区块链底层架构—六级分层

关于区块链的定义,通过百度/Google可以看到很多不同的类型。但是终归都是一个具体的概念:区块链是一种分布式的数据公开账本,记载着系统中所有发生过的交易记录,同时利用非对称加密的技术保证记录在链上的历史记录不可以被篡改。
由区块链的具体概念出发,可以知道区块链的一个作用其实就是存储信息,不管是交易信息,还是个人信息,这些信息利用加密技术进行加密,以此保证信息的使用权在信息拥有者自己手里。
信息或者历史记录都是数据,所以从本质上来说,区块链是一种关于数据库的技术。因此,区块链的系统架构中最底层的那一层就是数据层。

数据层

自中本聪利用个人PC挖出创始区块开始,数据层就从创始区块开始记录在链上,也就构成区块链的初始链式结构。数据层包含着区块链中的区块数据、链式结构、区块头和区块尾上的随机数、链上的公钥、每一笔历史记录的私钥等等所有链上相关数据。
最底层的数据或者历史记录作为整个区块链体系的基础层,在基础层之上需要构筑数据之间的联系和沟通回路,也就是区块链底层架构中的第二层:网络层。

网络层

区块链的网络层使用的是Peer to Peer技术实现分布式网络的联络机制。网络这一层包括P2P组网机制、数据传播机制和数据验证机制(包括令只是证明类的相关技术方案)。网络中的每一个分布式的节点作为系统中单独的个体进行信息的接收、处理、反馈。这些节点既接受信息也产生信息。节点之间通过维护共同的区块链来保持通信。同时节点还分成全节点和轻节点,全节点将区块链中的全账本下载进行维护和保管,轻节点只需要负责维护信息的完整和数据的更新。区块链的网络中,全节点和轻节点都可以创造新的区块,在新区块被创造后会以广播的形式通知其他节点,其他节点会对这个区块进行验证,当权区块链网络中超过51%的用户验证通过后,这个新的区块就可以被添加到主链上。
数据层形成基础,网络层将节点和数据联通,下一层就是为节点之间的通信搭建共识逻辑,也就是网络层的下一层:共识层。

共识层

共识层主要包括共识算法以及共识机制,能让整个系统中的分布式的节点在网络中,对于同一区块的数据有效性进行判断的机制。像BTC的PoW、ETH的PoS以及EOS的DPoS都属于整个区块链网络中的共识机制。
数据层、网络层、共识层是一个区块链系统的基本构成要素,这三项全部齐全的时候才能证明目前所使用的确实是区块链技术。用一个例子来说明这三层的依存关系:数据层相当于是原始社会中的鹿、兔子等等猎物;网络层及节点相当于原始部落中的原始人,他们组成一个打猎的小分队,对猎物进行获取;而共识层就是谁打到猎物就就有分配猎物的权力。
在共识层之上是激励层、合约层和应用层。

激励层

有币区块链和无币区块链的主要不同就在激励层这一点,这也是区块链与经济和金融挂钩的主要结合点。现在主要的区块链项目的都构建有自己的激励层。
激励层主要包括经济激励和Token的分配制度,主要的作用在于给予网络层中的各个节点维护区块链网络的动力,通过制度的约束让维护区块链系统的节点获得经济回报,而友谊破坏区块链系统的节点收到惩罚。像ETH的Casper就是对于违反共识的节点的一种惩治措施。

合约层

在区块链1.0时代,也就是BTC刚刚诞生没有多久的时期,合约这一层的使用并没有被重视,而是到ETH的区块链2.0时期,才开始将之前就存在的智能合约理念融入到区块链的层级结构中来。将区块链由一个封装的系统变成一个可以进行二次开发甚至是智能运行的合约机制,只需要在系统中设定的条件达到即可出发合约的自动执行,无需第三方的确认和授权,这也是区块链去中心化及去信任的基础。
2017-2018年的区块链牛市,其中有一部分的推动原因是ICO的火热,ICO就是ETH智能合约的一个大规模的应用。

应用层

数据层、网络层、共识层、激励层、合约层是你我现在所看到的,正在经历中的区块链发展时代,而应用层是未来5年内,区块链主要发力的方向。像现在的EOS、ETH3.0都在竞争成为这个应用层的低层次公共链。像EOS的百万级TPS就是为未来的商业化应用搭好底层基础设施。与现在的10分钟确认一个BTC区块有大不同的是,未来想要在区块链上进行商业级别的应用落地,秒级的区块确认速度和万级别的TPS可能都是必备条件。
互联网是一个大的时代,而区块链是互联网未来一个时代开启钥匙,之前乃至现在的互联网已经由自由、高效、透明变成集权、限制的大规模监控手段,是一种无死角全方位获取个人隐私的巨大网络,你我在现在的互联网上没有任何隐私可言,同时你我的隐私被各大公司卖来卖去,从未得到过一分钱的好处,想想你的手机里为什么会有那么多的垃圾信息和推销电话就能想明白。融入区块链的互联网,会利用加密技术将你我的个人信息使用权和处置权交还到自己手里,我对自己的数据、信息拥有所属权力,这或许才是互联网最初始想要达到的样子。

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