区块链结构,原来是这样?

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区块链的核心技术如下

给大家科普一下区块链核心技术及架构4点

1.非对称加密算法

非对称加密是相对于对称加密算法来说。。对称加密算法在加密和解密式用的是同一个钥匙,可以加密又可以解密。

而非对称加密算法,需要两个密钥来进行加密和解密,这两个密钥是公钥与私钥,公钥加密过只能用私钥解密,公钥也不行。

简单想象一个场景:

熊大和熊二要使用非对称加密方式完成重要的信息的安全传输:首先熊大生成一对公钥与私钥。

熊大可以通过短信微信电话把公钥告诉熊二,熊二得到公钥后使用公钥对重要信息进行加密,再发给熊大,最后熊大用自己保存的专用私钥对加密信息进行解密。在传输过程中,即使攻击者截获了传输密文得到了公钥,也无法破解密文,因为只有熊大的私钥才能解密。

同样熊大要给熊二传输密文,熊二生成公钥与私钥,发公钥给熊大,自己保存好私钥用于解密

去中心化

2。区块链的数据结构

区块链,是分为区块与链

区块;是记录一段时间发生的交易和状态结果,主要记载了区块头、交易详情、交易计算器与区块大小等数据,是对当前账本状态一次共识。

链;是由一个一个区块按照发生的时间顺序串联而成,通过时间戳机制,保证区块按时间顺序衔接成链

合起来叫“区块链”

整个区块里面也分成好几部分:

(1)区块头。包含上一个区块编号、该区块产生的时间、随机数(挖矿算出该区块最终的答案)、挖矿难度系数。

(2)交易详情。是每个区块中主要的内容,记录了每笔交易的转出方、转出方数字签名、收入方和金额

(3)交易计数器。显示每个区块中包含的交易的数值

(4)区块大小。区块的体积。比特币目前体积不超过1MB。

3.分布式存储。

传统中都是中心化存储,管理中心可以篡改存储中的数据。

区块链采用的是去中心化分布式存储数据,所有的信息都在区块链系统中点对点进行传播,信息的传递没有中心化处理器,实现了“没有中间商赚差价”的去中心化网络。而点对点(P2P)技术起源于1997年,在2000年是技术基本成熟。

在区块链系统中,区块链的数据库由散布全球各节点进行更新和维护。所有节点都参加新数据的录入过程。对于加入区块链的新数据,大多数节点必须达成一致才能成功写入。这种机制保证了数据的安全,让篡改内容变得非常困难,除非篡改者掌握了大多数节点和算力,才有可能篡改数据,这就是比特币的51%攻击原理

区块链也被人说成是“去中心化分布式账本”。分布式存储简单的来说:就是账本数据每个全节点都有备份,因为该账本是全网共同维护的。不会因中心化数据或者账本。被中心篡改或者丢失。

4、共识机制

共识机制就是区块链的灵魂。所谓共识机制,就是在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法,被称为“共识机制”。共识机制是让所有参与的节点,对所有新增的区块信息(如发行数字货币归宿达成共识。)。

使得去中心化体系能够维护同一账本,就像法律一样,维系着区块链世界的正常运转。

目前各种共识机制的差异在于:进行验证的方式与谁来主导验证?

常见的3种共识机制如下:

第一种共识机制(POW)

工作量证明机制pow,意思就是谁的工作量越多,收益就越大。这里工作就是猜数字,谁能最快的猜出这个随机而唯一的数字,谁就成为这一个区块信息公示人与这个区块token的拥有者。

POW是久经考验的共识机制,是目前所有共识机制中运行最久的,相对公平的机制。

第二种共识机制POS

权益证明机制POS,这种机制类似于股权凭证,因此也叫股权证明法。Pos机制是根据每个节点所占代币的比例和时间等比例降低挖矿难度,从而加快挖矿的速度,而持有最多Token的人来公司最终信息,Token的人数越多的人获得公示信息的几率越高,公示人也会得到一定的Token做奖励。

POS改进版:DPOS授权权益机制

DPOS是将记账人专业化,先通过投票选出记账人,类似选群众代表,然后记账人之间再轮流记账,通过大幅度缩小参与验证记账节点的数量可以达到秒级共识验证,商业化前景远大。

DPOS不足之处就是中性化太明显。

第三种拜占庭容错PBFT

pBFT来源于拜占庭将军问题,这是点对点通信中的基本问题。意思是全部成员在同一个战略上达成一致时,才能迎来胜利。但是,这其中也许会有部分叛乱的、不靠谱的成员存在。

拜占庭容错算法的基本算法可以用一句话来描述:系统中任何人都是不可靠的,一个人收到其他人发过来的消息后,并不立即做出判断,而是把自己收到的消息再传递给其他人,因为系统中诚实的人是多数,所以最终每个人可以根据总信息作出判断。

听起来有点绕,其中的关键点是:收到消息后不立即判断,而是再传递给其它人,通过信息交换作出一致决定。


PBFT改进版:DBFT授权拜占庭容错算法。

这是由权益来选出记账人,然后记账人之间通过拜占庭容错算法来达成共识。

这个机制的优点是:采用专业化的记账人;可以容忍任何类型的错误;记账由多人协同完成,每一个区块都有最终性,不会分叉;算法的可靠性有严格的数学证明。缺点是当有1/3及以上的记账人停止工作后,系统将无法提供服务。还有当有1/3及以上的记账人联合作恶,且其他所有的记账人被恰好分割为两个网络孤岛时,恶意记账人可以使系统出现分叉。

目前区块链主流共识机制大概就这三种。


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