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区块链

Substrate 区块链框架简介

在本篇文章中,我将会以一种让任何拥有哪怕一点点技术经验的人都能理解的方式,来试着解释 Substrate 区块链框架。

你也许已经听说过 Substrate 是一个用来搭建区块链的可扩展的、模块化的以及开源的框架。但这到底是什么意思呢?

Substrate 提供了搭建一个分布式区块链网络所需的全部核心组件:

· 数据库
· 网络连接
· 交易队列
· 共识

虽然这些层级是可扩展的,Substrate 通常假定一般的区块链开发人员不应该关心这些核心组件的具体实现细节。反之,Substrate 的核心理念是使一个区块链的状态转换功能的开发尽可能的灵活和简便。该层级被称为 Substrate 的运行环境

然而在我们详细了解所有这些细节之前,首先需要达成一个关于 “区块链是什么” 的共识……

什么是区块链?

从最基本的形式来看,区块链是一个简单的数据结构,其中数据的区块联结在一起形成一个有序的链。区块链的具体细节因链的功能性不同而有所差异。然而,总的来说,所有区块链应该拥有一些共同的属性。

区块

区块链中每个区块都拥有一些能够被用来生成一个对应该区块唯一识别符的数据。这些数据的其中一部分是前一个区块,即 “父块” 的唯一识别符。由于每个区块都有一个指示器连接它的父块,所有的区块都能以一个确定性的方式有序排列。

任何单一区块内数据的细微变化将更改它的唯一ID。由于该区块的ID被更改,在其后生成的区块(子区块)将也被更改。下一个子区块也同样,以及接下来的一个,再下一个…… 事实上,所有在被改进的原始区块之后生成的区块将必须更改它们的唯一ID以维持整条链的稳定。这意味着通过简单检查链上最后一个区块的唯一识别符便能够轻松验证两条区块链是否拥有完全相同的数据。

学习更多关于区块链的基础内容,请访问演示/视频地址:https://anders.com/blockchain/

区块的生成

因为这些特性,区块链系统被普遍用于记录一个共享分类账。该分类账的内容并非通过更改一个现有的区块来更改,而是根据有关如何在块与块之间更改分类账状态的指令说明,通过向区块链中添加新的区块来进行更改。这些指令通常被称为交易。

通常存在与分类账如何进行更改相关的规则,这些规则由一个状态转换功能来定义。对于加密货币系统来说,这些规则非常简单。例如:

规则:用户只能花费他们自己的资金。

这些规则也可以更加复杂,甚至允许区块链系统作为一个图灵完备的计算机,同时分类账作为该台计算机的存储。

一旦收集到一组有效的交易,它们将会被放入一个区块内,然后将该区块置于链的末端。这一区块生成的过程允许区块链的潜在状态随时间变化。

区块的最终确认

现在一个新的区块已经被生成了,它可以与其他趋于搭建相同共享分类账的区块共享数据。然而,由于区块链本质上是去中心化的,有时候会出现两个有差异却仍旧有效的区块在链的末端竞争同一个位置的情况。不同的区块的最终确认机制能够被用来决定哪些区块所属的链是规范化的区块链。对于任何现有的区块链,共享分类账的真实最终状态应该只有一个。任何区块链的可替代状态都被称为“分叉”。

分叉是正常的、可预期的,且一般来说不是威胁。区块的最终确认过程旨在帮助非标准化链重新同步。我们将会在本文后半部分继续讲解分叉的内容。

节点

到了现在,你应该能够了解到区块链具有分布式和去中心化的特点。你希望全世界的多样化用户无需第三方中介机构便能够记录这一共享分类账。通过遵循以上的规则,每个该共享分类账的参与者能够运行一个节点。该节点是一个遵循区块链网络规则,并与其它有着相同目的的节点相连接的计算机程序。所有的节点都无需中心化服务。

区块链系统通常是 “开源” 的系统,这意味着任何人都能够参与。为了阻止恶意行为者,激励良好行为并惩罚不良行为的机制被建立。伴随着以上这些机制的就位,一个区块链系统将成为一台不可阻挡的机器。

Substrate 组件

现在你有了一个对区块链是什么的更高层级的认识,我们可以开始了解 Substrate 是如何作为一个框架来进行搭建工作的。对于 Substrate 框架的第一个解释是可扩展性。这意味着它对如何设计区块链做了尽可能少的假设,并试图尽可能变得通用化。

数据库

就像我们曾梳理的那样,区块链的核心是它的共享分类账,必须对其进行维护和存储。Substrate 不对区块链中数据的内容或结构做出任何假设。底层的数据库使用简单的键值存储,并在其上实现了改进的 Patricia Merkle tree (trie)。这一特殊的存储结构使我们可以轻松地验证某元素是否在该存储中。这对支持轻量级客户端特别重要,轻量级客户端将依据这些存储证明与区块链网络进行轻量级但去信任的交互。

网络连接

为了去中心化的区块链系统能够通信,需要搭建一个点对点的网络连接协议。Substrate 使用 libp2p 作为模块化的点对点网络连接堆栈。通过这一网络连接层,基于 Substrate 的区块链能够共享交易、区块、节点以及其他系统的关键细节而无需中心化的服务器。

遵循 Substrate 的理念,libp2p 的独特性在于它对任何特定的网络协议不带任何假设。因此,你能够在基于 Substrate 的区块链上实现及使用不同的协议。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

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