塊鏈式數據結構

簡介

區塊鏈（Blockchain）是比特幣的一個重要概念，本質上是一個去中心化的資料庫，同時作為比特幣的底層技術。區塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次比特幣網路交易的信息，用於驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊。狹義來講，區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分散式賬本。廣義來講，區塊鏈技術是利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分散式節點共識算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智慧型契約來編程和運算元據的一種全新的分散式基礎架構與計算範式。

區塊鏈層級結構

一、數據層

數據層主要描述區塊鏈的物理形式，是區塊鏈上從創世區塊起始的鏈式結構。

包含了區塊鏈的區塊數據、鏈式結構以及區塊上的隨機數、時間戳、公私鑰數據等，是整個區塊鏈技術中最底層的數據結構。

二、網路層

網路層主要通過P2P技術實現分散式網路的機制，網路層包括P2P組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制。

因此區塊鏈本質上是一個P2P 的網路，具備自動組網的機制，節點之間通過維護一個共同的區塊鏈結構來保持通信。

三、共識層

共識層主要包含共識算法以及共識機制，能讓高度分散的節點在去中心化的區塊鏈網路中高效地針對區塊數據的有效性達成共識。

它是區塊鏈的核心技術之一，也是區塊鏈社群的治理機制。目前至少有數十種共識機制算法，包含工作量證明、權益證明、權益授權證明、燃燒證明、重要性證明等。

數據層、網路層、共識層是構建區塊鏈技術的必要元素，缺少任何一層都不能稱之為真正意義上的區塊鏈技術。

四、激勵層

激勵層主要包括經濟激勵的發行制度和分配製度，其功能是提供一定的激勵措施，鼓勵節點參與區塊鏈中安全驗證工作，並將經濟因素納入到區塊鏈技術體系中，激勵遵守規則參與記賬的節點，並懲罰不遵守規則的節點。

五、契約層

契約層主要包括各種腳本、代碼、算法機制及智慧型契約，是區塊鏈可程式的基礎。

它將代碼嵌入區塊鏈或是令牌中，實現可以自定義的智慧型契約，並在達到某個確定的約束條件的情況下，無需經由第三方就能夠自動執行，是區塊鏈去信任的基礎。

六、套用層

區塊鏈的套用層封裝了各種套用場景和案例，類似於電腦作業系統上的應用程式、網際網路瀏覽器上的入口網站、搜尋引擎、電子商城或是手機端上的app。

它將區塊鏈技術套用部署在如以太坊、eos、qtum上並在現實生活場景中落地。未來的可程式金融和可程式社會也將會是搭建在套用層上。

激勵層、契約層和套用層不是每個區塊鏈套用的必要因素，一些區塊鏈套用並不完整包含此三層結構。