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文檔簡介
網(wǎng)絡層《區(qū)塊鏈基礎以及應用》BlockChain目錄01網(wǎng)絡層概述Networklayeroverview02P2P網(wǎng)絡Peer-to-peernetwork03數(shù)據(jù)傳播協(xié)議Datadisseminationprotocol04數(shù)據(jù)驗證機制Dataverificationmechanism05比特幣網(wǎng)絡Bitcoinnetwork06以太坊網(wǎng)絡Ethereumnetwork網(wǎng)絡層概述NetworklayeroverviewPart01網(wǎng)絡層概述
網(wǎng)絡層封裝了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的組網(wǎng)方式,消息傳播協(xié)議和數(shù)據(jù)驗證機制等要素。
網(wǎng)絡層的主要目的是實現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中節(jié)點之間的信息交流。網(wǎng)絡層主要通過P2P技術實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡的機制,網(wǎng)絡層包括P2P組網(wǎng)機制、數(shù)據(jù)傳播機制和數(shù)據(jù)驗證機制,因此區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個P2P(點對點)網(wǎng)絡,具備自動組網(wǎng)的機制,節(jié)點之間通過維護一個共同的區(qū)塊鏈結(jié)構來保持通信。每一個節(jié)點既接收信息,也產(chǎn)生信息。P2P網(wǎng)絡Peer-to-peernetworkPart02P2P網(wǎng)絡
P2P網(wǎng)絡主要功能包括實現(xiàn)網(wǎng)絡拓撲,交互共識協(xié)議信息以及廣播/接收交易和區(qū)塊信息等。一個新的節(jié)點依賴與種子節(jié)點的交互,實現(xiàn)網(wǎng)絡鄰居節(jié)點自動發(fā)現(xiàn)與組網(wǎng),形成去中心化網(wǎng)絡拓撲。數(shù)據(jù)傳播協(xié)議DatadisseminationprotocolPart03數(shù)據(jù)傳播協(xié)議
比特幣交易節(jié)點將新生成的交易數(shù)據(jù)向全網(wǎng)所有節(jié)點進行廣播。每個節(jié)點都將收集到的交易數(shù)據(jù)存儲到一個區(qū)塊中。每個節(jié)點基于自身算力在區(qū)塊中找到一個具有足夠難度的工作量證明。當節(jié)點找到區(qū)塊的工作量證明后,就向全網(wǎng)所有節(jié)點廣播此區(qū)塊。僅當包含在區(qū)塊中的所有交易都是有效的且之前未存在過的,其他節(jié)點才認同該區(qū)塊的有效性。其他節(jié)點接受該數(shù)據(jù)區(qū)塊,并在該區(qū)塊的末尾制造新的區(qū)塊以延長該鏈條,而將被接受區(qū)塊的隨機哈希值視為先于新區(qū)塊的隨機哈希值。數(shù)據(jù)驗證機制DataverificationmechanismPart04數(shù)據(jù)驗證機制 P2P網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都時刻監(jiān)聽比特幣網(wǎng)絡中廣播的數(shù)據(jù)與新區(qū)塊。節(jié)點接受到鄰近節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)后,將首先驗證該數(shù)據(jù)的有效性。如果數(shù)據(jù)有效,則按照接受順序為新數(shù)據(jù)建立存儲池以暫存尚未記入?yún)^(qū)塊的有效數(shù)據(jù),同時繼續(xù)向鄰近節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā);如果數(shù)據(jù)無效,則立即廢棄該數(shù)據(jù),從而保證無效數(shù)據(jù)不會在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡繼續(xù)傳播。比特幣網(wǎng)絡BitcoinnetworkPart05比特幣網(wǎng)絡挖礦路由錢包區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫比特幣網(wǎng)絡
一些節(jié)點包含完整的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫中包含所有的交易數(shù)據(jù),這類節(jié)點被稱為全節(jié)點。全節(jié)點可以獨立自主的校驗所有交易。還有一些節(jié)點只包含了部分區(qū)塊鏈數(shù)據(jù),一般只包含區(qū)塊頭,該類節(jié)點被稱為SPV節(jié)點或者輕量級節(jié)點。礦工節(jié)點是通過在特殊的設備上面運行工作量證明(PoW)算法的方式(挖礦)來相互競爭的生成新的區(qū)塊。以太坊網(wǎng)絡EthereumnetworkPart06以太坊網(wǎng)絡以太坊使用P2P網(wǎng)絡是有結(jié)構的,其P2P網(wǎng)絡通過Kademlia(簡稱Kad)算法來實現(xiàn)。Kad算法作為DHT(分布
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