區塊鏈的層級結構
今天簡單從技術角度談談區塊鏈的層級結構。
區塊鏈一共有六個層級,分別為數據層,網絡層,共識層,激勵層,合約層以及應用層。
一、數據層(Data Layer)
數據層主要是描述區塊鏈技術物理形態。它是一種從創世區塊起始的鏈式結構。數據層包括了區塊鏈上的區塊、數據,鏈式結構,以及區塊鏈上的隨機數、時間戳、公鑰、私鑰等各種數據。數據層是區塊鏈技術中最底層的數據結構。
這裡做一些名詞解釋。
創世區塊:即區塊鏈上的第一個區塊,一般沒有交易信息,主要用於初始化。區塊鏈可形象地理解為一個大賬本,創世區塊就是這個賬本的第一頁,上面一般寫明賬本的名字,例如某某公司的什麼賬,但不會記錄具體賬目信息。而區塊通俗的理解就是這個賬本中的每一頁,具體是指區塊鏈上承載了各種交易數據的區塊包。所有的區塊聯繫在一起即構成了區塊鏈。
時間戳:用於標識交易時間的字符序列,具有唯一性,主要用於交易記錄的認證。它從區塊生產的那一刻即存在於區塊之中。時間戳能夠證實特定數據必然在某特定時刻確定存在的,這保證了區塊鏈數據庫是不可篡改和不可偽造的。
隨機數:指只使用一次的隨機數字。在區塊結構中,隨機數是基於工作量證明所設計的隨機數字,它會隨著難度的變化來調整計算的時間。 隨機數是在加密通訊的只能使用一次的隨機或偽隨機的數字,不能被操控,也不能被預測。
二、網絡層(Network Layer)
網絡層主要通過 P2P 技術實現分佈式網絡的機制,網絡層包括 P2P 組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制,因此區塊鏈本質上是一個 P2P 的網絡,具備自動組網的機制,節點之間通過維護一個共同的區塊鏈結構來保持通信。
P2P:指的是點對點,或端對端。P2P網絡即我們常說的分佈式去中心化,它不需通過傳統意義上的服務器來訪問數據,而是一個節點直接面向另一個節點進行交流,任意幾個節點之間即可自動組成一個傳輸網絡。
三、共識層(Consensus Layer)
共識層主要封裝了網絡節點的各類共識機制算法。它能讓高度分散的節點在去中心化的區塊鏈網絡中高效地針對區塊數據的有效性達成共識,是區塊鏈的核心技術之一,也是區塊鏈社群的治理機制。
目前至少有數十種共識機制算法,比較常用的共識機制有:
1、POW工作量證明(Proof of Work),例如比特幣的挖礦機制。
2、POS權益證明(Proof of Stake),又被稱為股權證明。
3、DPOS委任權益證明(Delegated Proof of Stake),例如比特股的DPoS機制。
數據層、網絡層、共識層是構建區塊鏈技術的必要元素,缺少任何一層都不能稱之為真正意義上的區塊鏈技術。
四、激勵層(Actuator Layer)
激勵層的主要功能是提供一定的激勵措施,鼓勵節點參與區塊鏈的安全驗證工作。
激勵層主要功能是制定經濟激勵的發行制度和分配製度,通過一定的激勵措施,來鼓勵區塊鏈中的各個節點參與區塊鏈中安全驗證工作。並將經濟因素納入到區塊鏈技術體系中,激勵遵守規則參與記賬的節點,並懲罰不遵守規則的節點。
例如比特幣中的挖礦就是記錄交易信息, 比特幣網絡通過獎勵BTC代幣來鼓勵礦工參與記賬。
五、合約層(Contract Layer)
智能合約是運行在區塊鏈網絡中,用於保證讓參與方執行承諾的代碼。可以理解為,雙方在區塊鏈資產上交易轉賬時,觸發執行的一段代碼,這段代碼起到了類似合同的作用,使雙方都相互認可,這就是智能合約。
六、應用層(Application Layer)
區塊鏈的應用層封裝了各種應用場景和案例,類似於Windows操作系統上的應用程序、互聯網中的門戶網站、手機端上的 APP等,很多區塊鏈應用DAPP都部署在以太坊、量子鏈等公鏈的應用層上。
激勵層、合約層和應用層不是每個區塊鏈應用的必要因素,一些區塊鏈應用並不完整包含此三層結構。
閱讀更多 學習區塊鏈 的文章