2023-03-26 14:35
區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)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(kù)，它利用密碼學(xué)原理，以去中心化方式的集體維護(hù)一個(gè)可靠數(shù)據(jù)庫(kù)。區(qū)塊鏈技術(shù)是比特幣的底層技術(shù)，比特幣是第一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的加密貨幣。 比特幣通過(guò)共識(shí)機(jī)制來(lái)保證區(qū)塊鏈賬本的一致性，其在每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)都有一個(gè)獨(dú)立的記賬本（Blockchain），每個(gè)時(shí)間點(diǎn)都有一個(gè)獨(dú)立的賬本，這是一個(gè)去中心化的賬本。 比特幣交易由雙方同時(shí)進(jìn)行，而不是由單個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)完成。所有節(jié)點(diǎn)都在同一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行，所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)一個(gè)完整的賬本。 區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)時(shí)考慮了三個(gè)基本要素：區(qū)塊鏈賬本、共識(shí)機(jī)制、智能合約。我們需要針對(duì)這三個(gè)要素設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈，使其既能滿足比特幣交易對(duì)安全性、可擴(kuò)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(duì)擴(kuò)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(chǔ)的基礎(chǔ)，區(qū)塊鏈賬本需要滿足以下幾個(gè)要求： （1）可驗(yàn)證性。區(qū)塊鏈賬本必須保證數(shù)據(jù)在全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都能驗(yàn)證，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠驗(yàn)證該數(shù)據(jù)的有效性。這樣才能保證數(shù)據(jù)的可驗(yàn)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(diǎn)中都能正常工作的要求，不會(huì)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)故障而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。同時(shí)，由于區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)去中心化的系統(tǒng)，所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)一個(gè)完整的賬本，所以必須能夠保證數(shù)據(jù)被所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)和驗(yàn)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(diǎn)篡改都不會(huì)影響到其他節(jié)點(diǎn)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(jì)思路如圖1所示：
2.共識(shí)機(jī)制
共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈的核心機(jī)制，共識(shí)機(jī)制決定了區(qū)塊鏈的安全性和可靠性，以及參與節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。 區(qū)塊鏈?zhǔn)褂冒菡纪ト蒎e(cuò)（BBF）共識(shí)算法。拜占庭容錯(cuò)（BBF）是指當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證某個(gè)交易時(shí)，它必須要同時(shí)接受其他所有節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證，即有部分節(jié)點(diǎn)無(wú)法確認(rèn)該交易時(shí)，這部分節(jié)點(diǎn)可以接受其他所有節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證。拜占庭容錯(cuò)（BBF）算法是一種高效的共識(shí)機(jī)制，它使得參與共識(shí)的所有節(jié)點(diǎn)數(shù)量盡可能少，從而能夠防止單點(diǎn)故障。 通過(guò)拜占庭容錯(cuò)（BBF）共識(shí)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(diǎn)故障，導(dǎo)致其在一定程度上失去了效率。 通過(guò)工作量證明（PoW）共識(shí)算法來(lái)保證區(qū)塊鏈交易的安全性和可靠性。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)先驗(yàn)證了交易且收到交易確認(rèn)后，其他節(jié)點(diǎn)就會(huì)驗(yàn)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(dòng)執(zhí)行功能的計(jì)算機(jī)協(xié)議，它可以使區(qū)塊鏈上的參與者在沒(méi)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(lái)記錄和執(zhí)行許多復(fù)雜的邏輯。例如，在股票市場(chǎng)上，可以將智能合約與智能股票交易所結(jié)合起來(lái)。智能合約與傳統(tǒng)股票交易所相比，更具有自動(dòng)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(tái)開(kāi)發(fā)的智能合約在運(yùn)行機(jī)制上可能存在差異。以太坊采用的是無(wú)中心化模式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是平等的，所有人都可以參與智能合約的開(kāi)發(fā)；而 EOS采用中心化模式，由多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)一個(gè)賬本。為了保證區(qū)塊鏈平臺(tái)上應(yīng)用程序的安全性和可靠性，需要考慮以下三方面問(wèn)題：
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