区块链技术及应用概述_区块链技术及应用

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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PoWPoSDPoS。

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。