科普 | 區塊鏈的層級結構

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區塊鏈總共有六個層級結構,這六個層級結構自下而上總共有六個層級結構,那就是:資料層、網路層、共識層、激勵層、合約層、應用層。下面我們講逐一為大家介紹,讀完這篇文章,你便可以很容易地理清並記住區塊鏈的層級結構了。

一、資料層

資料層是區塊鏈六個層級結構裡面的最底層。資料層我們可以理解成資料庫,只不過對於區塊鏈來講,這個資料庫是不可篡改的、分散式的資料庫,也就是我們所謂的“分散式賬本”。

在資料層上,也就是在這個“分散式賬本”上,存放著區塊鏈上的資料資訊,封裝著區塊的塊鏈式結構、非對稱加密技術、雜湊演算法等技術手段,來保證資料在全網公開的情況下的安全性問題。

具體的做法是:

在區塊鏈網路上,節點採用共識演算法來維持資料層(也就是這個分散式資料庫)的資料的一致性,採用密碼學中的非對稱加密和雜湊演算法,來確保這個分散式資料庫的不可篡改和可追溯。

這就構成了區塊鏈技術中最底層的資料結構。但是,光有分散式資料庫還不夠,還需要讓資料庫裡面的資料資訊可以共享交流,下面我們介紹資料層的上一層——網路層。

二、網路層

區塊鏈的網路系統,本質上是一個P2P(點對點)網路,點對點意味著不需要一箇中間環節或者中心化伺服器來操控這個系統,網路中的所有資源和服務都是分配在各個節點手中的,資訊的傳輸也是兩個節點之間直接往來就可以了。不過,需要注意的是,P2P(點對點)並不是中本聰發明的,區塊鏈只是融合了這一技術而已。

所以,區塊鏈的網路層實際上就是一個特別強大的點對點網路系統。在這個系統上,每一個節點既可以生產資訊,也可以接收資訊,就好比發郵件,你既可以編寫自己的郵件,也可以收到別人給你傳送的郵件。

在區塊鏈網路上,節點之間需要共同維護這條區塊鏈系統,每當一個節點創造出新的區塊後,他需要以廣播的形式通知其他節點,其他節點收到資訊後對該區塊進行驗證,然後在該區塊的基礎上去建立新的區塊,這樣一來,全網便可以共同維護更新區塊鏈系統這個總賬本了。

但是,全網要依據什麼規則來維護更新區塊鏈系統這個總賬本呢,這就涉及到了所謂的“法律法規”(規則),也就是我們接下來要介紹的:共識層。

三、共識層

在區塊鏈的世界裡,共識,簡單來講就是全網要依據一個統一的、大家一致同意的規則來維護更新區塊鏈系統這個總賬本,類似於更新資料的規則。讓高度分散的節點在去中心化的區塊鏈網路中高效達成共識,是區塊鏈的核心技術之一,也是區塊鏈社羣的治理機制。目前主流的共識機制演算法有:比特幣的工作量證明(POW)、以太坊的權益證明(POS)、EOS的委託權益證明(DPOS)等等。

我們現在介紹了資料層、網路層、共識層,這三層保證了區塊鏈上有資料、有網路,有在網路上更新資料的規則,但是天下沒有免費的午餐,如何讓節點們能夠積極踴躍地參與區塊鏈系統維護呢,這裡就涉及到了激勵,也就是我們下面要介紹的:激勵層。

四、激勵層

激勵層就是所謂的挖礦機制,挖礦機制其實可以理解成激勵機制:你為區塊鏈系統做了多少貢獻,你就可以得到多少獎勵。用這種激勵機制,能夠鼓勵全網節點參與區塊鏈上的資料記錄與維護工作。

挖礦機制和共識機制其實是一個道理,共識機制我們可以理解為公司的總規章制度,而挖礦機制可以理解成,在這個總的規章制度之中,你做好了什麼能夠得到什麼獎勵,這種獎勵規則。就好比:

比特幣的共識機制PoW,它的規定是多勞多得,誰能夠第一個找到正確雜湊值誰就可以得到一定數量的比特幣獎勵;

而以太坊的PoS則規定了誰持幣年齡越久,誰能得到獎勵的概率就越大。

需要注意的是,激勵層一般只有公有鏈才具備,因為公有鏈必須依賴全網節點共同維護資料,所以必須有一套這樣的激勵機制,才能激勵全網節點參與區塊鏈系統的建設維護,進而保證區塊鏈系統的安全性和可靠性。

區塊鏈安全可靠了,還不夠智慧對不對,下面我們將要介紹的合約層,可以讓區塊鏈系統變得更加智慧。

五.合約層

合約層主要包括各種指令碼、程式碼、演算法機制及智慧合約,是區塊鏈可程式設計的基礎。我們說的“智慧合約”便屬於合約層這個層級上。

如果說比特幣系統不夠智慧,那麼以太坊提出的“智慧合約”則能夠滿足許多應用場景。合約層的原理主要是將程式碼嵌入到區塊鏈系統上,用這種方式來實現能夠自定義的智慧合約。這樣一來,在區塊鏈系統上,一旦觸發了智慧合約的條款,系統就能夠自動執行命令。

六、應用層

最後就是應用層。應用層很簡單,顧名思義,就是區塊鏈的各種應用場景和案例,我們現在說的“區塊鏈+”就是所謂的應用層。目前已經落地的區塊鏈應用主要是搭建在ETH、EOS等公鏈上的各類區塊鏈應用,博彩、遊戲類的應用比較多,真正實用的應用還沒有出現。

總結

區塊鏈主要有六個層級:資料層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層。很好理解,巧婦難為無米之炊,區塊鏈本質上是一個分散式資料庫系統,一定要有資料,所以資料層是基礎;

有了資料之後,資料需要傳輸維護,那麼就需要一個網路環境來實現資料的傳輸維護,這就是網路層;

有了資料和網路還不夠,還需要一個規則來規定如何在這個網路上處理資料,這就是共識層;

所以,我們說,資料層、網路層、共識層構成了區塊鏈技術必備的三個元素。

但是有了資料、有了網路、有了共識還不行,還需要鼓勵節點踴躍參與到區塊鏈這個系統的參與之中,那麼我們需要激勵機制,給他們一些獎勵讓他們參與進來,這就是區塊鏈的激勵層;

節點踴躍參與了,區塊鏈系統安全可靠了 ,但它還不夠智慧,需要一些指令碼、程式碼讓它變得更智慧,這就是合約層;

一切搭建完畢,資料有了,網路有了、規則有了、獎勵有了、也足夠智慧了,最後一步就是落地應用了 ,這就是應用層。

理清這樣的邏輯,我們就可以很輕易地記住區塊鏈的六個層級結構了。

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