区块链相关技术简介

架构

根据2018年发布的《区块链白皮书》划分为基础设施、基础组件、账本、共识、智能合约、接口、应用、操作运维和系统管理等九个部分。
发展到区块链3.0:
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在3.0框架中,实际上可以看成一套框架,通过对框架的配置和二次开发可以适应各行业的需求 ,比如图中“可插拔共识”,意思就是共识机制不是固定的,可以根据自己实际需求选择。
区块链体系技术架构分为基础协议,扩展协议和生态组件。
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基础协议:数据结构与账户体系、网络通信、共识算法、加密安全体系、智能合约。

数据结构与账户体系

通常情况下区块链的数据结构是以块链的形式链接的,但随着区块链的发展也出现了树,图等数据结构。区块链中账户体系主要分为以资产为核心建模的比特币的UTXO模型和以用户为核心建模的以太坊的账户模型。

网络通信:

区块链是以P2P网络结构为根基的,P2P(peer to peer)网络是一种分布式应用架构,中文称为点对点网络。在P2P网络中每一个节点都是平等的,不存在中心化服务。每一个节点都可以直接使用资源,区块链网络的常用协议有:Gossip、Whisper、Libp2p。

共识算法

区块链系统是一个分布式系统,就需要保证分布式系统的一致性,一致性就是指数据要完整性、要同步。区块链信任的特点主要体现在区块链上的用户无须信任交易的另一方,无须信任任何一个中心化的机构,只需信任区块链提供的软件系统就可以实现交易,这种自信任的基础就是区块链的共识机制。常见的共识算法:工作量证明机制PoW、权益证明机制PoS、代理权益证明机制DPoS、Paxos、实用拜占庭容错PBFT、Raft。

安全体系:

区块链系统对安全性具有很高的要求,涉及身份认证、节点权限、数据存储等方面需要保证安全性。核心安全技术涉及哈希算法、数字签名、密钥、对称加密、PKI等

智能合约

在1995年,跨领域学者Nick Szabo就提出了智能合约的概念,他对智能合约的定义为:“一个智能合约是一套以数字形式定义的承诺,包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。”简单来说,智能合约是一种在满足一定条件时,就自动执行的计算机程序。

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