区块链知识体系的四个维度
① 区块链系统的组成包含了哪些
一般说来,区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。
其中,数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术;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;共识层主要封装网络节点的各类共识算法;激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来,主要包括经济激励的发行机制和分配机制等;合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约,是区块链可编程特性的基础;应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中,基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。
② 区块链的基本要素包括
1-包含一个分布式数据库
2-分布式数据库是区块链的物理载体,区块链是交易的逻辑载体,所有核心节点都应包含该条区块链数据的全副本
3-区块链按时间序列化区块,且区块链是整个网络交易数据的唯一主体
4-区块链只对添加有效,对其他操作无效
5-基于非对称加密的公私钥验证
6-记账节点要求拜占庭将军问题可解/避免
7-共识过程(consensus progress)是演化稳定的,即面对一定量的不同节点的矛盾数据不会崩溃。
8-共识过程能够解决double-spending问题。
区块链的五个特点:
去中心化
由于使用分布式核算和存储,不存在中心化的硬件或管理机构,任意节点的权利和义务都是均等的,系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。
得益于区块链的去中心化特征,比特币也拥有去中心化的特征 [6] 。
开放性
系统是开放的,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公开,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。
自治性
区块链采用基于协商一致的规范和协议(比如一套公开透明的算法)使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据,使得对“人”的信任改成了对机器的信任,任何人为的干预不起作用。
信息不可篡改
一旦信息经过验证并添加至区块链,就会永久的存储起来,除非能够同时控制住系统中超过51%的节点,否则单个节点上对数据库的修改是无效的,因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。
匿名性
由于节点之间的交换遵循固定的算法,其数据交互是无需信任的(区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效),因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方自己产生信任,对信用的累积非常有帮助。
③ 区块链结构层是什么
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。
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说,这个数据库是不可篡改的、分布式存储的数据库,也就是所谓的分布式账本。
合约层——合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制、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。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。
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。
应用层——应用层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。真正实用的区块链落地应用,目前有由CoinBank投资的全球首条物联网落地应用。
共识层——在区块链的世界里,共识,简单来说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。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、有规则。
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和维护工作。
链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径,推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革,构建应用型、复合型人才培养体系。
④ 区块链技术可以分为几个层面
重庆金窝窝网络分析区块链技术的结构层面如下:
区块链可以大致分成两个层面,
一是做区块链底层技术;
二是做区块链上层应用,即基于区块链的改造、优化或者创新应用。
⑤ 区块链的基础知识是什么
区块链通过让散落在网络中的每一个节点(你我皆可为节点)以某一确定的共识共同参与数据库的管理,实现数据信息的去中心化分布式存储。在不需要各节点互相信任的情况下,区块链可以保证系统内数据记录的完整性和安全性。相比于过去的中心化世界,区块链率先攻破的便是他们的不透明性,杜绝暗箱操作。
可以把区块链想象成一份公开的「流水账」账本,每个节点都有同一个账本,大家共同参与记账,有交易发生时需将交易细节广播出来,保持各节点账本数据的同步更新。如果说区块链是一个账本,那么每一个「区块」就是账本里的每一页纸。
区块链注意事项
区分区块链和普通数据库的重要因素是区块链有把数据输入数据库的特殊条件。也就是说,输入的新数据不能与其中已经存在的数据冲突(数据一致性),并且数据不能更改。数据本身与用户锁定在一起,这是可复制和有效的。最后,在没有集中个人控制的情况下,大家对数据库中发生的事情达成了共识。
最后一点是区块链的核心。分权很有吸引力,因为它意味着不会有单点失败。也就是说,没有一个机构可以拿走你的资产或者改变记录来满足他们的需要。这种不变性消除了信任任何人的需要,这对任何区块链成员都是有益的,但是也要付出很大的代价。
⑥ 什么是区块链技术区块链技术的核心构成是什么
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?
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?
维新“天鹅大咖课”给你更多的技术干活
⑦ 区块链的特征是什么
区块链的特征
区块链的四大特征之一:不可篡改
区块链最容易被理解的特性是不可篡改的特性。
不可篡改是基于“区块+链”(block+chain)的独特账本而形成的:存有交易的区块按照时间顺序持续加到链的尾部。要修改一个区块中的数据,就需要重新生成它之后的所有区块。
共识机制的重要作用之一是使得修改大量区块的成本极高,从而几乎是不可能的。以采用工作量证明的区块链网络(比如比特币、以太坊)为例,只有拥有 51% 的算力才可能重新生成所有区块以篡改数据。但是,破坏数据并不符合拥有大算力的玩家的自身利益,这种实用设计增强了区块链上的数据可靠性。
通常,在区块链账本中的交易数据可以视为不能被“修改”,它只能通过被认可的新交易来“修正”。修正的过程会留下痕迹,这也是为什么说区块链是不可篡改的,篡改是指用作伪的手段改动或曲解。
在现在常用的文件和关系型数据中,除非采用特别的设计,否则系统本身是不记录修改痕迹的。区块链账本采用的是与文件、数据库不同的设计,它借鉴的是现实中的账本设计——留存记录痕迹。因此,我们不能不留痕迹地“修改”账本,而只能“修正”账本(见图2)。
图6:比特币在组织上去中心化,在逻辑上集中
在设想未来的组织时,我们心中的理想原型常是比特币的组织:完全去中心化的自治组织。但在实践过程中,为了效率和能够推进,我们又会略微往中心化组织靠拢,最终找到一个合适的平衡点。
现在,在通过以太坊的智能合约创建和发放通证,并以社区或生态方式运行的区块链项目中,不少项目的理想状态是类似于比特币的组织,但实际情况是介于完全的去中心化组织和传统的公司之间。
在讨论区块链的第四个特征去中心自组织时,其实我们已经在从代码的世界往外走,涉及人的组织与协同了。现在,各种讨论和实际探索也揭示了区块链在技术之外的意义:它可能作为基础设施支持人类的生产组织和协同的变革。这正是区块链与互联网是完全同构的又一例证,互联网也不仅仅是一项技术,它改变了人们的组织和协同。
总的来说,以太坊把区块链带入了新的阶段。在讨论以太坊时,如果要总结两个关键词的话,那么这两个关键词分别是智能合约和通证;而如果只能说一个的话,我会选择“通证”。我会更愿意从互联网的历史中找寻它的意义,重复之前的类比:作为价值表示物的通证,它的角色类似于 HTML。在有了 HTML 之后,建什么样的网站完全取决于我们的想象力。
⑧ 区块链技术系统是由哪些层组成的
一般说来,区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。
其中,数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术;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;共识层主要封装网络节点的各类共识算法;激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来,主要包括经济激励的发行机制和分配机制等;合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约,是区块链可编程特性的基础;应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中,基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。