区块链的底层架构,区块链架构模型

据报道,百度云总经理尹世明4日透露,百度云新架构中已经嵌入了对IoT、区块链和边缘计算的支持,并将加大在云计算安全方面的投入。

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此前,百度相关负责人曾表示,百度已经正式开始研发区块链技术,并将在催收、消费、证券等方面应用区块链技术。

区块链说到底更是一种观念,用技术设计取代权威控制和情感信任,以此建立一种网络结构,所有人都可以参与成为无数节点之一,进行认证、确权、交易、追溯和调整等一系列动作,它公开透明,成本低、速度快、分布广、没有权威可以篡改伪造和取缔记录。

今天我们来了解一下,区块链架构模型!

区块链基础架构分为6层:数据层 、网络层、 共识层、 激励层、 合约层、
应用层。

作为软件和系统工程领域重要的衍生方向,区块链及其系统的研发、设计和应用需要通用架构模型的支持。通用架构模型分为数据层,网络层,共识层,激励层和应用层五个层次。

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1.数据层

一,数据层 

数据层主要描述区块链技术的物理形式。区块链系统设计的人员们首先建立的一个起始节点是“创世区块”,之后在同样规则下创建的规格相同的区块通过一个链式的结构依次相连组成一条主链条。随着运行时间越来越长,新的区块通过验证后不断被添加到主链上,主链也会不断地延长。

每个区块中也包含了许多技术,比如时间戳技术,它可以确保每一个区块按时间顺序连接;再比如哈希函数,它能够确保交易信息不被篡改。

数据层的职责是将一段时间内接民到的交易数据封装到带有时间戳的数据区块中,并链接到当前最长的主区块链上,形成最新的区块。在数据层中,包含哈希算法,非对称加密,数据区块,链式结构,梅克尔树和时间戳等技术要素。

二,数据层

网络层的主要目的是实现区块链网络中节点之间的信息交流。区块链网络本质上是一个p2p(点对点)网络。每一个节点即接收信息,也产生信息。节点之间通过维护一个共同的区块链来保持通信。

区块链的网络中,每一个节点都可以创造新的区块,在新区块被创造之后会以广播的形式通知其他节点,其他节点会对这个区块进行验证,当全区块链网络中超过51%的用户验证通过后,这个新区块就可以被添加到主链上了。

2.网络层

三,共识层

共识层能让高度分散的节点在去中心化的系统中高效地针对区块数据的有效性达成共识。区块链中比较常用的共识机制主要有工作量证明,权益证明和股份授权证明三种。

网络层是区块链实现的重要载体,根据实际应用需求,网络层需要设计特定的传播协议和数据验证机制,使得每个节点都能参与区块数据的校验和记帐过程。网络层中封装了区块链的组网方式,消息传播协议和数据验证机制等要素。

四,激励层

激励层的主要功能是提供一定的激励措施,鼓励节点参与区块链的安全验证工作。以比特币为例,它的奖励机制有两种。在比特币总量达到2100万枚之前,奖励机制有两种,新区块产生后系统奖励的比特币和每笔交易扣除比特币(手续费)。而当比特币总量达到2100万时,新产生的区块将不再生成比特币,这时奖励机制主要是每笔交易扣除的手续费。

3.共识层

五,合约层

合约层主要是指各种脚本代码,算法机制以及智能合约等。我们以比特币为例,比特币是一种可编程货币,合约层封装的脚本中规定了比特币的交易方式和过程中涉及的种种细节。

共识层的目标
是在决策权分散的系统中,保障各节点区块数据的有效性达成共识。

六,应用层

应用层封装了区块链的各种应用场景和案例,比如基于区块链的跨境支付平台OKLink,以及金融,互联网管理、能源、政府、医疗、版权、物联网、慈善等等领域。

4.激励层

激励层提供激励机制和措施,鼓励节点参与区块链的安全验证。在去中心化系统中,节点参与数据验证和记帐的根本目标是获得最大化的收益,因此需要设计一套激励机制,在保障区块链系统安全性和有效性的同时,兼顾共识节点最大化收益的期望。区块链的激励层封装了发行机制和分配机制,从而保障了激励机制和共识过程的实现。

5.应用层

应用层是区块链价值实现的重要体现。从最初的数字货币开始,比特币为典型应用代表,发展到当前基于智能合约的各种区链应用。除了金融领域之外,智能合约在供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会公益、教育就业等领域的应用也越来越丰富。智能合约通过去中心化、可信共享的程序代码,实现业务情境与计算机模型的映射,解决了传统分布式系统中的可靠性问题。

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