期末復習更新中…
定義:
區塊鏈是去中心化的分布式記賬系統,
基本概念:
交易:一次對賬本的操作,會導致賬本狀態的一次改變,
區塊:記錄一段時間內發生的所有交易和結果的資料結構,可視作對當前賬本狀態的一次共識,
鏈:區塊有序串聯而成的資料結構,是整個賬本狀態改變的日志記錄,
特點:
1、不可篡改性:資料保存在每個節點中,不可被銷毀或修改 ,
2、分布式容錯性:通過分布式系統保證區塊鏈能夠容忍部分節點的例外狀態,
3、隱私保護性:密碼學的應用保證即使資料泄露也無法決議,
運行機制(以位元幣為例):
- 客戶端進行交易并廣播交易記錄,
- 節點驗證交易記錄并打包組成候選區塊,
- 計算nonce串放進區塊使得候選區塊的哈希結果滿足特定條件,
- 節點完成亂數串的計算并廣播候選區塊,
- 其他節點驗證候選區塊并將其加入自己的區塊鏈,
- 大部分節點都將區塊添加到自己維護的區塊鏈上后,該區塊被網路接受,交易被確認,
分類:
- 私有鏈:只供內部少數人使用,不考慮集群中存在作惡節點,只考慮故障節點,
- 聯盟鏈:由若干組織共同維護,考慮集群中存在作惡節點和故障節點,節點需要通過驗證才能加入和退出,
- 公有鏈:任何人都可以參與使用和維護,考慮節點中存在作惡節點和故障節點,節點的加入和退出不需要驗證,
核心:作為一種復雜的動態的分布式網路,我們需要關注區塊鏈如何實作共識
要理解區塊鏈技術,首先要明白其作為分布式系統的本質,因此不得不理解其如何克服CAP問題中一致性與可獲得性的矛盾:
1、一致性:考慮到網路中惡意節點的存在,通過共識演算法保證資料的一致性,
2、可獲得性:整個網路始終處在在趨于平衡的程序中(指的是網路中可能存在區域節點中的區塊鏈不一致的問題,但是終將按照最長鏈原則形成一致),我們可能獲得區域節點中不一致的資訊(分叉后的鏈中的資訊),但終將獲得正確的資訊,
3、磁區容錯性:通過資料的冗余存盤(每個節點存盤完整區塊鏈)實作
todo
RAFT與PBFT(美圖區塊鏈團隊)
POS:通過計算困難而無意義的數學難題分配記賬的權利并形成共識,
挖礦:通過調節對哈希結果的限制,位元幣網路控制平均約10分鐘產生一個合法區塊,算出區塊的節點將獲得獎勵,
信任機制的目的:
保證分布式系統中不同賬本節點中保存的賬本資料的一致性和正確性
將節點分為誠實節點和惡意節點,
信任機制的目標是使得所有誠實節點擁有一致的區塊鏈視圖,具體來說,
它們保存的區塊鏈應當具有一致的前綴,
此外,某誠實節點發布的資訊應當被其他所有誠實節點記錄到自己的區塊鏈中,
實作記賬共識
保證一致性
下面是學習程序中生發的一些問題,相信每個初學者都會遇到,因此稍作記錄:
Q1: 區塊鏈中各個節點保存了哪些資訊,存在哪些動作?
每個用戶都保存完整的區塊鏈,
每個區塊由區塊頭和區塊體構成,區塊頭中包含了上一個區塊的哈希值和本區塊的哈希值以形成鏈,
作為客戶端,節點可以進行交易并廣播交易記錄,
作為一般節點,可以接收交易記錄并打包成候選區塊然后計算nonce值,完成計算后將其加入區塊鏈并廣播,或者接收其他節點的候選區塊廣播并在驗證后加入區塊鏈,
Q2: 新加入的區塊的區塊頭中的哈希值是如何計算出來的?區塊體中包含哪些記賬資訊?
區塊體中的記賬記錄來自客戶端的交易記錄,其實質內容會隨著區塊鏈的應用場景而發生變化,可以抽象地概括為對[區塊鏈中資料]本的操作,
區塊頭中包括preHash, 版本號,默克爾樹的根哈希值,以及作為可變引數的亂數,
使用SHA256演算法通過變化的亂數得到符合規定的哈希值后即認定完成計算
Q3: 什么是記賬?
對賬本(區塊鏈中維護的特定資料)的操作,將導致賬本狀態的改變,
Q4: 如何加入新節點?
密碼學+最長鏈優先原則
Q5:(存疑)任意兩個節點某個時刻收到的交易記錄很大概率是不同的,于是它們對不同的交易記錄進行打包并計算nonce值,這樣來看,節點收到的候選區塊中的交易記錄亦有可能與其正在計算的候選區塊中的交易記錄存在差異,那么節點如何驗證這些交易記錄是正確的?
猜測:由于計算亂數串所需的時間足夠長,因此計算出的候選區塊中的交易記錄已經通過P2P網路傳送至其他節點,
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標籤:區塊鏈
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