一、基本概念

什么是区块链?

区块链是一种以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

关键特点:去中心化,不可篡改性,匿名性,安全可信

区块链架构

1.数据层:主要描述区块链系统的物理形式。它是从Genesis区块开始的区块链链结构,包括区块数据、随机数、时间戳、公钥和私钥等数据。它是整个区块链技术中最底层的数据结构。
2.网络层:分布式网络的机制主要通过P2P技术实现,包括P2P网络机制、数据传输机制和数据验证机制。
3.共识层:它包括共识算法和共识机制,使高度分散的节点能够在分散的区块链网络中高效地就区块数据达成共识。它是区块链的关键技术之一。目前,共识层封装的更知名的共识机制包括PoW、DPoS和PoS
4.激励层:主要包括经济激励的发放制度和分配制度。其功能是提供一定的激励,鼓励节点参与区块链中的验证工作,并将经济因素纳入区块链技术体系。
5.合约层:主要包括各种脚本、代码、算法机制和智能合约,是区块链可编程性的基础。
6.应用层:它封装了各种应用场景和案例,类似于计算机操作系统上的应用程序。

区块链分类

公开链——信息对外公开,任何节点都可以使用和维护,比如比特币网络。
联盟链——若干组织一起维护一条链,带有权限的节点才可访问,适用于供应链机构。
私有链——只有少数管理者可对链进行操作,信息不对外公开,适用于公司内部。

二、核心技术

1. P2P网络
即端到端/点到点的网络,用来广播和蔓延各类消息。节点可随意接入,任意两个节点都相连通(去中心化),因此消息可互相传播(形成分布式账本),数据难以被篡改。

2. 非对称加密算法
在区块链中主要使用的是非对称加密。将交易记录或合约等信息进行哈希运算后,用私钥进行加密生成数字签名,发布到网络中。其他节点可通过公钥进行验证消息是否被篡改,以此来保证安全。

3. 共识机制
可以让不相关的节点之间建立信任,从而对区块链的一致性达成共识。常见的共识机制有PoW,PoS,DPoS。

4. Merkle树
用于存储事务的哈希值。

点对点网络中的数据传输会同时从多个机器上下载数据,但很多机器可能被认定是不稳定或者不可信的。为了校验数据的完整性,更好的办法是把大的文件分割成小的数据块,这也正是Hash List所做的事情。

与Hash List不同,Merkle Tree可以直接下载并立即验证其中的一个分支,它将文件切分成小的数据块,这样如果有一块数据损坏,仅仅只需要重新下载这个数据块就行了。如果文件非常大,那么Merkle tree可以一次下载一个分支,然后立即验证这个分支,如果分支验证通过,则立即下载数据,而Hash List只有下载完整个Hash List之后才能验证。

三、主要应用

区块链1.0 - 比特币

比特币概念由中本聪于2008年提出,目的是为了解决中心化和双花的问题,由此诞生了新型数字货币——比特币,也就是区块链技术的第一个应用。

特点:
1. PoW共识机制
2. 平均出块时间10min
3. 仅可进行比特币的转账

区块链应用架构图 区块链原理架构与应用_区块链

区块链2.0 - 以太坊

比特币概念由中本聪于2008年提出,目的是为了解决中心化和双花的问题,由此诞生了新型数字货币——比特币,也就是区块链技术的第一个应用。

特点:

1. PoW共识机制
2. 平均出块时间14s
3. 支持智能合约
4. 激励机制改变,新增叔块奖励,能更加激励矿工的积极性
5. 支持各种去中心化应用(DApp)
6. 可编程

区块链应用架构图 区块链原理架构与应用_区块链_02

四、发展与威胁

发展

区块链应用架构图 区块链原理架构与应用_数据_03

威胁

区块链应用架构图 区块链原理架构与应用_区块链应用架构图_04