区块链四维空间思维导图区块链技术架构的思维导图

助标财经 2023年01月10日 04:01 146 0

今天给大家聊到了区块链技术架构的思维导图，以及区块链四维空间思维导图相关的内容，在此希望可以让网友有所了解，最后记得收藏本站。

区块链技术的功能特征

区块链在本质上是一种分布式的存储系统，由于其采用了交易记账式的存储模型，也可以称其为分布式记账系统。北京木奇移动技术有限公司，专业的区块链开发公司，欢迎交流合作。下面讲一下区块链技术的功能特征。

在传统的平台技术中，中心决策是非常常见的一种数据处理方式，例如银行传统的转账方式中，交易信息要经过银行的中心服务器集群进行处理，通过层层的数据上传和指令分发完成两个账户间的交易。而区块链中的每笔交易都是交易人双方直接进行沟通和交易的，从发起交易到交易完成确认，不经过任何中介机构，所有节点都是平等的，具有完全相同的权限，这种在网络中点对点交易的模式，使区块链应用免于中介交易的风险。

需要注意的是，区块链虽然经常被称为分布式账本，甚至其本质就是一种分布式的存储系统，但区块链与常规的分布式系统不同，它的分布式结构更加特殊。分布式是与中心化相对应的一个概念，中心化结构中的所有分节点都只与中心节点进行数据交互，相互之间没有任何联系，因此中心节点需要承担全部的负载，一个中心化系统的效率基本只与中心节点的处理速度相关，同时一旦中心节点出现阻塞、死锁、宕机等问题，整个中心化系统就会随之停滞运行甚至直接崩溃。而分布式结构中的特点则是存在多个可以与其他节点的进行数据交互的节点，分布式网络存储技术则是将数据分散的存储于多台独立的机器设备上。这听起来有些拗口，但如果对其基于中心化特点进行分类描述就容易理解了，分布式结构包括了多中心化结构与去中心化结构。

多中心化系统是指由多个中心化系统构成的系统，其中每一个中心化系统都包括一个主节点和若干个从节点。在进行任务处理时，由主节点将任务拆解为多个分任务，并分别下发至其下属的多个从节点同时进行处理。从节点将处理结果回传至主节点后，主节点将对各个分任务的处理结果进行整合，最终完成任务。当然这只是一个简化的任务处理描述，多中心化系统可能存在多层主从结构，形成树状的任务分配结构。同时，从节点还可能听命于多个主节点的调配，基于复杂的任务管理机制，实现效率最大化。但多中心化与去中心的根本区别在于是否有一个中心节点控制着各个主节点的运行，如果最顶层的节点是多个节点，那么它就是去中心化，相反，如果顶层只有一个节点，它就是多中心化的。

在去中心化里，还有更为特殊的一种不存在任何中心的结构，可以称其为完全去中心化结构，这也就是点对点网络结构，这种结构在比特币网络中就有所体现。点对点网络结构的相对优点是高容错、节点拓展性强、隐私性强和数据一致等，但相应也存在冗余通信、消息延迟等问题。

图5 网络结构划分示意图

一般区块链领域内强调的”去中心化”，大多指的是系统的归属层面。系统归于社区和所有账户是去中心化的，系统归于机构甚至某个人则是中心化的。去中心化是区块链的共同特征，但点对点网络这种完全去中心化结构却在当前的应用较少，只有比特币、以太坊等公有链属于这种结构，因为全世界任何人都可以随时进入到系统中进行读取数据、发送可确认交易、竞争记账行为，这导致了其安全性和系统效率不能得到保障。私有链往往具有一个或多个中心对节点进行管控，所有操作均需得到该中心的许可并受其约束和限制，虽然其进行常规数据处理时采用去中心化的机制，但它在严格意义只是一种分布式的区块链部署模型。而联盟链则可被视为私有链的集合，是公有链在安全性与高效性上的妥协，它采用了多中心的技术架构。

区块链由于具有不可篡改的天然特点，基于共识算法保证数据一致，系统中的任何节点都无法篡改和伪造交易，所有交易内容都是确定的、没有争议的，交易将不存在信用风险，那么区块链系统也就具备了去信任化特征。

基于区块中承载内容由交易到智能合约的变化，区块链的去信任化有两个阶段，第一阶段是对区块链网络中历史交易行为真实性的信任，第二阶段是以智能合约规则为基础，对未来交易行为的信任。

第一阶段对历史行为真实性的信任，可以简单理解为区块链系统免除了证明历史交易的过程。当我们向别人说明某事曾经发生过时，需要有证据才能让别人相信，而这个证据往往需要一个有公信力的第三机构来证明，并通过验真手段提供信用保证。例如进行网络购物时购物平台提供的电子交易单是证据、在外用餐时餐厅提供的税务局发票是证据、或者在使用夫妻身份购房时机构提供的结婚证是证据。而在接受这些信息的人也需要对这些证据验真才能确信这些事确实是发生过的，与前文对应的，在出现网络购物纠纷时，需要查询购物平台的电子交易单是否真实存在；进行餐费报销时，需要对发票的签章进行核验；确认两人夫妻身份时，需要对结婚证的防伪标志进行核验。但区块链系统的数据被认为是不可篡改和伪造的，因此只要是向链上的其他节点说明一件历史发生的事就不需要任何第三方证明，因为数据块上的信息随时可以被拿出来直接考证，这便形成了区块链的历史交易去信任化。

第二阶段对未来交易行为的信任，因为在理想的状态下，区块链的智能合约是与业务绑定的，即智能合约在区块链系统中具备强制执行力。因为智能代码是完全公开的，且被记录在主链中被所有账户所储存。在智能合约被调用或是被某一机制触发后交易将被强制执行等操作，不存在抵赖的可能性。因此在区块链系统中的用户不必担心对方在未来的信用风险，这边形成了对未来交易去信任化。

在公有链中，每一个节点的账本都完整记录了所有交易，区块链不直接进行账户信息的实时记录，而是通过交易追溯的方式得出账户实时信息，同时由于任何人都可以创建区块链账户以形成区块链节点，那么公有链中的信息可以被认为是对所有人公开的，这就形成了区块链的开放与可追溯特征。且因公有链的代码往往是开源的，那么开放可追溯的不仅是系统中的交易数据，还有整个系统的交易规则，高度的公开透明化使区块链满足了许多需要公开数据的应用场景。

不过区块链基于比特币网络的基础上还发展出多种变体，例如比轻节点，以及私有链与联盟链等，这些变体不能满足严格意义上的开放可追溯。轻节点只能执行和验证交易，没有全部的交易数据可供回溯，因此轻节点不具备可追溯性。不过这一问题只是在于用户的选择，如果具备足够好的硬件环境，用户完全可以选择成为一个全节点而非轻节点，以便掌握全部数据。另外，加入私有链与联盟链是需要准入许可或者被验证的，读取权限是有选择性地对外开放，并非对全网公开，这也就不满足严格意义上的开放性。

区块链，人工智能，大数据技术真的能构建文明三体吗？

《三体》小说中描绘的三体世界虽然生存环境异常恶劣，但三体文明却比地球先进几百年，地球面临被殖民或消灭的风险。虽然是小说，但道理是朴素的，落后就要挨打，那如何迅速提升科技水平呢？

“三体人”给我们带来了一些启示：“三体人”有一个特点，思维是透明的，不能撒谎。

从字面理解最少有2层含义：

大家都是可信，不会撒谎，这样沟通、协作效率高；

大家看到对方思想后，会激发自己的思维，互相碰撞后产生更大的创造力。

区块链+人工智能+大数据技术融合后就可以形成一个“三体人”的思维——区块链解决可信和不可篡改的问题。比如比特币，人工智能和大数据解决了创造力；比如AlphaGo。

我们通过人工智能学习和认知，然后通过大数据分析和处理，最后通过区块链形成经验和记忆。经验和记忆就像个体或组织的基因一样，无法篡改、真实、可靠、保密性强，容易形成共识，这样沟通、协作的效率就大大提高了，创造力也会互相激发，大大的推动社会跨越式发展。

一、新区块链架构介绍

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在人工智能、大数据、区块链的基础上，我们构建一个新的架构，这个架构里区块链是核心，是作为底层的一个数据基础。人工智能和大数据是搭建在区块链之上，人工智能是识别对方区块链交互活动的请求，识别出活动类型后交给大数据进行活动分析和预判，得出活动后的结果，给出结论是否可以与对方签约，签约后发生的所有交互信息通过区块链进行记账和存储，后续的区块链交互都可以按这个合约进行处理，不需要大数据再做共识处理。

应用层：

用户通过应用软件使用新区块链系统，查询自己的区块链账户信息，下达区块链交互任务并保存交互凭证和结果。应用层需要解决用户身份识别和安全访问的问题。

感知层：

由人工智能技术实现，主要作用是任务或数据的接收和识别，判断是否需要向控制层请求分析或处理，接收控制层的反馈结果，根据结果可与对方区块链订立合约，下次交互直接按照合约执行，如果不能订立合约，则将反馈结果直接发给对方。

区块链四维空间思维导图区块链技术架构的思维导图

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书名：区块链技术指南

作者：邹均

豆瓣评分：6.4

出版社：机械工业出版社

出版年份：2016-11-1

页数：254

内容简介：

第1-2章为基础和入门内容，着重是区块链入门介绍，并讲解区块链的一些基础概念。本书详细、全面地介绍了区块链的基础知识与概念，剖析了区块链的架构、底层实现细节以及加密技术，并配合行业应用案例，常见问题等，全面解读大热的区块链技术实现与应用。第3-10章，着重是区块链架构剖析，并讲解区块链的关键技术，包括密码学和共识算法；提供比特币开发指南以及以太坊智能合同开发指南；同时介绍HyperLedger，讨论区块链的常见问题和典型的解决方案。第11章，从架构变革的角度探讨IT发展的原动力，并提供对区块链对未来IT发展的一些展望。

作者简介：

邹均，中关村区块链产业联盟专家、服务合约（ServiceContract）方向博士，关注与实践区块链技术与应用，现为海纳云CTO。曾任IBM澳洲金融行业首席软件架构师。擅长云计算、大数据、软件定义存储。融智北京高端外国专家，在国际会议期刊发表论文20余篇。

张海宁，VMware中国云原生应用首席架构师，Harbor企业级开源容器Registry项目负责人，CloudFoundry中国社区最早的技术布道师之一，多年软件开发经验。曾任IBM资深软件工程师、Sun公司资深架构师等。目前着重关注容器、云计算和区块链领域的研究和开发。

唐屹，广州大学教授、理学博士，专注于网络信息安全、分布式计算、区块链安全及应用等，为国外知名安全公司开发过椭圆曲线密码软件，获密码科技进步二等奖（省部级）。多次主持或参与完成国家*科技与人才项目基金工作。

李磊，合肥工业大学副教授，Macquarie大学博士。擅长数据挖掘、社会计算、智能计算。多次担任IEEE国际会议程序委员会委员与组织者，在社会计算和区块链等领域发表论文40余篇，被引用350余次。

区块链的三大核心技术是什么？

区块链运作的7个核心技术介绍 2018-01-15

1.区块链的链接

顾名思义，区块链即由一个个区块组成的链。每个区块分为区块头和区块体（含交易数据）两个部分。区块头包括用来实现区块链接的前一区块的哈希（PrevHash）值（又称散列值）和用于计算挖矿难度的随机数（nonce）。前一区块的哈希值实际是上一个区块头部的哈希值，而计算随机数规则决定了哪个矿工可以获得记录区块的权力。

2.共识机制

区块链是伴随比特币诞生的，是比特币的基础技术架构。可以将区块链理解为一个基于互联网的去中心化记账系统。类似比特币这样的去中心化数字货币系统，要求在没有中心节点的情况下保证各个诚实节点记账的一致性，就需要区块链来完成。所以区块链技术的核心是在没有中心控制的情况下，在互相没有信任基础的个体之间就交易的合法性等达成共识的共识机制。

区块链的共识机制目前主要有4类：PoW、PoS、DPoS、分布式一致性算法。

3.解锁脚本

脚本是区块链上实现自动验证、自动执行合约的重要技术。每一笔交易的每一项输出严格意义上并不是指向一个地址，而是指向一个脚本。脚本类似一套规则，它约束着接收方怎样才能花掉这个输出上锁定的资产。

交易的合法性验证也依赖于脚本。目前它依赖于两类脚本：锁定脚本与解锁脚本。锁定脚本是在输出交易上加上的条件，通过一段脚本语言来实现，位于交易的输出。解锁脚本与锁定脚本相对应，只有满足锁定脚本要求的条件，才能花掉这个脚本上对应的资产，位于交易的输入。通过脚本语言可以表达很多灵活的条件。解释脚本是通过类似我们编程领域里的“虚拟机”，它分布式运行在区块链网络里的每一个节点。

4.交易规则

区块链交易就是构成区块的基本单位，也是区块链负责记录的实际有效内容。一个区块链交易可以是一次转账，也可以是智能合约的部署等其他事务。

就比特币而言，交易即指一次支付转账。其交易规则如下：

1）交易的输入和输出不能为空。

2）对交易的每个输入，如果其对应的UTXO输出能在当前交易池中找到，则拒绝该交易。因为当前交易池是未被记录在区块链中的交易，而交易的每个输入，应该来自确认的UTXO。如果在当前交易池中找到，那就是双花交易。

3）交易中的每个输入，其对应的输出必须是UTXO。

4）每个输入的解锁脚本（unlocking ）必须和相应输出的锁定脚本（locking ）共同验证交易的合规性。

5.交易优先级

区块链交易的优先级由区块链协议规则决定。对于比特币而言，交易被区块包含的优先次序由交易广播到网络上的时间和交易额的大小决定。随着交易广播到网络上的时间的增长，交易的链龄增加，交易的优先级就被提高，最终会被区块包含。对于以太坊而言，交易的优先级还与交易的发布者愿意支付的交易费用有关，发布者愿意支付的交易费用越高，交易被包含进区块的优先级就越高。

6.Merkle证明

Merkle证明的原始应用是比特币系统（Bitcoin），它是由中本聪（Satoshi Nakamoto）在2009年描述并且创造的。比特币区块链使用了Merkle证明，为的是将交易存储在每一个区块中。使得交易不能被篡改，同时也容易验证交易是否包含在一个特定区块中。

7.RLP

RLP（Recursive Length Prefix，递归长度前缀编码）是Ethereum中对象序列化的一个主要编码方式，其目的是对任意嵌套的二进制数据的序列进行编码。

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