解构:区块链的组成原理

技术原理,一看就有点晦涩难懂,说清楚并不容易。天涯本非技术出身,要说清楚就更不容易了。如果有朋友感兴趣在网上找一些文章,最好去读几本书,它们会告诉你:什么是Hash算法、时间戳、默克尔根等等,知道个大概不是太难,但要一五一十的学得很透彻就需要花更多时间了。

下文,天涯打算简单解构区块链的构成,不谈具体的技术逻辑。

1、区块链的构架

区块链是一个去中心化的分布式账本和数据库。与中心化账本不一样,区块链的账本是分布式的,数据分别在各个的节点保存。以比特币为例,比特币网络拥有上万个全节点,每一个全节点都拥有了比特币区块链全链条的账本数据。区块链条则由一个个区块连接而成。

我们不妨将区块链按从微观到宏观的构架关系简单排列为:

区块(单个账本)——区块链条(总账本)——节点(区块链分布式系统中的网络节点)——节点网络(整个区块链网络)

2、各组成单元解构

(1)区块

区块是区块链中最基本的单元。区块链是由一个个区块连接而成的,是一个按照时间排序的账本链条,一个区块就是某段时间内的账本。以比特币为例,平均每10分钟打包一个区块,这个区块包含了这10分种内区块链发生的所有交易记录数据。

一个区块从数据类别上分,可以分成两部分:区块头和区块体。(创始区块因为是第一个区块,所以没有没有区块头)

区块头指的是父区块的哈希(即上一个区块链的序列号),以便知道该区块处在链条的时间排序位置,记住从哪里来。

区块体是区块的核心数据,记录了本区块打包时间周期内所有的交易、转账信息、接受者、金额、时间等数据。

一个区块的下一个区块称之为子区块,子区块将记录上一区块的哈希(即区块头)……按此规则不断延续发展。

同时,每一个区块还包括时间戳、难度、随机数等信息,他们记录了区块的生存过程及确保数据真实性。

(2)区块链条

区块链条由包括了一个个所有区块连接而成,记录了在该区块链上发生的所有交易信息。

不同的区块链有不同的共识机制。一般而言,区块链中默认最长的链条为主链条。

(3)节点

节点是区块链分布式数据网络的组成单元,可以分为全节点和轻节点。

全节点包含了区块链链条的所有数据,能够独立校验区块链上的所有交易并实时更新数据,主要负责区块链的交易的广播和验证。2018年底,比特币网络的全节点就超过1万个,单个全节点存储了超过200G的数据。

轻节点,顾名思义,只需要存储区块头,而不存储全量的交易列表等信息。需要查询数据验证数据时再到区块链网络中进行查询。这样,轻节点就能够运行在小容量的个人PC等终端设备上。

未来,随着区块链运营时间变长、链上数据不断增加,全节点包含的数据会越来越多。轻节点的使用可能会越来越多。

(4)节点网络

一个个相互联通的节点构成了大的区块链网络,即一个大的分布式账本。区块链的优越性的也就体现在这里,传统的中心化账本不透明、数据可以被篡改、删除,而区块链分布式网络则很好地防范了这个问题,增加了账本数据的透明度和安全性。

以上是区块链的基本构成,个人理解,可能有不对的地方,欢迎指导。

 

本文参考或摘录了以下资料,感谢原作者。

1.https://www.jianshu.com/p/ba141d29057c

2.https://www.jianshu.com/p/971da91adb8f

3.http://www.elecfans.com/blockchain/729453.html

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