區塊鏈底層架構—六級分層

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關於區塊鏈的定義,透過百度/Google可以看到很多不同的型別。但是終歸都是一個具體的概念:區塊鏈是一種分散式的資料公開賬本,記載著系統中所有發生過的交易記錄,同時利用非對稱加密的技術保證記錄在鏈上的歷史記錄不可以被篡改。

由區塊鏈的具體概念出發,可以知道區塊鏈的一個作用其實就是儲存資訊,不管是交易資訊,還是個人資訊,這些資訊利用加密技術進行加密,以此保證資訊的使用權在資訊擁有者自己手裡。


資訊或者歷史記錄都是資料,所以從本質上來說,區塊鏈是一種關於資料庫的技術。因此,區塊鏈的系統架構中最底層的那一層就是資料層。

資料層

自中本聰利用個人PC挖出創始區塊開始,資料層就從創始區塊開始記錄在鏈上,也就構成區塊鏈的初始鏈式結構。資料層包含著區塊鏈中的區塊資料、鏈式結構、區塊頭和區塊尾上的隨機數、鏈上的公鑰、每一筆歷史記錄的私鑰等等所有鏈上相關資料。

最底層的資料或者歷史記錄作為整個區塊鏈體系的基礎層,在基礎層之上需要構築資料之間的聯絡和溝通迴路,也就是區塊鏈底層架構中的第二層:網路層。

網路層

區塊鏈的網路層使用的是Peer to Peer技術實現分散式網路的聯絡機制。網路這一層包括P2P組網機制、資料傳播機制和資料驗證機制(包括令只是證明類的相關技術方案)。網路中的每一個分散式的節點作為系統中單獨的個體進行資訊的接收、處理、反饋。這些節點既接受資訊也產生資訊。節點之間透過維護共同的區塊鏈來保持通訊。同時節點還分成全節點和輕節點,全節點將區塊鏈中的全賬本下載進行維護和保管,輕節點只需要負責維護資訊的完整和資料的更新。區塊鏈的網路中,全節點和輕節點都可以創造新的區塊,在新區塊被創造後會以廣播的形式通知其他節點,其他節點會對這個區塊進行驗證,當權區塊鏈網路中超過51%的使用者驗證透過後,這個新的區塊就可以被新增到主鏈上。

資料層形成基礎,網路層將節點和資料聯通,下一層就是為節點之間的通訊搭建共識邏輯,也就是網路層的下一層:共識層。

共識層

共識層主要包括共識演算法以及共識機制,能讓整個系統中的分散式的節點在網路中,對於同一區塊的資料有效性進行判斷的機制。像BTC的PoW、ETH的PoS以及EOS的DPoS都屬於整個區塊鏈網路中的共識機制。

資料層、網路層、共識層是一個區塊鏈系統的基本構成要素,這三項全部齊全的時候才能證明目前所使用的確實是區塊鏈技術。用一個例子來說明這三層的依存關係:資料層相當於是原始社會中的鹿、兔子等等獵物;網路層及節點相當於原始部落中的原始人,他們組成一個打獵的小分隊,對獵物進行獲取;而共識層就是誰打到獵物就就有分配獵物的權力。

在共識層之上是激勵層、合約層和應用層。

激勵層

有幣區塊鏈和無幣區塊鏈的主要不同就在激勵層這一點,這也是區塊鏈與經濟和金融掛鉤的主要結合點。現在主要的區塊鏈專案的都構建有自己的激勵層。

激勵層主要包括經濟激勵和Token的分配製度,主要的作用在於給予網路層中的各個節點維護區塊鏈網路的動力,透過制度的約束讓維護區塊鏈系統的節點獲得經濟回報,而友誼破壞區塊鏈系統的節點收到懲罰。像ETH的Casper就是對於違反共識的節點的一種懲治措施。

合約層

在區塊鏈1.0時代,也就是BTC剛剛誕生沒有多久的時期,合約這一層的使用並沒有被重視,而是到ETH的區塊鏈2.0時期,才開始將之前就存在的智慧合約理念融入到區塊鏈的層級結構中來。將區塊鏈由一個封裝的系統變成一個可以進行二次開發甚至是智慧執行的合約機制,只需要在系統中設定的條件達到即可出發合約的自動執行,無需第三方的確認和授權,這也是區塊鏈去中心化及去信任的基礎。

2017-2018年的區塊鏈牛市,其中有一部分的推動原因是ICO的火熱,ICO就是ETH智慧合約的一個大規模的應用。

應用層

資料層、網路層、共識層、激勵層、合約層是你我現在所看到的,正在經歷中的區塊鏈發展時代,而應用層是未來5年內,區塊鏈主要發力的方向。像現在的EOS、ETH3.0都在競爭成為這個應用層的低層次公共鏈。像EOS的百萬級TPS就是為未來的商業化應用搭好底層基礎設施。與現在的10分鐘確認一個BTC區塊有大不同的是,未來想要在區塊鏈上進行商業級別的應用落地,秒級的區塊確認速度和萬級別的TPS可能都是必備條件。

網際網路是一個大的時代,而區塊鏈是網際網路未來一個時代開啟鑰匙,之前乃至現在的網際網路已經由自由、高效、透明變成集權、限制的大規模監控手段,是一種無死角全方位獲取個人隱私的巨大網路,你我在現在的網際網路上沒有任何隱私可言,同時你我的隱私被各大公司賣來賣去,從未得到過一分錢的好處,想想你的手機裡為什麼會有那麼多的垃圾資訊和推銷電話就能想明白。融入區塊鏈的網際網路,會利用加密技術將你我的個人資訊使用權和處置權交還到自己手裡,我對自己的資料、資訊擁有所屬權力,這或許才是網際網路最初始想要達到的樣子。

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