捕获科技带你熟知:区块链技术理念与工作流程

2019-08-20

现阶段区块链技术已经如火如荼的应用到各个行业中,与我们生活息息相关。下面广州区块链技术开发公司捕获科技将对区块链技术中的技术理念和工作流程做一个简单的介绍。

区块链的技术理念
通过区块链的概念我们知道,区块链在本质上来说就是一种记账方法,当然它并不是通过人来记账的,而是通过一种软件,我暂且称它为区块链客户端。他们运行于不同的设备上,彼此之间独立工作。通常我们把运行中的客户端成为“节点”。所有的节点都在一个互通的网络中,在网络中,一旦有什么交易发生,消息就会马上广播传遍给每个节点。在区块链软件的结构中,这中互相通信的功能成为“网络路由”。

在这个网络中,每个节点都维持着自己的账本,账本记录着网络中每一笔账务。具体是什么样的账务呢?这得看具体是什么样的功能网络。区块链技术属于一种技术方法,可以用来实现不同的业务功能,例如小到日常记账,大到各种复杂的商业合约等等。那么网络中的记账需要保持一致,所用的方法就是大家遵守一个规则,通过规则选出记账的节点。那么这种规则就成为“共识算法”。

在有些系统中,会考虑到通过规则选出的节点这个过程中所付出的劳动,毕竟这个节点需要通过不断得通过“工作证明”来取得记账权,还是挺辛苦的。于是会设计一种激励机制,负责打包数据以及广播的那个节点可以获得系统的奖励。那么大家都会很积极地去争取那种奖励。有些区块链系统会设计一种带竞争的机制,让各个节点去抢夺,谁能抢到这个机会就能获得数据打包的权利并且获得这笔奖励,这种情况下我们会形象地将这个竞争的过程称为“挖矿”。

那么,话又说回来了,我们将一个个运行客户端成为节点,那到底怎么标记不同的使用者呢?也是通过用户注册吗?其实不然,在区块链系统中,是通过一种密码算法来实现的,具体来说是通过一种叫公开秘钥算法的机制来实现的。我们知道对于一种密码算法来说,无论算法过程是什么样的,都会有一个秘钥,而公开秘钥算法拥有一对秘钥,是彼此配合使用的,可以相互用来加密和解密的。其中一种叫公钥,另一种叫私钥,公钥可以公开给别人,私钥要自己保存好。在区块链中,公钥是用来用户识别身份的。

那么两种秘钥是如何配合工作的?我来简单说明一下:用公钥加密的数据必须使用对应的私钥来解密,而使用私钥加密的(通常称为“签名”)的数据必须用对应的攻牙来解密。举个例子,张三要发给李四一张支票,那么怎么传送过去呢?直接发送过去,那么支票中的数据必然会被全网的其他的节点都知晓,这个处于安全性考虑肯定是不允许的。于是张三在支票上用李四的公钥加了密,然后再签上自己的名字(使用自己的私钥签名),这样的话,即使其他人拿到这张支票也没用,因为只有李四拥有自己的私钥来能解开这张支票来使用。这种功能设计在区块链系统中称为“脚本系统”。

总结:现在我们知道了,区块链的技术理念其实就是大家共同来参与记账,通过一种规则(共识算法)不断地选出账务打包者,其他节点接受验证,并且每个用户都有一对秘钥表示自己,通过脚本系统的功能实现在公共网络中定向发送有价值的数据。

区块链的工作流程
区块链的应用有很多种,第一个应用区块链技术的软件就是比特币,到现在为止,出现了很多机遇区块链技术的衍生系统,比如闪电网络、公正通、以太坊、超级账本项目等。但是无论设么类型的应用,它们的工作方式或者说工作流程都是相似的,本质上他们都是同一种技术结构的产物。我们接下来说说区块链的工作流程。

我们先来看一个转账交易的流程。转账交易本质上就是发送一笔数据,这个数据可以表示为资产,也可以表示为订单或者其他形式的数据,我们看一下下面的图示:

在图中,我们可以看到,整个数据的发送过程还是比较简单的,数据发送出去后,会被打包进区块,然后广播出去给所有节点确认,确认没有问题后就写入给的本地区块链账本中,当网络中的大多数节点都确认写入后,确认没问题后就写入到各自的本地区块账本中,当网络中大部分的节点都确认写入后,这个转账交易就算完成了。

这个工作流程是具有代表性的,其他各种系统都是在这个基础上进行衍生和扩展的,如有些会增加身份认证功能,以确保只有符合身份的验证的用户才能发送数据,有些扩展交易数据的表达能力,不但能用表示一般的交易转账,还能表示更复杂的商业逻辑,各种应用很多,但是万变不离其中。

说一千道一万,整个区块链网络,就是大家一起共同来维护一份公立账本。注意,这个账本只是逻辑上的概念,每个节点各自都是独立维护自己账本数据的,而所谓的公共账本,就是说各自的账本要保持一致,保持一致的部分就是公共账本。区块链技术其实就是围绕如何保持数据的一致,如何让公共账本的数据不能被篡改来展开的,为了解决这些问题,区块链拥有一套自己技术栈,我们将在下篇文章中详细阐述区块链的技术栈。
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