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一文读懂区块链技术

挖矿

分享实录|一文读懂区块链整体架构及应用方向

了解一下比特币的双花,这是比特币或者区块链面临的一个安全问题。还是刚才的例子,Alice要给Bob2个比特币,从Bob那买一千克黄金,Bob答应了,Alice在网上公布说要跟Bob发生一笔交易:Alice用2个比特币买Bob的一千克黄金。而Alice具有足够的算力,网络公布之后,大家去计算,算出来之后会生成一个新的区块放到上面,因为全网确认需要一段时间,在这个过程中Alice撤销了,又告诉全网说我要把这2个比特币给第三个人不给Bob了,然后又在全网广播,节点收到新的交易消息又开始挖矿,也算出来一个数,这样的话就会发生分叉,其他节点在同步账本的时候就会面临两个新的区块选择哪一个的问题。

回顾一下比特币的交易机制。

首先交易输出,比如我要从我的钱包里拿出2个比特币来进行交易,我要先对这两个比特币进行锁定,再告诉全网我要发起这笔交易,这2个比特币属于交易状态,即在交易中不能再交易,然后用公钥私钥进行加密和签名。

然后是交易输入,支出方用私钥签名和加密,接收方同时用公钥加密,完成双重加密后,由矿工打包区块、节点完成共识,验证交易后,双方共同用公钥和私钥进行验证并解密,完成交易。

2、区块链应用架构体系设计

这是整个区块链的应用架构体系设计图,我们可以根据这样的思路构建一个应用:

区块链协议,我们自己开发相应的区块链技术和应用的时候,一定要定义自己的区块链协议,比如账本怎么建立、区块怎么构建、奖励怎么设置、账本怎么操作、账本的数据怎么更新、怎么计算等。基于这样的一个协议,来开发相应的支持账本和状态更新、历史证明、账本添加等的组件。最后再提供服务平台。

在协议设计时有3个原则:

  • 面向业务。一定要面向我们的具体业务,利用区块链的思想解决具体业务中的什么问题,要解决什么问题决定了这个账本应该怎么设计。
  • 标准化。我们的业务一般会涉及多个主体,这种情况下我们应该尽量让区块链协议标准化,解决各个主体之间数据交互的问题。
  • 松耦合和模块化。定义模块间清晰的接口,实现模块之间的松耦合,以此获得整个系统的扩展性,满足不同用户和场景的需要,采用可插拔的模块组件。

区块链应用模型设计,包括3步:

  • 定义身份。所有参与这个链的节点的身份都要通过某种方式来验证。
  • 编写智能合约。账户验证的同时,我们要使得交易正常进行的话,需要把参与者之间达成的商业协议以智能合约代码的形式进行定义。智能合约最核心的是提高效率,降低交易的可替代性。之前合约的签订具有主观性,容易产生违约的情况,智能合约是通过代码的形式统一规则,保证只要满足合同所约定的条件就会自动执行,谁也不能更改。
  • 签署智能合约。智能合约最后需要经过参与者以各自的身份账户做出签署,之后每一方参与者只需要根据业务范围内的业务进程做出相应的操作,触发智能合约执行。

确定了应用模型后,我们进行区块链应用账本协议设计

再来看区块链应用组件模型设计,区块链应用组件模型包括共识网络、账本、持久化存储、合约引擎。

共识网络包括算法的使用和共识过程两方面。

  • 账本。账本状态和合约分离,使用基于身份的访问控制协议约束合约对状态的访问,这种将数据和逻辑分离的设计模式是典型的贫血模式,可为上层业务逻辑提供无状态的逻辑抽象。
  • 持久化存储。利用成熟的NoSQL数据库实现持久化存储。
  • 合约引擎。前端包括合约高级语言规范及其工具链;后端提供轻量级合约中间代码执行环境。

最后来看区块链应用服务层设计

  • 区块链网关,包括私钥管理、隐私保护、协议转换。
  • 区块节点服务,包括账号管理、节点进入网络的认证授权、账本数据访问框架、网络当中整个交易的事件通知机制、智能合约管理等。

  • 区块链共识网络,由共识节点组成的网络,基于P2P网络和共识算法确保交易数据在节点之间保持一致。
  • 工具,配套的工具集合包括SDK、数据管理、安装部署工具、监控服务。

3

区块链应用解析

1、区块链适合解决哪些问题?

第一类:业务开展需要跨主体合作。也就是需要很多个单位或业务部门合作并且有很多流程的时候,区块链可以解决多主体之间的信任问题,提升交易效率。

一文读懂区块链技术

A diagram showing the differences between making a payment using a blockchain vs. the banking system.

用户通过区块链和传统银行系统转账流程的区别。

是谁发明了区块链技术?

区块链是如何运行的?

  • 网络访问权限和参与——不同区块链网络的开放程度或限制门槛有所不同。其中公链是完全开放的,私有链是完全封闭的,而联盟链则开放权限但限制参与。这三种是主要的区块链类型。
  • 一文读懂区块链技术
  • 共识机制——区块链可以通过不同的方式对交易达成共识。最常见的共识机制包括工作量证明(比特币)、权益证明(Tezos)以及权威证明(大多数私有链)。
  • 功能设计——区块链目前无法做到十全十美,往往需要在安全性、可扩展性和去中心化这三个维度做出一定取舍,这个问题通常被称为“不可能三角”。其他重要的功能包括隐私和交易最终确定等。

区块链具有哪些价值?

  • 安全性——如果区块链的去中心化水平达到一定高度,即使网络中存在恶意攻击,也几乎无法使不合法的交易通过验证。
  • 不可篡改性——一旦区块得到重复验证,就会成为不可篡改的账本的一部分,账本越大就越难篡改。
  • 可靠性——区块链是覆盖全球的分布式网络,全天24小时不间断运行。区块链永远在线,而且不受地域或政治因素限制。
  • 点对点——区块链没有中间方榨取交易价值,各方可以直接展开交易,无须担心任何对手方风险(注:对手方风险指合约对手方不履约的风险)。

区块链可以实现哪些用例?

资产通证化

企业中间件

各种具体的功能

区块链游戏

区块链技术将开创未来

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