量限制的治理很容易成為分裂和沖突的根源。
如果許多用戶突然同時意外掉線怎麼辦?
增加啟動分叉所需的最低用戶數量,使得防禦惡意控制更加艱難。
最低用戶數為1,000,這幾乎可以說是沒問題的。另一方面,最低用戶數設為100萬,這肯定是不行。即使最低用戶數為10,000也可以說開始變得有風險。因此,似乎很難證明超過幾百個分片的分片區塊鏈是合理的。
歷史可檢索性
用戶真正珍視的區塊鏈重要屬性是永久性。當公司破產或是維護該生態系統不再產生利益時,存儲在伺服器上的數字資產將在10年內不再存在。而以太坊上的NFT是永久的。
是的,到2372年人們仍能夠下載並查閱你的加密貓。
但是一旦區塊鏈的容量過高,存儲所有這些數據就會變得更加困難,直到某時出現巨大風險,某些歷史數據最終將……沒人存儲。
要量化這種風險很容易。以區塊鏈的數據容量(MB/sec)為單位,乘以~30得到每年存儲的數據量(TB)。當前的分片計劃的數據容量約為1.3MB/秒,因此約為40TB/年。如果增加10倍,則為400TB/年。如果我們不僅希望可以訪問數據,而且是以一種便捷的方式,我們還需要元數據(例如解壓縮匯總交易),因此每年達到4PB,或十年後達到40PB。InternetArchive(互聯網檔案館)使用50PB。所以這可以說是分片區塊鏈的安全大小上限。
因此,看起來在這兩個維度上,以太坊分片設計實際上已經非常接近合理的最大安全值。常數可以增加一點,但不能增加太多。
結語
嘗試擴容區塊鏈的方法有兩種:基礎的技術改進和簡單地提升參數。首先,提升參數聽起來很有吸引力:如果您是在餐紙上進行數學運算,這就很容易讓自己相信消費級筆記本電腦每秒可以處理數千筆交易,不需要ZK-SNARK、rollups或分片。不幸的是,有很多微妙的理由可以解釋為什麼這種方法是有根本缺陷的。
運行區塊鏈節點的計算機無法使用100%的CPU來驗證區塊鏈;他們需要很大的安全邊際來抵抗意外的DoS攻擊,他們需要備用容量來執行諸如在內存池中處理交易之類的任務,並且用戶不希望在計算機上運行節點的時候無法同時用於任何其他應用。帶寬也會受限:10MB/s的連接並不意味著每秒可以處理10MB的區塊!也許每12秒才能處理1-5MB的塊。存儲也是一樣,提高運行節點的硬體要求並且限制專門的節點運行者並不是解決方案。對於去中心化的區塊鏈而言,普通用戶能夠運行節點並形成一種文化,即運行節點是一種普遍行為,這一點至關重要。
區塊鏈網路擁堵怎麼辦1
什麼是網路擁堵
通常指的是一種網路故障現象:某辦公區域網計算機使用一個帶路由功能的ADSLModem+HUB共享上網。當同一時間上網人數較少的時候網路比較通暢,上網人數多了以後網路會時斷時通,並且HUB的Collision指示燈會閃爍不停。
而在區塊鏈的應用程序中,無論是數字貨幣、智能合約、去中心的交易系統等,它們的網路都是由一個個獨立的節點組成的,發生在節點中的各種操作,比如轉賬交易、合約狀態的變更等,都會以交易事務的數據形式廣播到網路中,通過礦工打包到新的區塊,作為主鏈的一部分而最終確認所有的這些操作。
當節點很多,使用量很多的時候,大量發生的交易就會來不及在正常期望的時間內被打包,因為它們都擁堵在網路中,這些等待的被確認的交易數據通常會維持在節點的內存池中。這個就是區塊鏈的擁堵。
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網路擁堵是怎麼發生的
目前比特幣區塊大小為1M,每秒大約只能處理7個交易。隨著交易量不斷增長,比特幣網路已經難以迅速地進行轉賬交易確認,區塊鏈網路時常出現擁堵。
區塊鏈網路上最高時有上萬筆交易積壓,某些轉賬交易手續費高達幾十美元,網路擁堵時,交易甚至需要花費好幾天才能被打包。
實際上對於每一類區塊鏈應用來說,這個問題都是存在的,造成不斷有用戶抱怨交易延遲的問題,但也側面證明了應用的廣泛,以及用戶體量的增加。
那麼發生這些問題,我們應該怎麼辦呢?
3
網路擁堵怎麼解決
解決的方法,無非有如下幾種。
第一種擴容,提高處理能力。
第二種截流,限制區塊鏈包的數量。
通過將上述兩種方法進行綜合。
悉尼大學研究者研發了一種新型的區塊鏈系統,在100台機器中能夠實現每秒44萬筆交易的吞吐量,而Visa每秒的交易處理器是5.6萬筆。相比之下,比特幣每秒的交易限制在7筆,以太坊區塊鏈則為20筆。
JadeChain公鏈系統上線後,將徹底解決JADE生態應用中的網路擁堵問題。
❻ 以太坊(ETH)是什麼
定義以太坊(Ethereum)是一個開源的、具有智能合約功能的公共區塊鏈平台,通過其專用加密貨幣以太幣(Ether)提供去中心化的虛擬機(以太虛擬機EVM)來處理點對點合約。
以太坊的特點包括:第二層功能、以太幣、智能合約。以太坊積極開發第二層功能來減輕主鏈負擔,擴展其實用規模。以太幣在區塊鏈上作為支付交易手續費和運算服務的介質。智能合約是存儲在區塊鏈上的程序,用於協助和驗證合約的談判和運行。
以太幣的匯率波動大,可能在短時間內大幅變化。布特林在2016年售出手上以太幣的行為引發了質疑,但其解釋為理財上分散風險。智能合約的公開性意味著漏洞可能被即時發現,但修正程序可能需要時間。
以太坊運行在Ethereum Main Network上,通過TCP 30303埠定址。其共識規則由以太坊黃皮書精確定義。交易是網路消息,包含交易的發送方、接收方、價值和數據載荷。狀態機由以太坊虛擬機(EVM)處理,執行位元組碼指令。數據結構採用Google的LevelDB資料庫和Merkle Patricia Tree數據結構保存。
以太坊當前使用工作量證明演算法Ethash,未來將切換到PoS(權益證明)演算法。經濟安全性依賴於演算法的有效性。智能合約的許多細節仍在研究中,驗證合約功能的工具和方法也在不斷發展。