区块链的数据结构_区块链

区块链的基本概念

区块链的基础技术架构

常见概念

区块链网络

区块链去中心化的特点

区块链数据结构

数据区块

区块头

区块体

链式结构

Merkle树

根节点

叶节点

中间节点

默克尔树结构特点

默克尔树应用场景

区块链的基本概念

什么是区块链

1. 狭义上讲：区块链是一种将数据区块按时间顺序相连的链式、不可篡改和不可伪造的分布式账本。

2. 广义上讲：区块链是一种按照时间顺序将若干数据区块相连的链式、无中心、不可篡改、不可伪造、集体维护、全程留下痕迹、交易可以追溯的分布式账本（数据库）。

每一个 “数据区块” 记录了一组交易状态信息；

“分布式” 是指在一个对等网络（P2P网络）中，各个节点通过平等的相互传递信息来通信和协调行动；

“账本” 是一个非关系型数据库，即NoSQL数据库。

3. 本质上：区块链是一个建立在P2P网络上的分布式数据库。

综述：区块链使用密码技术链接，由共识确认的，按时间顺序追加的分布式账本。

使用加密技术、共识机制、按时序排列的分布式账本

区块链的基础技术架构

数据层：区块数据、链式结构、数据签名、哈希函数、Merkle Tree、非对称加密

网络层：P2P、传播、验证

共识层：PoS/PoＷ、Paxos、DPOS、Raft、Vrr

激励层：发行机制、分配机制

合约层：脚本代码、算法机制、智能合约

应用层：买卖、账务、存储、合约

常见概念

IPFS、Defi、全节点、DAO、矿工、POS、POW、Merkle Tree、NFT、Fabric、波卡、哈希、公有链、DApp、链游等。

区块链网络

由P2P网络、公钥体制、共识机制和智能合约等技术所构建的区块链网络结构，事实上已经构建了一个全新的技术架构，这个技术架构具有相应的功能层次模型，作为一种崭新的技术架构，它已经开始成为新一代互联网的基础设施，能够解决以前的技术架构解决不了的社会问题。

区块链去中心化的特点

开放性：任何人可加入进来，不需要申请等 *** 作流程（非许可式）

自治性：共同维护

安全性：数据不可篡改

匿名性：交易匿名，但不利于监管

区块链数据结构

区块链是一种电子化数据的存储方法。数据是以区块的形式出现的，这些区块都链接在了一起，为其内部数据赋予了不可变性。

当一个数据块被链接到了这条链上，其内部数据就再也无法更改了。一旦某个区块被添加到了链上，里面的数据对任何人都是公开可见的。这项技术具有非凡的革新意义，可以用来记录我们能想到的几乎所有数据（例如产权、身份、余额、病历等等），同时不存在被篡改记录的风险。区块链是一种存储数据且保证数据不被篡改的方法。这听上去不错，不过随之而来的问题是我们是怎么实现这样的技术的呢？

数据区块

下面是三个区块，每个区块都存有一些交易数据，这没什么特别的，就好比是3个独立的word文档，里面描述了交易的内容和余额变化情况。文档1会按照顺序从第1笔交易开始记录，直到数据量达到1MB为止，之后的交易会记录在文档2中，直到数据量达到1MB为止，以此类推。这些文档就是数据块，它们一个接着一个连接在一起。

一个区块分成2部分：区块头和区块体

区块头

区块头占80个字节，包含6个字段：

字段	大小（字节）	说明
父区块哈希值	32	记录该区块的上一个区块的Hash值
版本号	4	记录了区块头的版本号，用于跟踪软件/协议的更新
时间戳	4	记录了该区块的创建时间戳
难度	4	记录了该区块链工作量证明的难度目标
随机数(nonce)	4	记录用于证明工作量的计算参数
默克尔根	32	记录该区块中交易的merkle树根的