区块链基础·下
前面我们简单介绍了
区块链的基础知识和发展历程
在这里
我们将继续介绍
区块链的基础知识
以及
区块链的系统构架和关键技术
基础知识
区块链的分类
按照节点参与方式的不同，区块链可以分为：公有链、联盟链和私有链。
按照权限的不同，区块链可以分为：许可链和非许可链。
其中公有链属于非许可链，联盟链和私有链属于许可链。
公有链：
?全公开，所有人都可以作为网络中的一个节点
?每个节点都可以自由加入或者退出网络
?每个节点都可以参与链上数据的读写、执行交易
?每个节点都可以决定哪个区块可以添加到主链上并记录当前的网络状态。
?是完全意义上的去中心化区块链。
联盟链：
?需要一定的权限许可才可以作为一个新的节点加入
?在共识过程中可能会受指定节点的控制
?只有联盟成员节点才可以访问账本上的数据，参与链上数据的读写、执行交易
?是多中心化或者部分中心化的区块链
私有链：
?整个区块链上的所有写入权限仅掌握在一个组织手里，而读取权限可以根据情况对外开放或者任意进行限制。
?提供一个安全、可追溯、不易篡改的平台
?同时防止来自内部和外部的安全攻击
基础模型
?区块链基本架构可以分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层：
?数据层——封装了区块链的链式结构、区块链数据以及非对称加密等区块链核心
?网络层——提供点对点的数据通信传播以及验证机制
?共识层——主要是网络节点间达成共识的各种共识算法
?激励层——将经济因素引入区块链技术体系之中，主要包括经济因素的发行机制和分配机制
?合约层——展示了区块链系统的可编程性，封装了各类脚本、智能合约和算法
?应用层——封装了区块链技术的应用场景和案例
在该构架中，基于时间戳的链式结构、分布式节点间的共识机制和可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。一般可以在合约层编写智能合约或者进行脚本编程，来构建基于区块链的去中心化应用。下面将对本架构中每一层所涉及的技术展开具体介绍。
数据层
数据层是区块链的核心部分，区块链本质上是一种数据库技术和分布式共享账本，是由包含交易信息的区块从后向前有序连接起来的一种数据结构。该层涉及的技术主要包括：区块结构、Merkle树、非对称加密、时间戳、数字签名和哈希函数。
传统交易方式是用户将生成的数据，诸如转账、产权信息等一起递交给中心机构，并由中心机构逐步把数据捋顺、厘清、记录在案。中心机构取消后，传统交易中本该由中心机构存储的数据，将由各个节点自己来存储。
区块链通过“时间戳”和“哈希值”两个已很成熟的密码学技术，来确保数据存储时的连续性、完整性和不可修改。每一笔数据登记后形成一个数据块，每一块数据在存储时都需要引用上一数据块的哈希值，并盖上当前存储的时间戳。将数据、哈希值、时间戳三者一并储存，按时间串成链，就构成了不可以逆向修改的“数据链”，这就是区块链的数据层。
网络层
网络层是区块链平台信息传输的基础，通过P2P的组网方式、特定的信息传播协议和数据验证机制，区块链网络中的每个节点都可以平等地参与共识与记账。
参与交易的用户数量遍布全球，再加上每个用户随时随地都在生成各种各样的新数据，没有了“第三方”，该如何有效记录和有序管理以达到传递和共享呢？这时，成熟的P2P技术就派上了用场。全网各个节点在产生新的信息后，将立即利用P2P架构将新信息分发给其他各节点，其他节点接收到新消息后，会在第一时间进行缓存。缓存一定数量之后，每个节点会分别把这些信息打包成块（区块），并把各个区块打上时间戳，以“后块引用前块哈希值”的方法串连在一起，形成区块链。在区块链系统中，由于每个人都有一份完整的，等同于中心机构数据库的数据备份，因此大家都具备根据历史数据来验证新信息是否合规可信的能力。
共识层
共识层的作用是在不同的应用场景下通过使用不同的共识算法，在决策权高度分散的去中心化系统中使各个节点高效地达成共识。
在区块链系统中，每个人本地的历史数据库是完全一致的，收到的新消息也是相同的，理想的结果为，人人都是权威数据的提供者。但区块链技术仍然充分考虑了参与者之中的极少数不惜代价篡改数据的欺诈者，这同时很好地解决了通信领域的一个经典问题——拜占庭将*问题。区块链系统通过设定“拜占庭容错协议”和复杂而精准的一系列筛选，确保了即使有人将其本地数据库数据全部篡改，或在新消息中造假，因其与其他节点的信息发生严重冲突，其篡改或造假是不被接受而且毫无用处的。
激励层
激励层是将经济因素引入区块链技术的一个层次，其存在的必要性取决于建立在区块链技术上的具体应用需求。它激励守规权威节点，鼓励人们共同维护区块链系统良好运行。
激励层在公有链部分封装了激励发行机制和分配机制。以比特币系统为例，比特币采用PoW共识机制，在该共识机制中，其经济激励由“新发行的比特币”和“交易流通过程中的手续费”组成。两者组合在一起，奖励给PoW共识过程中成功计算出符合要求的随机数并生成新区块的节点。
合约层
如果说区块链数据、网络互联和共识机制这3个层级代表的是区块链底层结构的“虚拟机”（它们分别代表数据表示、数据分发、数据验证工作），那么合约层就是区块链能将复杂的商业逻辑、复杂算法等一系列高级应用作用于该虚拟机上的基础构件。
智能合约技术作为区块链技术的一部分，在区块链系统中承担着运行模块化、智能化脚本文件的工作，让区块链系统具备数据集管理、执行商业逻辑、解决基本金融问题等一系列的功能，并且使区块链不但可以存储静态数据信息，还可以存储可执行的程序脚本。这与传统需借助第三方保证合约实施相比，极大提升了双方之间的合约执行效率，有效降低了合约的运行成本。
应用层
封装了区块链的各种应用场景和案例，系统可凭借已有类似案例对实际情况进行智能调整。
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