区块链技术的组成及架构

区块链技术的组成及架构

目录∙三个最底层的技术

o数据关系加密化

o数据不可篡改

o点对点网络让数据永不下线

∙核心技术概念

o区块

o挖矿和共识机制

o Merkle Tree

∙区块链适合什么不适合什么？

∙区块链应用

o交易模型

o身份认证体系

o智能合约

∙结语

三个最底层的技术

谈区块链最好先抛开各种币的价格，价格这种事你懂的，贵和便宜根本不是人能控制的。但是基于区块链技术去做项目，却是实实在在可以可持续发展。所以，了解区块链技术比炒币来的实在。

“区块链”三个字并不能阐明这项技术的全部，如果要非要用可以完整表达的命名，我觉得应该叫“Peer-to-Peer Encrypted Non-Tampered Database”，即“点对点的加密化不可篡改数据库”。

它不一个数据库（比如MySQL，MongoDB），也不是一类数据库（比如SQL，NoSQL），它是一种数据库架构，它在数据库本身的技术上还上升了一层，考虑到数据的可靠性如何保证，以及数据库服务如何不下线。因此，你不能把它跟普通的某个有名字数据库拿来类比，甚至，你可以在某一个具体的区块链实现时，使用其他的数据库来帮助存储和检索数据。

数据关系加密化

在我们普通的数据库中，无论是关系型还是非关系型，我们的不同记录之间可能存在关系，也可能不存在关系，但在区块链中，一条数据一定和另外一条数据存在联系，即使在现实的业务逻辑上没有联系，但是它总是存在于链上，无法脱离链而存在，总有一条路径从一个数据出发到达另外一个数据，不信往下读。

“区块”表达了区块链里面数据关系的最终呈现形式，一条记录，无论它是什么信息，最终它（或它的检索信息）都要被放置在一个区块中。而区块与区块之间，是一个“链表”的数据关系，会编程的人都知道什么是链表，就是后一个数据中存在指向前一个数据的索引键。因此，区块链上的任何两个数据永远可以通过这些索引键最终连在一起，数据无法逃离这个逻辑。

但是“区块链”这三个字无法阐述这样的数据结构和普通数据库结构之间的不同，因为上面描述的的这种链表数据结构，用普通的数据库也可以构建出来，只要你想要的话。

真正的价值在于，区块链用密码学的原理，现有的加密技术，把这些索引关系进行了层层加密，以至于在保存的数据中，这些索引键并没有那么明显，而是需要通过各种计算才能得到。比如区块在保存一堆交易信息时，采用了merkle树的方式进行保存，父节点是两个子节点的double hash得到的结果，而merkle算法确保了交易信息不能被篡改。

我们这里还不需要知道具体的加密都有什么用，我们需要了解的是，区块链里面到处是加密，这是一个显著的特点。

数据不可篡改

区块链上的数据是不可篡改的，大家都这样说。但其实，数据是可以改的，只是说改了以后就你自己认，而且被修改数据所在区块之后的所有区块都会失效。区块链网络有一个同步逻辑，整个区块链网络总是保持所有节点使用最长的链，那么你修改完之后，一联网同步，修改的东西又会被覆盖。这是不可篡改的一个方面。

更有意思的是，区块链通过加密校验，保证了数据存取需要经过严格的验证，而这些验证几乎又是不可伪造的，所以也很难篡改。加密并不代表不可篡改，但不可篡改是通过加密以及经济学原理搭配实现的。这还有点玄学的味道，一个纯技术实现的东西，还要靠理论来维持。但事实就是这样。这就是传说中的挖矿。

挖矿过程其实是矿工争取创建一个区块的过程，一旦挖到矿，也就代表这个矿工有资格创建新区块。怎么算挖到矿呢？通过一系列复杂的加密算法，从0开始到∞，找到一个满足难度的hash值，得到这个值，就是挖到矿。这个算法过程被称为“共识机制”，也就是通过什么形式来决定谁拥有记账权，共识机制有很多种，区块链采用哪种共识机制最佳，完全是由区块链的实际目的结合经济学道理来选择。

挖完矿没完，拿比特币来说，接下来矿工要把被广播到网络中的交易打包到这个区块里，一笔交易是不是合法的呢？发起这笔交易的人是不是伪造了一笔交易？要确保一笔交易的合法性，必须从已经存

在的前面的区块里面去找到这笔交易的来源的真实性，而如何验证交易真实性呢？在前面的区块里，保存着交易来源的merkle root hash，只要找出这个交易所在的区块，再做一次merkle校验，就可以判定交易是否是合法的。得到merkle root hash是通过区块内的所有交易不断加密得到的，因此，只要交易是假的，就得不到这个merkle root hash。加密在这里又帮助实现了数据的可靠性。

除了这些，区块链里面的加密比比皆是，这些加密规则和算法，使得整个区块链遵循一种规律，让篡改数据的成本特别高，以至于参与的人对篡改数据都没有兴趣，甚至忌惮。这又是玄学的地方。

点对点网络让数据永不下线

如果区块链没有p2p网络，仅仅是按照前面的描述，有加密体系，有链式特征，然后运行在某一台（组）服务器上，按照我们现在中心化的模式运行，看上去也挺好玩的。但是发明者想玩的更大些，加密体系让数据不可篡改，但是我直接抛颗原子弹把你机房炸掉，不是不可篡改，是直接玩儿完了。

为了防止被原子弹炸掉机房，发明者设计了点对点的网络（客户端和客户端直接通信，不经过某一台特定的服务器）到区块链里面。简单说就是在这个点对点网络里面，所有人的电脑里保管着一模一样的一个数据结构（其实就是一个完整的“区块”“链”），他们相互通过网络连接，进行同步，当矿工创建了新的区块，其他人就会把这个区块同步到自己保管的数据结构中。因此，无论这个网络上哪

一个节点被炸，其他节点都还活着，新加入的小伙伴就可以从这些节点里同步数据到自己的电脑。想要让区块链数据消失，那把地球炸了吧。

而这种加入点对点网络的设计，就叫“去中心化”，只要网络上还有一个节点活着，区块链的数据就不会消失。

更让政客们害怕的是，这些保存的数据，节点上的用户可以随便看，无所谓，完全公开。节点用户既然把数据同步过来了，你就可以随便用，就是你的数据了，想怎么用就怎么用。试想一下，哪天淘宝说我要把自己的数据区块链化……目不忍视……

核心技术概念

前面仅仅阐述的是区块链之所以是区块链的基础。本节要讲的是，现在已经有区块链在你面前了，我们需要去剖析区块链里面所使用的具体技术点或架构。

区块