组成区块链基础运算功能的组织架构内容？

随着互联网的都不发展，消费者对区块链技术和数字虚拟货币的认知程度也在不断的提高。今天，我们就一起来了解一下区块链技术的基础运算方法都有哪些结构构成的。下面java课程就一起来了解一下具体情况吧。

构成计算技术的基本元素是存储、处理和通信。大型主机、PC、移动设备和云服务都以各自的方式展现这些元素。各个元素之内还有专门的构件块来分配资源。

本文聚焦于区块链的大框架：介绍区块链中各个计算元素的模块以及各个模块的一些实现案例，偏向概论而非详解。

区块链的组成模块

以下是去中心化技术中各个计算元素的构件块：

存储：代币存储、数据库、文件系统/blob

处理：有状态的业务逻辑、无状态的业务逻辑、高性能计算

通信：数据、价值和状态的连接网络

存储

作为基本计算元素，存储部分包含了以下构件块。

代币存储。代币是价值的存储媒介(例如资产、证券等)，价值可以是比特币、航空里程或是数字作品的版权。代币存储系统的主要作用是发放和传输代币(有多种变体)，同时防止多重支付之类的事件发生。

比特币和Zcash是两大“纯净”的、只关注代币本身的系统。以太坊则开始将代币用于各种服务，以实现其充当全球计算中心的理想。这些例子中代币被用作运营整个网络架构的内部激励。

还有些代币不是网络用来推动自身运行的内部工具，而是用做更高级别网络的激励，但它们的代币实际上是存储在底层架构中的。一个例子是像Golem这样的ERC20代币，运行在以太坊网络层上。另一个例子是Envoke的IP授权代币，运行在IPDB网络层上。

数据库。数据库专门用来存储结构化的元数据，例如数据表(关系型数据库)、文档存储(例如JSON)、键值存储、时间序列或图数据库。数据库可以使用SQL这样的查询快速检索数据。

传统的分布式(但中心化)数据库如MongoDB和Cassandra通常会存储数百TB甚至PB级的数据，性能可达到每秒百万次写入。

SQL这样的查询语言是很强大的，因为它将实现与规范区分开来，这样就不会绑定在某个具体的应用上。SQL已经作为标准应用了数十年，所以同一个数据库系统可以用在很多不同的行业中。

换言之，要在比特币之外讨论一般性，不一定要拿图灵完备性说事。你只需要一个数据库就够了，这样既简洁又方便扩展。有些时候图灵完备也是很有用的，我们将在“去中心化处理”一节具体讨论。

BigchainDB是去中心化的数据库软件，是专门的文档存储系统。它基于MongoDB(或RethinkDB)，继承了后者的查询和扩展逻辑。但它也具备了区块链的特征，诸如去中心化控制、防篡改和代币支持。IPDB是BigchainDB的一个受监管的公开实例。

在区块链领域，也可以说IOTA是一个时间序列数据库。

文件系统/blob数据存储。这些系统以目录和文件的层级结构来存储大文件(、音乐、大数据集)。

IPFS和Tahoe-LAFS是去中心化的文件系统，包含去中心化或中心化的blob存储。FileCoin、Storj、Sia和Tieron是去中心化的blob存储系统，古老而出色的BitTorrent也是如此，虽然后者使用的是p2p体系而非代币。以太坊Swarm、Dat、Swarm-JS基本上都支持上述两种方式。

数据市场。这种系统将数据所有者(比如企业)与数据使用者(比如AI创业公司)连接在一起。它们位于数据库与文件系统的上层，但依旧是核心架构，因为数不清的需要数据的应用(例如AI)都依赖这类服务。Ocean就是协议和网络的一个例子，可以基于它创建数据市场。还有一些特定应用的数据市场：EnigmaCatalyst用于加密市场，Datum用于私人数据，DataBrokerDAO则用于物联网数据流。

处理

接下来讨论处理这个基本计算元素。

“智能合约”系统，通常指的是以去中心化形式处理数据的系统[3]。它其实有两个属性完全不同的子集：无状态(组合式)业务逻辑和有状态(顺序式)业务逻辑。无状态和有状态在复杂性、可验证性等方面差异巨大。三种去中心化的处理模块是高性能计算(HPC)。

无状态(组合式)业务逻辑。这是一种任意逻辑，不在内部保留状态。用电子工程术语来说，它可以理解为组合式数字逻辑电路。这一逻辑可以表现为真值表、逻辑示意图、或者带条件语句的代码(if/then、and、or、not等判断的组合)。因为它们没有状态，很容易验证大型无状态智能合约，从而创建大型可验证的安全系统。N个输入和一个输出需要O(2^N)个计算来验证。

跨账本协议(ILP)包含crypto-conditions(CC)协议，以便清楚地标出组合电路。CC很好理解，因为它通过IETF成为了互联网标准，而ILP则在各种中心和去中心化的支付网络(例如超过75家银行使用的瑞波)中广泛应用。CC有很多独立实现的版本，包括JavaScript、Python、Java等。BigchainDB、瑞波等系统也用CC，用以支持组合式业务逻辑/智能合约。

其实，和两位名校博士一起聊天的感觉（两位博士都是哥伦比亚大学的客座教授）就像和两位小哥哥聊天的感觉一样，哈哈。
和两位博士的采访就在标准链杭州分部举行，从照片来看有种高级会所的感觉，一个优雅幽静的喝茶聊天的地方。其实杭州分部真的是办公场地，且租金比杭州大部分写字楼都要低。
两位博士在采访中透露，标准链完整配套的主网，以及挖矿（共享计算）的功能都即将在近期上线，可以期待一下！
采访完，张磊博士就去办公室接着搞研究了。两位博士都在全职为标准链工作。真的，团队在做事！
小龟：张博士是什么时候回国的？
张磊： 上个月18号。
小龟：李博士是什么时候回来的？
李崇： 我是上个月28号到的上海。
小龟：我看你们最近办了好多高校活动。
张磊： 对，还要继续。
小龟：你们之前来中国办过这种活动吗？
李崇： 没有，这是第一次。
张磊： 这是我第一次来杭州。
小龟：李博士、张博士和金总是怎么认识的？
张磊： 通过杨博士认识的，杨博士是我们以前在高通的同事。
李崇：杨博士给我们洗的脑。
张磊： 培植信仰。
小龟：对，你们这次回国觉得国内的区块链跟国外区块链有什么区别？
张磊： 最大的印象是这边炒币的比国外更多一些。
小龟：你们在哥伦比亚大学还有开区块链的课程？
张磊： 对，我们一起教这门课程。一年两学期，一学期教人工智能，另外一学期教区块链。 去年9月份刚开设的，哥伦比亚大学第一门区块链的课程。
小龟：在学校受欢迎程度高吗？
张磊： 人还是蛮多的，我们这个课大概将近90个人。这在一般的研究生课程里边算是很多了。
李崇： 一般美国的研究生课程，二三十个人的算比较正常，还有一些可能十几个人，甚至还有个位数。
张磊： 我们主要还是从理论出发，把区块链的技术特点及技术本质，传授给学生。
小龟：张博士擅长的领域是共识机制？
张磊： 在我们标准里边，我主要负责共识机制这一块。
小龟：共识机制是包括？
张磊： 我们常说的区块链，其实就是分布式账本技术。分布式系统的灵魂就是共识。这么多人在系统里边，本来互不信任的。但最后，大家可以互相协作，把这个系统变成一个相互信任的系统。这个就需要靠共识。
PoW、PoS、DPoS这些都是共识。 我们标准链用的是基于DAG结构的共识的算法。
小龟：李博士擅长的是哪块？我看介绍是分布式，我不懂是什么。
李崇： 分布式计算或者共享计算，也是我们现在基于标准链底层结构做的偏应用的产品，再过一两个月就要上线了。
你可以理解它为像共享单车一样的共享经济。共享经济的核心，就是把大家闲置的资源进一步优化给需要的人用。我们想把这个概念拓展到计算领域。
我们家里都有电脑或者是笔记本，它们大部分时候是闲置的。现在很多人需要计算算力的时候都会去使用如阿里云、亚马逊这样的云服务，但是这个成本非常高。
一方面是大家对大算力有需求，以及昂贵的云计算服务，但另一方面是，全球每时每刻都有无数的算力资源都是闲置的。
所以，我们建立了一个这样的平台，把全球范围内所有闲置的计算算力都汇聚在一起，把几千万甚至是上亿的机器放在一起，但是成本可以做到很低很低。
把这个平台搭建起来就需要用到分布式计算技术。区块链作为底层技术，可以解决系统安全问题以及跨境转账等问题。 而在标准链这个平台上，大家可以租任何电脑，支付给提供计算能力的人CZR。
小龟：你们好像还有另外一个博士。
李崇： 杨博士还在美国坚守阵地。
小龟：大家好像都是做不同的方向，但是怎么配合呢？
张磊： 我们大概的分工是，我负责底层的共识，共识是区块链的灵魂。标准链最后的核心是构造一个虚拟的超级计算机。
李博士现在做的是超级计算机里最大的应用，就是计算，怎么把一个人的计算分配给其他人使用。
杨博士应该就算提纲掣领吧，从生态的角度，从项目的进度，来管理标准链。
小龟：哦，杨博士是领导。
李崇+张磊： 对，杨博士是领导。
小龟：两位博士好像都不怎么关心外界币价的变化，但真的是这样吗？
李崇： 我要天天关心币价的变化，我变成炒币的了。首先炒币不是我的人生追求。
小龟：那你的人生追求是什么？
李崇： 做点好东西出来，不是赚钱。 我要想赚钱，也不会去搞学术了。搞学术的人都不赚钱，搞学术的人就追求一些自己觉得比较有意义的东西。当然前提要解决温饱。
第二个，我觉得现在关注币价太早了，因为现在它没有支撑，大家都在画大饼，炒来炒去，完全没有意义。
我觉得踏踏实实先做技术，有了技术支撑了，币价自然而然就起来了。
小龟：现在市场渐渐有点起色了，再往前几个月的熊市对你们真的没有影响吗？
李崇： 没有，对金总有点影响。
小龟：你们为什么会选择标准链呢？
李崇： 你得问杨博士，杨博士天天给我们洗脑。
小龟：杨博士洗脑成功了。
李崇： 光看数字货币，我们一点兴趣都没有。我们想研究技术，标准链是一个很好的平台，所以我们就跟着杨博士一起，三个人从高通一起退出来做这个事情。
张磊： 当时杨博士也给我们介绍了国内杭州团队的情况。我觉得我们的出发点都是一样的，就是把事情做好。道同了就可以一起安心地做点事情。
小龟：你们现在美国团队有多少人？
李崇： 加在一起六七个，有一些做运营做市场。
小龟：技术主要是你们三个吗？
张磊： 对，技术除了我们三个之外，还有杭州的同事。我们也会和一些大学合作，特别是哥伦比亚大学的教授和学生，暑期也会有学生来实习。
小龟：我想跟张博士聊一下共识的问题。先讲一下，标准链到底是做什么的？
张磊： 我们的想法是把具有一定智能的物联网设备连接起来，构成一个庞大的超级计算机。比如，算力分享平台就是其中的一个应用。这也是我们当时做标准链的初衷，利用区块链技术实现真正的万物互联。
小龟：你们一开始做的标准链和现在标准链有什么变化吗？
张磊： 变化肯定有，但是初衷没有变，初衷是通过更有效更安全的方式实现万物互联。
小龟：张博士认为DAG不是区块链？
张磊： DAG是区块链，我不认同这样的说法。DAG它叫有向无环图，本质就是一种数据结构。
李崇： 区块链本身也是一个数据结构。它们两个是不同的数据结构，是并列的关系，并不是谁属于谁，完全是A和B 的关系。
小龟：好像做DAG的还有IOTA等。
张磊： IOTA是针对物联网的第一个项目，我觉得它蛮成功的，不管从想法还是从实现方法来看，都是一个很不错的项目。
但是它有自己的局限性，我在哥伦比亚大学跟学生上课的时候也讲过这个项目。
小龟：它有什么局限性？
张磊： 现在这个系统它是一种基于PoW的共识
小龟：为什么它是基于PoW的？
张磊： 它每发一个交易，都需要引用前面两笔交易，发送的时候还是需要做工作量证明，才能把交易放到DAG结构中去。但是它的PoW跟比特币的区块链相比，工作量没那么大。
小龟：它要异步传输和确认，是吗？
张磊： 异步传输和确认？
小龟：不是像比特币一样，十分钟打包，然后一起再确认。
李崇： 没有，它是随时的，来了就连上。
张磊： 它是无区块的DAG，它把交易连起来，没有区块的概念。
小龟：标准链的DAG是什么？
张磊： 我们也是无区块的DAG，我们也把交易连起来，但是我们的交易不是像IOTA这么做的。共识算法是有区别的，IOTA它相当于是把区块链里面的区块变成交易，然后把所有的量级变小。IOTA是一个基于交易的DAG，没有区块的概念。
但它的局限性是，难度很难设置。 如果难度设置得太难，一个很小的传感器如果想发交易，电池一会儿就用光了。但如果设置得太小，安全性就有问题。
有人通过计算和分析，现在购买七台蚂蚁矿机就可以攻击IOTA网络。
小龟：现在就可以？
张磊： 现在就可以。因为它网络里没有那么多设备，所以它的算力不是很强。如果你有7台蚂蚁矿机，你的算力就比它强。
小龟：我想起来了，好像使用它的人越多，安全性才越高，所以起点的时候，如果比较少人用就比较容易被攻击。
张磊： 你说的很准确。
POW的机制，它有一定的问题，因为它没有交易费，纯靠PoW来发交易。作恶的人可以无成本地发无数的交易，把你网络堵塞掉。PoW的难度很难设置，不能设太难，也不能太简单。
第二个问题，网络在增长的过程中，怎么让网络用户越来越多。在开始，安全性会有隐患，IOTA现在有网络协调员，这被很多人诟病。我认为也是它局限性之一。
网络协调员认为是对的东西，它就永远是对的，不可能把它撤掉。别人就觉得你是中心化的。当然IOTA，它们现在也想把这个东西拿掉。
这是我认为它两个比较大的局限性。
李崇：再一个它现在不支持智能合约，是吧？
张磊： 它现在暂时还不支持智能合约，但是他们的研究方向里包含对智能合约的研究。
李崇： 标准链上线之后支持智能合约的。
张磊： 对，我们是支持智能合约的。
小龟：标准链的DAG结构跟他们有什么区别？
张磊： 我们是属于同一类的，是基于交易的DAG结构。
对于物联网来说，这是一个比较合理的选择。因为如果有区块，就需要打包收交易费。物联网设备，不管是数据的传输，还是交易的传输，可能额度都很小，多属高频小额交易。
一旦你付不起交易费，就没人会把你的交易打包进去，这就很存在很多问题了。
所以最好不要有矿工这样的概念出现。没有矿工，支付少额甚至0交易费，你的交易发到网络里可以被其他节点收到且确认。
我们不是通过挖矿这种机制来确认交易的，我们的共识方法是一种叫R-DAG的结构。我们的DAG结构有一定的规则的，不像IOTA从每个交易出发，看上去都是一样的，每个交易连两个交易。我们的整个DAG结构是有一定的规则的。
小龟：有一定规则的随机的？
张磊： 有随机在里边，但是它有一定的规则。
李崇： 不是完全随机的，给你一定的规则，你要按照那个规则去做一些随机，你可以大概这么理解。
张磊： 具体而言就是我们把网络给整个分层了，一是交易层，一是共识层。在共识层，EOS及很多项目都有见证人的概念。比如我们有一批见证人，通过这些见证人在共识层进行虚拟的协商达成一种共识，然后共识可以应用到下面的数据层或者叫交易层。
那么，你在里面的交易也会一笔一笔的确认，见证人也可以不停地轮换。
小龟：好像听说你们也可以挖矿，还有矿机？
张磊： 不，我们的挖矿最后是想把所有的设备都连起来，变成一个大的计算机。变成大的计算机之后，挖矿就可以理解为提供服务。
李崇： 生态搭起来之后，相当于一个社会一样，人类社会有需求，就有提供服务的。提供服务的那些人，我们就可以把他称为矿工，因为他提供了服务，就会收到CZR。
小龟：你们挖矿是怎么玩的？是专门设计有矿机吗？还是任意设备都可以？
李崇： 基于不同的应用和服务。假设你现在把你的笔记本算力提供出来，你就可以被认为是我们生态里的一个矿工，假如有人使用你的笔记本算力，就可以会收到对应的CZR作为奖励。
小龟：目前标准链的网络可以提供哪些服务？
李崇： 现在我们自己在做的服务是共享算力，之后我们还要做分布式存储，整个生态做大了之后，万物互联的场景比如智能家居等都可以成为标准链的应用场景。
张磊： 比如车联网中的司机，可以把他的驾驶行为以及所有的数据都集中起来，放到区块链上。如果有人对司机的数据感兴趣，他可以从区块链上把司机的数据买过去，而司机作为数据提供方，可以得到相应的报酬。这其实也是挖矿，通过提供的服务，得到对应链上代币的回报，这就是广义的挖矿概念。
小龟：可以给标准链挖矿的设备，不是专有的设备。
张磊： 对，不是专有设备。
李崇： 你的笔记本就可以作为矿机贡献出来。
小龟：它不会像比特币一样发展成军备竞赛。
李崇： 不会。我们这个严格来说不叫挖矿，只不过因为大家都知道矿工挖矿这个概念，我们就沿用这个概念而已，但本质已经不是挖矿了。
小龟：普通人可以通过这个赚钱吗？
张磊： 可以啊。
李崇： 就像我刚才说的，你把你家里闲置的电脑贡献出来，如果有人用你的电脑，你就会收到对应的奖励。
小龟：比如一台普通性能的电脑，它可以一天挖多少币？
李崇： 这个现在不好说，由市场决定。
小龟：这个功能已经推出了吗？
李崇： 现在demo已经有了，再过一两个月就能正式上线了，到时候也欢迎你把你的电脑贡献出来，赚一些CZR。
小龟：我看到有一个说是PoP共识算法，这个是什么意思？
李崇： Proof of Participation
张磊： 就参与度。严格上来说不能叫共识算法，应该叫激励机制。
我们主要看贡献度，我可以贡献我的计算能力帮别人解决计算上的问题。你也可以把你的硬盘贡献出来帮别人做分布式存储。
PoP就是看你贡献了多少,贡献了多少就拿到多少回报。它是一种基于参与度，基于贡献度的激励机制。
小龟：我理解了，那标准链在接下来的计划是什么？在开发方面的计划。
张磊： 我们的主链一直在内测。
小龟：主链还没上线。
张磊： 我们其实已经上了，但是没有公开。
李崇： 我们年初的时候上的，但它不是一个whole package。所谓的whole package，就是对应的钱包、浏览器、API、SDK等都有。有人要在我们上面开发东西，你得给他提供开发环境。大概再过个把月可以上线。

张磊： 就这个月底好像。
小龟：接下来呢？
李崇： 不断完善技术，把配套的基础设施建好，激发Developer参与生态。
小龟：那你们在公链的架构上有什么特别之处吗？
李崇： 我们不想做一个one solution for all。我们主要集中intelligent IOT，智能硬件这个领域，在这个领域我们要做到最好！
小龟：物联网本身发展的进展是什么状态？
李崇： 它也处于一个发展的早期。
张磊： 其实物联网这个概念提出
李崇： 有年头了，但技术上发展……
小龟：我记得我读书的时候就有这个概念。
李崇： 对，它概念很早，但这个体系太大了，它不是一项技术就能解决的，要好多技术堆在一起才能建立起物联网。5G也是为了建立这样的物联网，但5G 只是所有物联网里面其中一项技术。
小龟：那感觉标准链还要再做很久啊。
李崇： 就是要一直做下去的啊，苹果做智能手机做了十几二十年了，不还在做吗？
张磊： 这个东西不可能现在提出就完了。
李崇： 一直是一种进化，要越做越好，就像你现在用的苹果手机，第一个苹果手机最早十年前出来的，你现在看看第一代苹果手机和现在的苹果手机差距有多大！其实标准链也是一样的。
小龟：在应用的拓展方面是不是还挺难的？
李崇： 起步肯定是很难的。
小龟：你们现在有合作伙伴了吗？
张磊： 有一些。
小龟：那举个例子呗！
李崇： 反正我们有一些合作伙伴，时机合适的时候可以说。
小龟：两位博士有什么特别想跟社区里的同学说的吗？
张磊： 大家可以关注一下CZR。
小龟：那你们自己有囤吗？
李崇： 有的啊，我的钱包现在只有一种币，就是CZR。真的，你不信我可以给你看看。
张磊： 可以多关注一下标准链，这个项目还是很有前途的。
小龟：为什么这么有信心呢？
李崇： 因为我们在做这个事情。
张磊： 我们对我们自己做的事情都没有信心，那还做什么。
小龟：你们平常花在标准链上的精力大概是多少？
李崇： 现在是百分百啊，这就是我们的工作。
张磊： 我现在每天十六个小时工作。基本上从早上九点到凌晨两点，除了吃饭睡觉外都在工作。
小龟：那你比我努力多了，我现在睡的晚，起的也稍微晚一点。

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