区块链底层架构图解指南

导读： 初次接触区块链这个概念时, 很多人会被“去中心化”“共识机制”“哈希算法”这类术语弄得晕头转向, 那区块链究竟是啥呢? 实际上, 区块链底层逻辑没那么复杂...

初次接触区块链这个概念时, 很多人会被“去中心化”“共识机制”“哈希算法”这类术语弄得晕头转向, 那区块链究竟是啥呢? 实际上, 区块链底层逻辑没那么复杂, 其本质是特殊分布式数据库, 关键是让互不信任各方共同维护不可篡改记录, 可将其想象成无数节点共同记账公开账本, 每一页账目密切相连, 改动会留痕迹, 这是看懂区块链底层第一步。

区块链的数据结构如何组织

你看啊, 区块链的底层结构呢如同一个链条, 它是由一个个“区块”朝前后方向链接起来而构成的。每一个区块都涵盖两部分内容, 分别是区块头与区块体。在区块头当中记录着前一个区块的哈希值、时间戳以及随机数等关键信息，这情形就如同给每个区块都打上了唯一无二的指纹, 而且凭借哈希值指向了前一个区块, 最终形成了一条没办法断裂的锁链。而区块体负责去存储这段时间内所产生的所有交易数据。

每有新交易出现, 网络里的矿工或者验证者, 会把这些交易组合成新的区块。要成功把这个区块添加到链上, 得攻克一个复杂的数学问题, 即“挖矿”环节。此番计算过程要耗费大量算力, 然而验证起来却极为简单。一旦新区块获全网多数节点认同, 它就会被永远记录进账本。要是有人妄图更改某个历史区块的数据, 那就必须重新算出该区块之后所有区块的哈希值, 这差不多是无法完成的工作。正是这种环环相扣的结构，保证了区块链数据的高度安全性。

共识机制如何保证网络可信

决定整个网络怎样针对数据状态达成一致的区块链底层的另一个核心组件是共识机制, 最经典的共识机制是工作量证明, 这是比特币采用的模式, 在这种机制里, 每个节点都在尽力计算, 谁先找到符合条件的哈希值, 谁就有权利提议新的区块，其他节点收到新区块后会去验证其有效性, 要是验证通过, 就把它加入自己的区块链副本, 这个过程保证了即便网络中有部分节点作恶或者宕机, 只要大部分算力掌握在诚实节点手中, 整个系统就能够正常运转。

有工作量证明之外, 还存在权益证明、委托权益证明等诸多不同的共识机制。各类各不相同的区块链项目, 会依据自身实际的需求, 进而选定各异的共识算法。举例来说, 以太坊已然从工作量证明转变为权益证明, 大幅度地降低了能源的消耗。不管采用哪一种机制, 核心采用的目的都是保持一致的: 使得彼此之间互不信任的参与者, 在不存在中心化权威的状况之下, 安全地去维护同一个账本。明白了这一点, 你便能清楚为何区块链被称作“信任机器”。它并非依赖任何人的诚信, 而是借助数学与代码来构建信任。

从数据结构起始, 到共识机制告终, 区块链底层部分的设计实际上相当精妙, 它运用最为简单的链式结构以及数学证明, 缔造出哪怕是不需要信任背书也能够自行运作的价值网络, 对从事技术工作的从业人员来讲, 掌握这些底层逻辑, 就如同拿到了用以理解囊括了全体区块链世界的钥匙。下一回目睹形形色色的区块链项目之际, 不妨首先思索一下它们的底层架构怎样去组织, 这大体上会使得你看得更为透彻。