进阶专家系列之区块链技术的6层模型

※记住:许多专家本不是专家, 伪装久了,自然也就成为专家了 ※

区块链技术的模型自下而上是共有6层组成,分别是数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层

1.数据层/ Data Layer

数据层主要描述区块链的最基本的物理形式,是一个区块+链表的数据结构,包括有:区块链的区块数据、哈希函数、merkel数、非对称公私钥数据加密技术、时间戳技术等内容,是整个区块链技术中最底层的数据结构。

这些技术并非随着比特币才出现,而是在比特币诞生之前的数十年中就已经成为了构建全球金融系统的基础,而中本聪只是“站在巨人的肩膀上”,通过数据区块和链式结构巧妙地把这些技术结合在了一起。

2.网络层/ Network Layer

区块链网络本质是一个P2P(Peer-to-peer点对点)的网络,网络中的资源和服务分散在所有节点上,信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行,而无需中间环节或中心化的服务器介入。每一个节点既接收信息,也产生信息,节点之间通过维护一个共同的区块链来同步信息,当一个节点创造出新的区块后便以广播的形式通知其他节点,其他节点收到信息后对该区块进行验证,并在该区块的基础上去创建新的区块,从而达到全网共同维护一个底层账本的作用。所以网络层会涉及到P2P组网机制、数据传播机制、数据验证机制等的设计,而这些设计都能影响到区块信息的确认速度,所以,网络层是如何突破区块链技术可扩展这个瓶颈的重要研究方向。

事实上,P2P组网技术也并非由中本聪所发明,早在比特币诞生之前就已经应用在BT等P2P下载软件中。

3.共识层/ Consensus Layer

共识层封装了共识算法和共识机制,能让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效地针对区块数据的有效性达成共识,是区块链的核心技术之一,也是区块链社群的治理机制。它的主要作用是决定了谁来进行记账,而记账的方式又影响整个系统的安全性和可靠性。

目前至少有数十种共识机制算法,包含工作量证明(POW)、权益证明(POS)、权益授权证明(DPOS)、燃烧证明、重要性证明等等。

4.激励层/ Actuator Layer

激励层就是大家常说的挖矿机制,它将经济因素集成到区块链技术体系中来并设计出一套经济激励模型,鼓励节点来参与区块链的安全验证工作,包括经济激励的发行机制和分配机制等

激励层主要出现公有链当中,因为公有链必须激励参与记账的几点,并且惩罚不遵守规则的节点,才能让整个系统朝着良性循环的方向发展。而在私有链当中,则不一定需要进行激励,因为参与记账的节点,往往是在链外完成了博弈,通过强制或自愿,来要求参与记账。

5.合约层/ Contract Layer

合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制及智能合约,是区块链可编程的基础。将代码嵌入区块链或是令牌中,实现可以自定义的智能合约,并在达到某个确定的约束条件的情况下,无需经由第三方就能够自动执行,这是区块链去中心化、信任机器的基础。

关于合约方面,第一代区块链并不完善,如比特币本身只具有简单脚本的编写功能,只能进行交易,无法用于其他的领域或是进行其他的逻辑处理(当然,当初中本聪对比特币的定义仅仅是点对点的支付系统,并没有想让比特币成为一个操作系统)。而以以太坊为代表的第二代区块链则极大的强化了编程语言协议,实现了图灵完备,理论上可以实现任何功能的应用。若将比特币看成全球账本的话,以太坊可以看作是一台全球计算机,任何人都可以上传和执行任意的应用程序,并且程序的有效执行能得到保证。

6.应用层/ Application Layer

应用层是区块链的展示层,封装了区块链的各种应用场景和案例,类似于电脑操作系统上的应用程序、互联网浏览器上的门户网站、搜寻引擎、电子商城或是手机端上的 APP等等。如目前搭建在ETH、EOS、NEO等公链上的各类区块链应用(博彩、竞猜、游戏)等。而未来的可编程金融和可编程社会也将会是搭建在应用层上。

总结

1.数据层、网络层、共识层是构建区块链技术的必要元素,缺少任何一层都不能称之为真正意义上的区块链技术。

2.激励层、合约层和应用层不是每个区块链应用的必要因素,一些区块链应用并不完全包含这三层结构。

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