Alles, was Sie über Blockchain-Architektur wissen müssen

Dieser Blog über Blockchain-Architektur befasst sich mit den Kernkomponenten der Blockchain - Transaktionen, Blöcke, P2P-Netzwerk, Konsensalgorithmus, Arbeitsnachweis.

Warum heißt es Blockchain ? - Nun, das liegt daran, dass die Transaktionsdaten in Blöcken gespeichert werden, die zu einer Kette miteinander verbunden sind. Mit zunehmender Anzahl von Transaktionen wächst auch die Größe der Blockchain. Um ein klareres Verständnis dieser herrlichen Erfindung zu erhalten, lassen Sie uns ihre Architektur diskutieren. T.Die architektonischen Komponenten wurden von verschiedenen Unternehmen verallgemeinert und anschließend modifiziert, was zu verschiedenen Blockchain-Projekten wie Bitcoin führte. Äther , Hyperledger usw.In diesem Blog werden wir zur Vereinfachung die Bitcoin-Blockchain-Architektur diskutieren.

Unten finden Sie eine Liste der Architekturkomponenten:



Lassen Sie uns vor der Erörterung der Architektur einige Dinge klarstellen:

  • Die Blockchain ist nicht Bitcoin Blockchain ist die Technologie dahinter Bitcoin .
  • Bitcoin ist das digitale Token oder Blockchain ist das Hauptbuch, um die Transaktionen dieser digitalen Token zu verfolgen.
  • Bitcoin ohne Blockchain ist nicht möglich, aber Sie können Blockchain ohne Bitcoin haben.

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Transaktion

Transaktionensind die kleinsten Bausteine ​​eines Blockchain-Systems.Sie bestehen normalerweise aus einer Empfängeradresse, einer Absenderadresse und einem Wert. Es ähnelt einer Standard-Kreditkartenabrechnung.Der Eigentümer überträgt den Wert, indem er den durch Hinzufügen der vorherigen Transaktion und des öffentlichen Schlüssels des Empfängers erzeugten Hash digital signiert.

Die Transaktion wird dann öffentlich dem Netzwerk und allen bekannt gegebenKnotenHalten Sie unabhängig eine eigene Kopie der Blockchain bereit, und der aktuell bekannte „Status“ wird berechnet, indem jede Transaktion in der Reihenfolge verarbeitet wird, in der sie in der Blockchain angezeigt wirdblockchain.Transaktionen werden gebündelt und in Form eines Blocks an jeden Knoten übermittelt. Neue Transaktionen werden im gesamten Netzwerk verteiltunabhängig verifiziert und 'verarbeitet'von jedem Knoten.Jede Transaktion wird mit einem Zeitstempel versehen und in einem Block gesammelt.

Block

Blockenthält die Informationen als Blockheader und Transaktionen. Blöcke sind Datenstrukturen, deren Zweck darin besteht, Transaktionssätze zu bündeln, und die auf alle Knoten im Netzwerk repliziert werden. Blöcke in Blockchain werden von erstelltMinenarbeiter.Bergbauist der Prozess zum Erstellen eines gültigen Blocks, der vom Rest des Netzwerks akzeptiert wird. Knoten nehmen ausstehende Transaktionen entgegen, überprüfen, ob sie kryptografisch korrekt sind, und verpacken sie in Blöcke, die in der Blockchain gespeichert werden sollen.Blockheaderist die Metadaten, die bei der Überprüfung der helfenGültigkeit eines Blocks. Der Inhalt von Blockmetadaten ist in der folgenden Abbildung dargestellt

Der Rest eines Blocks enthält Transaktionen. Abhängig von der Wahl eines Miners kann es sich um eine beliebige Anzahl von Transaktionen handeln, die in einem Block gebündelt sind.

Arten von Blöcken

  1. Die meisten Blöcke erweitern einfach die aktuelle Hauptblockkette, die auch die längste Kette im Netzwerk ist. Diese Blöcke werden aufgerufen 'Hauptzweigblöcke' .
  2. Einige Blöcke verweisen auf einen übergeordneten Block, der sich nicht in der längsten Blockchain befindet. Diese Blöcke werden aufgerufen 'Seitenzweigblöcke' .
  3. Einige Blöcke verweisen auf einen übergeordneten Block, der dem Knoten, der den Block verarbeitet, nicht bekannt ist. Diese nennt man 'Waisenblöcke' .

Seitenzweigblöcke sind derzeit möglicherweise nicht Teil des Hauptzweigs. Wenn jedoch mehr Blöcke abgebaut werden, die auf sie als übergeordnetes Element verweisen, besteht die Möglichkeit, dass ein bestimmter Seitenzweig vorhanden istumstrukturiertin den Hauptzweig. Dies bringt das Konzept vonGabeln.

P2P-Netzwerk

Die Blockchain ist aPeer-To-Peer(P2P) -Netzwerk, das am IP-Protokoll arbeitet. Ein P2P-Netzwerk ist eine flache Topologie ohne zentralen Knoten. Alle Knoten stellen gleichermaßen Dienste bereit und können diese nutzen, während sie über einen Konsensalgorithmus zusammenarbeiten.Peers tragen zur Rechenleistung und zum Speicher bei, die für die Instandhaltung des Netzwerks erforderlich sind. P2P-Netzwerke sind im Allgemeinen sicherer, da sie keinen einzigen Angriffs- oder Ausfallpunkt haben, wie im Fall eines zentralisierten Netzwerks.Ein Blockchain-Netzwerk kann sowohl ein berechtigungsbasiertes Netzwerk als auch ein berechtigungsloses Netzwerk sein. EINohne ErlaubnisDas Netzwerk wird auch als öffentliche Blockchain bezeichnet, da jeder dem Netzwerk beitreten kann, während eine berechtigungsbasierte Blockchain als Konsortialblockchain bezeichnet wird. EINBerechtigungsbasiertBlockchain oder private Blockchain erfordern eine Vorabprüfung der Teilnehmer innerhalb des Netzwerks, und diese Parteien sind normalerweise einander bekannt.In einer typischen Blockchain-Architektur verwaltet jeder einzelne Knoten in einem Netzwerk eine lokale Kopie der Blockchain. Die Dezentralisierung der Blockchain-Architektur ist das einzige Verdienst des P2P-Netzwerks, auf dem sie aufgebaut ist.

Konsensalgorithmus

Die Art und Weise, wie alle diese Kopien eines einzelnen Ledgers synchronisiert werden, beruht auf einem Konsensalgorithmus. Der Konsensmechanismus stellt sicher, dass jede lokale Kopie, über die jede einzelne Partei verfügt, miteinander konsistent ist und die aktuellste ist. Die Kopien, die jeder einzelne Knoten hat, sind identisch oder ähnlich zueinander. Es könnte wohl festgestellt werden, dass der Konsensalgorithmus den Kern jeder Blockchain-Architektur bildet.Einige der Konsensalgorithmen werden unten diskutiert:

Arbeitsnachweis (POW)

Es beinhaltet das Lösen eines rechnerisch herausfordernden Puzzles, um neue Blöcke im Blockchain-Netzwerk zu erstellen. Im Grunde geht es darum, die Zeichenfolge zu erraten, die einen 256-Bit-Hash erzeugt, der vom beliebten Hashing-Algorithmus SHA256 erzeugt wird. Die Tatsache, dass Hashing-Algorithmen irreversibel sind, ist die Grundpfeiler eines solchen Ansatzes zur Konsensfindung. Da jemand eine Million Vermutungen anstellen muss, um den Hash zu überprüfen, erhält der Prozess den Namen 'Proof-of-Work'.

Nachweis des Einsatzes (POS)

In diesem Fall werden Knoten als Validatoren bezeichnet. Sie validieren die Transaktionen, um Transaktionsgebühren zu verdienen. Die Knoten werden zufällig ausgewählt, um die Blöcke zu validieren, und die Wahrscheinlichkeit dieser zufälligen Auswahl hängt von der Höhe des Einsatzes ab, den ein bestimmter Knoten hat.

Vereinfachte byzantinische Fehlertoleranz (SBFT)

Hier beinhaltet die Grundidee einen einzelnen Validator, der die vorgeschlagenen Transaktionen bündelt und einen neuen Block bildet. Hier ist der Validator eine bekannte Partei, da die Berechtigung auf dem Hauptbuch basiert. Der Konsens wird durch eine minimale Anzahl anderer Knoten im Netzwerk erreicht, die den neuen Block korrigieren.

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