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区块链架构与扩容方案-深入区块链的第一步

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区块链的层级架构概述 在深入探讨区块链的技术细节之前,我们首先应当了解区块链的基本结构。区块链大致可以被划分为三大核心层次:

Layer 0 层:

此层次的主要职能是解决区块链与现有网络结合时遇到的非共识性问题,这可以类比为网络数据传输的优化。目前,针对Layer 0的研究和开发尚处于起步阶段,涉及的项目相对较少。

Layer 1 层:

Layer 1 层涵盖了所有区块链的底层协议,核心职责在于确保安全、维护节点的共识规则以及构建账本架构。

Layer 2 层:

Layer 2 层涉及的是链上与链下的协议,主要负责处理链上链下的信息传输、智能合约的编写以及与之相关的应用功能。 在这三大核心层次的基础上,区块链架构进一步细分为七个子层。对于非技术用户而言,不必过分纠结于这些子层的具体细节,只需知晓区块链是由这些不同层面共同构建而成的即可。或许你会好奇,既然已经分为了三层,为何还要进一步细分?这是因为区块链技术尚处于幼年期,存在许多待解决的问题。通过将区块链分解为多个子层,我们能够更清晰地理解其架构,同时也有助于开发人员针对不同层面开发出改进区块链性能的“扩容方案”,例如针对共识层提出的“DPOS”机制、针对网络层提出的“分片技术”或针对数据层提出的“区块扩容”方案等。 扩容方案解析 接下来,我们来解释一下什么是“扩容方案”。扩容方案是指为了提升区块链交易速度并实现规模化所提出的各种解决方案。这些方案的目的都是为了解决区块链交易速度的瓶颈。 为了改善区块链的交易速度和规模,我们主要考虑以下两种解决方案:

将主链上的事务分割处理,例如分片技术(Sharding):

区块链的原始设计并未具备“可扩展性”,这意味着无论节点数量如何增加,都无法提升区块链处理交易的速度。以比特币为例,无论有多少人参与挖矿,区块的产生仍然保持每十分钟一次。 我们可以用一个简单的例子来说明这一点:假设区块链验证交易的过程就像每位学生的考卷都由学校的一位老师统一批改和记录。这种做法导致全校学生的考卷需要两周时间才能全部完成,效率极其低下。如果将考卷分成五份,由五位老师分别批改,审核速度可以提高五倍。 然而,如果每位老师都只负责批改特定班级的考卷,学生们就可能知道哪位老师会处理他们的考卷,从而产生潜在的舞弊风险。如何分配考卷以确保成绩的公正性,是这一方案需要解决的核心问题。

将主链上的事务转移到其他地方处理,例如侧链、子链:

想象一下,节假日时主要交通干道总是拥堵不堪,车速缓慢,回家的时间被大大延迟。如果能够开辟一条新的快速道路或高速公路,就可以有效缓解主干道的交通压力,提高平均车速。 通过上述方式,我们可以有效地提升区块链的性能,确保其在未来的发展中能够满足更广泛的应用需求。

标签: 数字货币