2023-03-26 14:35
區(qū)塊鏈設(shè)計思路
區(qū)塊鏈（blockchain）是一種去中心化的分布式賬本數(shù)據(jù)庫，它利用密碼學(xué)原理，以去中心化方式的集體維護一個可靠數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈技術(shù)是比特幣的底層技術(shù)，比特幣是第一個基于區(qū)塊鏈技術(shù)的加密貨幣。 比特幣通過共識機制來保證區(qū)塊鏈賬本的一致性，其在每一個時間點都有一個獨立的記賬本（Blockchain），每個時間點都有一個獨立的賬本，這是一個去中心化的賬本。 比特幣交易由雙方同時進行，而不是由單個節(jié)點來完成。所有節(jié)點都在同一臺機器上運行，所有節(jié)點共同維護一個完整的賬本。 區(qū)塊鏈設(shè)計時考慮了三個基本要素：區(qū)塊鏈賬本、共識機制、智能合約。我們需要針對這三個要素設(shè)計區(qū)塊鏈，使其既能滿足比特幣交易對安全性、可擴展性、匿名性和不可篡改性等要求，又能滿足區(qū)塊鏈應(yīng)用對擴展性和安全性的要求。
1.區(qū)塊鏈賬本
區(qū)塊鏈賬本是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲的基礎(chǔ)，區(qū)塊鏈賬本需要滿足以下幾個要求： （1）可驗證性。區(qū)塊鏈賬本必須保證數(shù)據(jù)在全網(wǎng)節(jié)點都能驗證，同時每個節(jié)點都能夠驗證該數(shù)據(jù)的有效性。這樣才能保證數(shù)據(jù)的可驗證性，保證賬本的一致性。 區(qū)塊鏈賬本必須能夠滿足在全網(wǎng)節(jié)點中都能正常工作的要求，不會因為節(jié)點故障而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。同時，由于區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€去中心化的系統(tǒng)，所有節(jié)點共同維護一個完整的賬本，所以必須能夠保證數(shù)據(jù)被所有節(jié)點共同維護和驗證。 （3）安全性。區(qū)塊鏈賬本必須能保證數(shù)據(jù)被任意節(jié)點篡改都不會影響到其他節(jié)點上的數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)的安全性。 區(qū)塊鏈賬本設(shè)計思路如圖1所示：
2.共識機制
共識機制是區(qū)塊鏈的核心機制，共識機制決定了區(qū)塊鏈的安全性和可靠性，以及參與節(jié)點的數(shù)量。 區(qū)塊鏈?zhǔn)褂冒菡纪ト蒎e（BBF）共識算法。拜占庭容錯（BBF）是指當(dāng)一個節(jié)點驗證某個交易時，它必須要同時接受其他所有節(jié)點的驗證，即有部分節(jié)點無法確認(rèn)該交易時，這部分節(jié)點可以接受其他所有節(jié)點的驗證。拜占庭容錯（BBF）算法是一種高效的共識機制，它使得參與共識的所有節(jié)點數(shù)量盡可能少，從而能夠防止單點故障。 通過拜占庭容錯（BBF）共識算法，可以使得區(qū)塊鏈保證其不可篡改性和去中心化，但由于存在單點故障，導(dǎo)致其在一定程度上失去了效率。 通過工作量證明（PoW）共識算法來保證區(qū)塊鏈交易的安全性和可靠性。當(dāng)一個節(jié)點先驗證了交易且收到交易確認(rèn)后，其他節(jié)點就會驗證其有效性并加入到網(wǎng)絡(luò)中，這樣就保證了區(qū)塊鏈賬本的一致性。
3.智能合約
智能合約是一種具有自動執(zhí)行功能的計算機協(xié)議，它可以使區(qū)塊鏈上的參與者在沒有第三方中介的情況下完成相互間的合約。智能合約的應(yīng)用范圍很廣，它可以用來記錄和執(zhí)行許多復(fù)雜的邏輯。例如，在股票市場上，可以將智能合約與智能股票交易所結(jié)合起來。智能合約與傳統(tǒng)股票交易所相比，更具有自動執(zhí)行功能。 區(qū)塊鏈的三大要素都可以應(yīng)用在智能合約中，但是基于不同區(qū)塊鏈平臺開發(fā)的智能合約在運行機制上可能存在差異。以太坊采用的是無中心化模式，每個節(jié)點都是平等的，所有人都可以參與智能合約的開發(fā)；而 EOS采用中心化模式，由多個節(jié)點共同維護一個賬本。為了保證區(qū)塊鏈平臺上應(yīng)用程序的安全性和可靠性，需要考慮以下三方面問題：
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