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十分钟区块链系列02:区块链的基本技术组成

通过上一期的文章我们大概知道区块链是一种数据传输方式,有节点构成,节点再连成链。

十分钟区块链系列02:区块链的基本技术组成配图(1)

我们假设搬砖的小王是一个节点,小王这个节点拥有一个记录砖头的账本,有一套和其他搬砖仔一起同步数据的规则。如果砖厂发展壮大,小王和小丽之间隔了很多人,小王认识小张,小张又认识小陈……xxx认识小丽,最终靠大家互传消息,小王和小丽打了个招呼,如果小丽是砖厂最后一名工人,那么他们一起构造了一个砖厂网络。而小张和一批人比较熟,这个小团伙也可以在自己的圈子加一些规则,比如记账记一记砖头的颜色啥的,这些都是允许的。

十分钟区块链系列02:区块链的基本技术组成配图(2)

一、节点的基本结构是什么样呢的?

如果技术性来看,区块链包含了这些基本的东西:共识机制、密码算法、网络路由、脚本系统、区块链账本。

十分钟区块链系列02:区块链的基本技术组成配图(3)

1、区块链账本

区块链,区块+链,区块包含数据信息,用某种方式把数据块相连,就构成了区块链。

那么,怎么表示每一个数据块信息呢?比特币的区块数据大概如下:

大概有三部分组成一个数据块:区块头、区块体、梅克尔根(简单理解为身份)。

十分钟区块链系列02:区块链的基本技术组成配图(4)

区块头通过梅克尔根关联自己模块的交易事物,比如小王搬砖过程等。

区块体中包含前一个区块头的身份信息(哈希值),用此方法把各个区块数据连接在一起。

就类似略有不同的拉链,每一环都包含着上一环的信息,然后连成一条。

这些不断指向下一个数据块的相连区块构成一个区块链的账本,区块链的点对点,其实就是区块对区块。

2、共识机制

大家都要记账,都要记搬砖数目,小王喜欢写正字,小李喜欢写数字,小张美术天赋好,一块一块画上去,大家争论半天没法达成一致。

于是商量了一个规则,比如年纪大的,工作做的最好的,或者最有话语权的做决定,最终有这个人确定一个共识的方法,大家跟着做。

回到区块链,筛选最合适的节点,大家按它的规则记录数据,保持账本一致。

3、密码算法

密码算法在区块链系统的用途很广,比如标记、确定区块以及区块涉及的每一个业务。

十分钟区块链系列02:区块链的基本技术组成配图(5)

比如小王—>小张—>小陈这个信息沟通的过程,假如大家都隔着墙,只能看到对方的手臂和衣服,那么,小张是根据小王的手指特征+衣服+皮肤+声音等确定了就是小王,这些特征构成小王传递信息的部分判断依据。

结合前面的区块链结构,数据块之间连接其实也是靠彼此的区块链哈希串联,这个哈希就涉及密码学。

每个区块涉及很多事务,每个事务数据根据密码学计算出一个哈希值,唯一表示一个事务,最终这一组组事务哈希组合、加工得到一颗哈希树,顶部就是上面所说的“梅克尔根”。

4、脚本系统

比特币系统是比较简单的,只进行比特币的发送和接收;以太坊加了智能合约,允许用户自动编写一些程序。

这也是为什么很多新的区块链项目的通证都是基于ETH而不是基于BTC开发的原因之一。

而这些运行的规则,都是属于脚本系统实现的。也正因为脚本系统,记账的区块链,也可以记录各种订单、物流、众筹等信息的原因。

5、网络路由

路由器大家都知道,我们假设路由器的网络是附近某一个路由器分发的,而且B路由器只能练A,C只能连B,以此类推。

十分钟区块链系列02:区块链的基本技术组成配图(6)

B服务C,也被A服务,大家彼此同步数据,同时负责寻找相邻的路由。

区块链的网络路由与此类似,大家不是依靠中间的网络信号发射器,而是互相之间关联,并没有一个中心。

二、学完概念再类比总结

看完概念再对比搬砖这事,会发现理解起来简单了一些:

确定账本有一部分共同数据怎么记录,属于共识机制。

人数多了根据互相认识关系传递信息,这个关系网相当于网络路由。

保留每个人特性的,比如小王的刀疤,小张的胎记,类似密码学得来的哈希值。

至于小张、小陈、小王想自己加点暗号的账本信息,则类似他们自己搞了一个脚本系统。

三、为什么区块链不易被篡改?

通过上面区块链账本我们可以知道,区块A会根据事物形成一个唯一的哈希值,并同步到下一个区块B,假如A被人篡改了,A根据密码学形成的哈希值就变化了,B中的哈希值代表的区块头就不再是A的了,所以篡改的人必须也把B中的哈希值修改掉,又影响到C……以此类推,并不容易。

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