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区块链的五大分层架构
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区块链的五大分层架构

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  • 发布时间:2022-05-31 18:27
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【概要描述】由于区块链消除了中央管理机构的存在,所有交易都必须受到强有力的保护,并且数据必须安全地存储在分布式账本上。分布式账本技术(DLT)在预设协议上工作,网络上的各种计算机(或节点)达成“共识”以验证交易数据。每个节点都会在条目出现时添加、检查和更新。区块链具有分层架构,以促进这种独特的交易身份验证方式,其涉及5个层,每个层都有其不同的功能。

区块链的五大分层架构

【概要描述】由于区块链消除了中央管理机构的存在,所有交易都必须受到强有力的保护,并且数据必须安全地存储在分布式账本上。分布式账本技术(DLT)在预设协议上工作,网络上的各种计算机(或节点)达成“共识”以验证交易数据。每个节点都会在条目出现时添加、检查和更新。区块链具有分层架构,以促进这种独特的交易身份验证方式,其涉及5个层,每个层都有其不同的功能。

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图片来源:摄图网

由于区块链消除了中央管理机构的存在,所有交易都必须受到强有力的保护,并且数据必须安全地存储在分布式账本上。分布式账本技术(DLT)在预设协议上工作,网络上的各种计算机(或节点)达成“共识”以验证交易数据。每个节点都会在条目出现时添加、检查和更新。

区块链具有分层架构,以促进这种独特的交易身份验证方式,其涉及5个层,每个层都有其不同的功能。让我们深入了解架构以及每一层的作用。

硬件基础设施层

区块链数据安全地存储在数据服务器中。当我们浏览网页或使用任何区块链应用程序时,机器会请求从服务器访问这些数据,促进这种数据交换的框架称为客户端-服务器架构。区块链是点对点(P2P)网络,允许客户端与“点对点”连接,从而更快、更轻松地共享数据。它只不过是一个庞大的设备网络,用来相互通信并相互请求数据。这就是分布式账本的创建方式。与网络上的另一个设备通信的每个设备都是一个节点。每个节点随机验证交易数据。

数据层

区块链只不过是一长串包含交易数据的“块”。当节点验证一定数量的交易时,数据被捆绑到一个“块”中,添加到区块链中,并与前一个数据块链接。“创世块”是链中的第一个块,因此不需要与任何先前的块链接。相反,后续块与创世块链接,并且每次添加新块时都会重复该过程。这就是区块链的形成和不断发展的方式。每笔交易都使用发件人钱包的私钥进行数字签名。只有发送者才能访问此密钥,从而确保数据不会被其他任何人访问或篡改。这在区块链术语中称为最终性。数字签名还可以保护所有者的身份,该身份本身是加密的,从而确保了最大的安全性。

网络层

P2P框架使各个节点能够交换交易数据以就交易的有效性达成共识。这意味着每个节点都必须能够发现网络上的其他节点以进行快速通信。正是网络层促进了这种节点间通信。由于节点发现、块创建和块添加也由该层管理,因此也称为传播层。

共识层

这是区块链操作中最关键的层。这一层负责验证交易,没有它,整个系统都会失败。该层运行需要一定数量的节点来验证一笔交易的协议。因此,每笔交易都由多个节点处理,然后这些节点必须达到相同的结果并就其有效性达成一致。该框架保持了区块链的去中心化性质,因为没有节点可以单独控制任何交易数据,并且角色是分布式的。这称为共识机制。由于有如此多的节点处理交易,将它们捆绑起来并将它们添加到區块链中,因此可能会同时创建多个块,从而在区块链中形成一个分支。但是,必须始终存在单个链块添加,并且共识层也确保解决此冲突。

应用层

这是运行智能合约和去中心化应用程序(dApp)的层。智能合约根据某些触发因素做出决策,例如合约到期日、现货价格的实现等。遵循这些决策的行动由dApp执行,而这一切都发生在应用层。dApp还促进了用户设备和区块链之间的通信。因此,应用程序就像面向用户的前端,而主区块链是后端,数据安全地存储在其中。

来源:《计算机与网络》;2022年5期;孟文出

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