區塊鏈技術基礎

2021-08-15 22:14:06 字數 2461 閱讀 5796

網路層

:區塊鏈網路的 p2p 協議主要用於節點間傳輸交易資料和區塊資料,位元幣和以太坊的

p2p

協議基於

tcp

協議實現,

hyperledger fabric

的 p2p

協議則基於

協議實現。

共識層

q1:訊息在不可靠通道上的傳播問題

a1:拜占庭容錯(

byzantinefault-tolerant

,bft)

q2:決節點自由進出可能帶來的女巫攻擊問題

a2:位元幣用了工作量證明(

pow),以太坊用了基於權重的權益證明(

pos)

資料層

一、資料結構:merkle tree / merkle patricia tree

位元幣:

以太坊:

merkle patricia tree 有三種節點:

1.擴充套件節點(extension node):型別字首

|公共鍵部分

|下一節點的

hash

2.分支節點(branch node):型別字首

|後續為(0—

f)的鍵的

hash|空

3.葉子節點(leaf node):型別字首

|剩餘部分鍵

二、資料模型

位元幣:基於交易的模型,每一筆交易與上一級交易鏈結,使用者餘額有交易計算而來

以太幣/hyperledger:基於賬戶的模型,維護了乙個賬戶狀態資料庫,便於應用開發

三、資料儲存

非結構化資料如hash值等存入非結構化資料庫,位元幣、以太坊、hyperledger用了leveldb;結構化資料(使用者資訊等)可存入結構化資料

智慧型合約層:

在以太坊中,部署後的合約存放在區塊鏈上,每次被呼叫時才被以太坊虛擬機器(evm)載入執行;在 hyperledger fabric 中,部署後的合約被打包成 docker 映象,每個節點基於該映象啟動乙個新的 docker 容器並執行合約中的初始化方法,然後等待被呼叫。外部應用通過呼叫智慧型合約來實現各種交易,如果呼叫涉及到修改操作,需要先在全網達成共識,之後修改操作會被記錄在區塊鏈,修改結果會被存在狀態資料庫。

應用層

1.準備節點:個各礦工去獲取前塊hash,時間戳等必要資訊,填入區塊頭

2.交易收集:在上一節點確定到新節點生成期間內的所有交易都被廣播到全網,每個礦工 都要收集這些資訊

3.計算merkle根:當交易達到要求時計算所有交易的

merkle tree

的root hash

,填入區塊 頭

4.算力競爭(挖礦):每個節點都有自己的nonce值,填入區塊頭後將區塊體進行雜湊兩 次,對映到乙個數字,如果該數字小於難度值,則該節點獲得記賬權即挖礦獎 勵,並將該區塊廣播,如果該數字大於難度值則調整

nonce

重新計算

hash。

5.驗證:其他節點收到成功算出nonce的節點的廣播(

nonce,merkle root),

驗證該值,驗 證成功則將該節點加入區塊鏈,並進行下一輪

a給b轉錢

位元幣:

1.b將自己的公鑰

pubkeyb

,進行2

次hash

(sha256

,ripemd160

)得到自己的位址

pubkeyb.hash

2.a收到pubkey.hash

3.a進行交易填寫交易資訊

4.a對交易簽名

sig=tx|siga

5.把sig和

pubkeya

放入輸入指令碼

scriptsig

6.完成交易,將輸出廣播

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