区块链结构

区块链技术，一项常被誉为突破性发展的前沿技术，彻底改变了数据在分布式网络中的维护、存储和验证方式。本质上，区块链是一种分布式电子记录，它保存着计算机网络上进行的每一笔交易的连续、不可篡改的日志。区块链的结构对其安全性和运行都至关重要。本教程将重点介绍区块链的结构。

区块链：是什么？

借助区块链技术，多个通信方可以独立于第三方进行各种交易。这些交易由特殊的节点进行验证和确认。

区块链的属性

1. 去中心化：在集中式交易系统中，每笔交易都需要由中央银行或其他可信实体进行验证。这不可避免地会在中央服务器上造成性能和成本瓶颈。与集中式方法相比，区块链不需要第三方。在分布式网络中，区块链的共识机制可确保数据稳定性。
2. 持久性：交易可以快速验证，矿工或其他挖掘加密货币的个人不会接受不合法的交易。交易一旦上传到区块链网络，就无法删除或撤销。无效交易不会被传递。
3. 匿名性：每个用户都可以通过使用隐藏矿工身份的唯一地址与区块链进行交互。由于其持久性，区块链无法保证完全的隐私保护。
4. 可审计性：区块链使用未花费交易输出 (UTXO) 架构来存储用户数据。每笔交易都必须引用过去的一些未花费交易。一旦当前交易被添加到区块链，被引用的未花费交易的状态就会从“未花费”变为“已花费”。此过程便于追踪交易，并确保它们之间不受影响。
5. 透明性：区块链的透明性与加密货币类似；在比特币中，地址用于追踪每笔交易。出于安全原因，它在交易期间和之后都会隐藏个人身份。拥有与地址相关联的区块的个人执行每笔交易；此过程是公开的，不会给任何一方带来损失。
6. 密码学：由于安全是区块链理念的基石，网络上的每个区块都必须是安全的。它使用密文和密码来保护数据，并应用密码学来确保安全。

区块链的关键要素

1. 节点：节点是网络用户，他们的设备使他们能够监控分布式账本，并充当各种网络功能的通信中心。当比特币矿工希望向区块链添加一个额外的操作区块时，每个网络节点都会收到区块分发。
2. 交易：交易是指各方之间的合同、协议或资产转移。通常，资产是货币或账本。区块链的计算机网络保存交易数据的副本，有时称为数字账本。
3. 区块：在区块链网络中，区块类似于链环。
   区块被加密到哈希树中，是在加密货币领域中存储交易的记录，类似于账本。每天，世界各地都会发生大量的交易。借助区块结构，用户可以监控这些交易。本文中的第一个图提到了区块链的区块结构。
4. 链：“链”这个术语指的是这样一个概念：在全局区块链结构中，每个区块都通过链连接到其他所有区块。此外，当那些区块使用前一个区块的哈希值进行链接时，也会显示链式结构。
5. 矿工：使用所有加密货币验证交易的每个阶段的过程称为区块链挖掘。从事此类挖掘的人称为矿工。使用加密货币验证交易的每个阶段的过程称为区块链挖掘。
6. 共识：共识是一种在区块链和计算机系统中使用的容错技术，用于使分布式进程或多代理系统（如加密货币）就单个网络状态达成一致。除其他外，它有助于记录保存。

数据管理和存储

1. 头部：头部作为在整个网络中识别特定区块的手段。它管理区块链的每个区块。作为常规挖掘操作的一部分，矿工会定期修改 nonce 值来哈希区块头部。区块头部内可以找到三种类型的区块数据。
2. 前一个区块的地址/哈希：这用于利用哈希值将第 i+1 个区块和第 i 个区块连接起来。简而言之，它指的是链中前一个（父）区块的哈希值。
3. 时间戳：时间戳是一种技术，用于验证区块中的信息，并为电子记录提供创建日期或时间。事件或文档可能通过其时间戳（一个显示生成时间的字符字符串）得到唯一标识。
4. Nonce：Nonce 仅使用一次。它是区块工作量证明的关键组成部分。如果它小于或等于当前目标，则会与实时目标进行比较。在人们挖掘、测试和拒绝每秒大量的 Nonce 之前，他们不会判定有价值的 Nonce 是合法的。
5. Merkel 根：这种数据结构框架包含多个数据块。Merkle 树通过生成每个付款的电子指纹来存储区块中的每个付款。用户可以使用它来确定一笔交易是否有资格包含在区块中。

区块链的架构和结构

从根本上说，区块链是一个分布式、独立且不可变的账本，由许多区块组成，每个区块包含一组数据。这些区块使用加密方法连接起来，形成一个历史数据链。区块链的结构旨在通过其分布式共识过程来确保信息隐私，该过程由一组服务器组成，这些服务器就交易的有效性达成一致，然后再将它们添加到区块链中。

1. 区块

区块链上的区块由三个关键元素组成

• 头部包含数据，例如前一个区块的哈希值、日期以及在挖掘过程中使用的随机选择的整数。
• 数据部分包含存储在区块中的主要真实信息，包括付款和智能合约。
• 此外，哈希值构成一个特定的加密数字，代表整个区块用于验证目的。

2. 出块时间

出块时间是区块链中生成一个额外区块所需的时间。根据区块链的不同，出块时间可能从几秒钟到几分钟甚至几个小时不等。较短的出块时间可能导致更快的交易批准，但会增加冲突的风险，而较长的出块时间可能会增加支付批准所需的时间，但会降低冲突的可能性。

3. 硬分叉

“硬分叉”是区块链时间线上的永久中断，导致形成两条独立链。当区块链协议进行重大升级，但并非所有节点都同意该升级时，可能会发生这种情况。硬分叉需要网络用户达成共识来解决，可能会分割现有硬币或创建新硬币。

4. 去中心化

区块链技术的主要方面是其去中心化的性质。在去中心化区块链中，没有任何一个中央权威可以控制网络。决策权由网络中的节点共享，这些节点以去中心化的方式协作验证和同意应上传到区块链的交易。区块链技术的去中心化结构有助于提高安全性、信任度和透明度。它还减少了对单一故障点的依赖以及欺诈性数据收集的可能性。

5. 最终性

在区块链中，最终性是指交易的不可撤销确认。当一笔交易被添加到区块并由网络确认后，该区块就变得不可更改且不可逆。通过保证数据完整性和防止双重支出，这一特性在区块链类型和耐久性方面提供了高度的安全性和信任。

6. 开放性

由于区块链技术是开放的，任何想要加入网络的人都可以使用区块链。这意味着任何理解共识标准的人都可以注册网络、验证交易并向区块链添加更多区块。开放性鼓励参与、透明度和创新，因为它允许来自各种利益相关者的参与。

7. 公有区块链

由于这种类型的区块链是公众可访问的，因此任何人都可以注册网络并参与共识构建和交易操作。由于每笔交易都是公开记录的，因此公有区块链是透明的。