區塊鏈如何構建起互信機制,從而實現邊緣計算的結果集認證

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我們知道是比特幣的底層技術,它是將記錄區塊以鏈條的方式進行組合並串接在一起,透過去中心化和去信任的方式集體維護一個可靠的資料庫及資料結構,從而支撐了資料的一致性並提高流程可靠度。在實際業務應用層,主要採用了智慧合約的互信機制,實現前端的數字認證和資訊追溯。

區塊鏈具有三個非常關鍵的特點:即保障資料的完整性、去中心化的可靠性以及提供資料的安全性。

保障資料的完整性:透過“區塊+鏈”創新資料庫結構。將資料分成不同的區塊,每個區塊透過特定的資訊連結到上一區塊的後面,前後順連來呈現一套完整的資料。從技術上講,它是將資料或程式碼打包成一個區塊,蓋上時間戳,與上一個區塊銜接在一起,時間戳是區塊鏈中重要的技術創新。

去中心化的可靠性:構建P2P分散式網路結構的協議機制,讓全網任意節點都來驗證其他節點記錄結果的正確性;同時構建分散式網路系統,讓資料庫中的所有資料都實時更新並存放於網路節點中。從技術上講,它是基於去中心化開源協議,運用分散式記賬、分散式傳播、分散式儲存等技術。

提供資料的安全性:依賴於非對稱加密演算法及數字簽名。兩個密碼具有非對稱特點——公鑰和私鑰。資料加密時使用公鑰,全網可用於加密;資料解密時使用私鑰,只有資訊擁有者才能解密。從技術上講,典型的非對稱加密演算法有:RSA、Rabin、D-H、ECC、Elgamal等。

因此,區塊鏈的技術具有去中心化、記錄時間戳、分散式記賬、集體維護、不可篡改、去信任、非對稱加密等技術特性特性,這些特性支撐了上層業務的可管、可控、可靠和安全。

但是我想對於大都數讀者而言,仍然是一個比較抽象的技術名詞,它到底是一個什麼樣的邏輯結構?為何具備上述特點就能保證上層業務應用的安全可靠?這就非常有必要引入一張直觀的圖示加以說明。在網際網路上通常都是有關比特幣應用裡區塊鏈的結構圖,而且比較簡化很難理解,這裡面我結合了大量參考勾勒出一張完整的技術框架和功能示意圖,希望能與各位讀者產生共鳴。

首先,我們將區塊鏈的在實際應用中的整體架構分為四層:即應用層、擴充套件層、網路層和儲存層。

應用層:相當於B/S架構的瀏覽器端,但卻是目前最最缺少的市場空白區(能為我們最終客戶提供什麼應用服務),我們現在市場上所接觸到的,恐怕就是網際網路和貨幣BTM機、數字錢包、音像、視訊出版等應用了,而且還都很不成熟,說白了還不是很普遍。但由於應用層直接與客戶接觸,所以它是實現數字認證、資訊追溯的重要環節。

擴充套件層:相當於B/S架構的服務端,擴充套件層與應用層關聯性密切。我們讀者在其他文章中所看到的表述,實際上並沒有很清晰的說明應用層與擴充套件層之間的關係。這裡面強調,如果是比特幣交易類應用,則不需要擴充套件層即可直接實現業務支撐;但如果是數字音像和第三方出版等應用,則需要擴充套件層的智慧合約機制。所謂“智慧合約”就是“可程式設計合約”,或者叫做“合約智慧化”,其中的“智慧”是執行上的智慧,也就是說達到某個條件後合約則自動執行。在擴充套件層實現方面會用到一些技術,包括分散式儲存、機器學習、大資料等。

網路層:就是上文中所述的P2P網路,既然是分散式網路那一定是多點對應、交叉關聯的。網路層中每一個節點的背後都是一個使用者端,端側B、C、D、E的背後都會存在一個與A相同的應用層。在實際應用過程中,互信機制就是透過這樣的分散式網路建立起來的,從技術開發角度講主要用到了分散式演算法,比如Paxos演算法、一致性Hash演算法等。而且還需要使用網路程式語言,比如Python、Go、Node.js等。

儲存層:資料儲存可以相對獨立,選擇自由度比較大,選擇的原則需要考慮儲存效能和易用性,因此儲存方式很重要,即——“區塊+鏈”的儲存方式。的核心就在於此,資料塊以鏈條的形式存放且環環相扣,每一個應用端的背後都透過這樣的儲存結構記錄著一串資訊。在儲存層主要用到相應的儲存技術,比如LevelDB、Redis、Memcached等。

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