區塊鏈:本質：區塊鏈與Web3的層

Web3實用程序

Web3已經成為一個包羅萬象的術語，代表著新的、更好的互聯網的愿景。Web3的核心是使用區塊鏈、加密貨幣和NFT，以所有權的形式將權力交還給用戶。2020年Twitter上的一篇帖子說得最好：Web1是只讀，Web2是讀寫，而Web3將是讀寫且擁有。

你可能會問Web3的層是什么？讓我們深入了解區塊鏈網絡的更多細節吧。

區塊鏈技術是將各種技術融合在一起，以幫助系統順利運行。數學計算、密碼學、博弈論、點對點系統和驗證協議聯合起來為區塊鏈運行提供動力。

然而，由于區塊鏈消除了中心化機構的存在，所有的交易必須得到強有力的保護，數據必須安全地存儲在分布式賬本上。分布式賬本技術(DLT)基于預先設定的協議，通過網絡(或節點)上的不同計算機達成“共識”來驗證交易數據。每個節點在條目出現時進行添加、檢查和更新。

區塊鏈有一個分層的架構，以促進這種獨特的交易身份驗證方式。這涉及到五層，每一層都有其獨特的功能。

火幣公鏈汪毅江：信息安全是本質是用錢對抗錢的問題:7月8日消息，金色財經主辦“全球應用安全加速—區塊鏈發展的護城河與加速器”主題沙龍活動在線上舉辦。本次活動邀請了阿里云新金融事業部解決方案架構師元佑、阿里云網絡產品解決方案架構師騏跡、阿里云安全高級解決方案架構師福威、HBTC霍比特創始人巨建華、火幣公鏈技術專家汪毅江、庫幣首席安全官CSO Angelia Tian、Bybit首席安全官 Benjamin等技術領域專家作為嘉賓出席。

火幣公鏈技術專家汪毅江在論壇對話中表示，“抽象地看，信息安全是本質是安全對抗的攻防戰，不管是傳統領域還是區塊鏈領域，是用錢對抗錢的問題。在區塊鏈領域搞創新的很多企業和項目，可能并不能意識到安全問題的本質，所以這方面的投入是不足的。亦或者企業項目本身也意識到安全的重要性，但是沒有足夠的力量支打造安全環境。事實上，當企業的項目體量已經足夠大的時候就應該需要認識到，自己可能讓黑客感興趣了。那么必須有道高一尺魔高一丈的反應，立即進一步加強安全的投入。”[2020/7/8]

硬件基礎設施層

360集團董事長周鴻祎：新基建的本質就是數字化基建:6月23日，第四屆世界智能大會（WIC）在天津召開，360集團董事長兼CEO周鴻祎的主題演講圍繞新基建與網絡安全建設展開。周鴻祎表示，新基建的背后是全面數字化，那么新基建的本質就是數字化基建，它既是物聯網、5G、人工智能、區塊鏈、云、大數據、邊緣計算這些數字技術的融合，又能帶動方方面面的數字化。進入全面數字化，會產生三大特征，即軟件定義世界、萬物皆可互聯、數據驅動一切。而另一方面，這也將會帶來前所未有的安全風險和挑戰，并且這樣的安全風險將伴隨數字化分布在所有場景當中，比如工業生產、金融、能源、醫療，包括國家和社會的治理。（澎湃新聞）[2020/6/24]

客戶端在瀏覽網頁或使用任何應用程序時向應用服務器請求內容或數據，這被稱為客戶端-服務器架構。客戶端現在可以與對等客戶端連接并共享數據。點對點(P2P)網絡是一組共享數據的大型計算機。

區塊鏈數據安全地存儲在數據服務器中。當我們瀏覽網頁或使用任何區塊鏈應用程序時，我們的機器請求從服務器訪問這些數據。促進這種數據交換的框架稱為客戶機-服務器體系結構。它不過是一個龐大的設備網絡，它們相互通信，并相互請求數據。分布式賬本就是這樣創建的。在網絡中與另一個設備通信的每個設備都是一個節點。每個節點隨機驗證交易數據。

肖臻：礦機與通用計算機有著本質的區別 ?:2020年5月23日，由百團大戰、節點咨詢、金色財經主辦，萊比特、算力360聯合主辦的百團大戰礦業峰會·豐水期之戰在成都開幕。在會上，北京大學計算系研究員肖臻表示：礦機跟通用計算機相比有著本質的區別。對于通用計算機來說，計算結果的正確性是第一位的，比如用于云計算的服務器或者像我們搞科研用的計算機，如果計算的結果是錯誤的，那危害是很大的，對科研工作有很強的誤導，這樣的計算機是沒有用的。相比之下，如果礦機算出的結果是錯誤的，并沒有太大的危害，因為很容易驗證，錯誤的計算結果可以被丟棄掉。所以設計礦機芯片的時候運算速度是第一位的，精度反而是不那么重要了。這是跟我們傳統做科學計算本質上的區別。肖臻研究員還指出，區塊鏈技術在很多行業有巨大的發展潛力。雖然聯盟鏈一般是不挖礦的，但是技術層面有很多相通之處，個人和企業的發展要和國家戰略需求結合在一起才能真正發揮出作用。[2020/5/23]

數據層

數據層：區塊鏈數據結構和物理存儲層。該賬本使用鏈表或默克爾樹(Merkeltree)構建，這些鏈表或默克爾樹使用非對稱加密進行加密。

聲音 | 重慶工商大學劉昌用：區塊鏈的本質是“密碼共識”:據隕石財經報道，11月10日下年，在重慶工商大學主辦的2019密碼經濟研討會上，重慶工商大學區塊鏈經濟研究中心主任劉昌用以《密碼經濟的性質和結構》為主題發表了演講。劉昌用認為非對稱密碼帶來了革命，能夠解決支付產權確認和轉移中對中介的依賴。并表示區塊鏈的本質是“密碼共識”，提出了個密碼共識的公式，即密碼共識＝非對稱密碼技術+分布式共識。劉昌用還提出了兩個基本思想:一是非對稱密碼技術改造了人類財產確定和轉移方式;二是公共基礎設施無法信任任何人的場景應用，全球的經濟基礎設施定了可以建立這個系統的技術條件。[2019/11/10]

Merkle樹對區塊鏈數據進行了高效、安全的編碼。它支持對區塊鏈數據的快速驗證，以及在點對點區塊鏈網絡上將大量數據從一個計算機節點快速移動到另一個計算機節點。

區塊鏈不過是包含交易數據的一長串“區塊”。當節點驗證一定數量的交易時，數據被綁定到一個“區塊”中，隨后添加到區塊鏈里，并與前一個數據區塊鏈接。“創世區塊”是鏈中的第一個區塊，因此不需要與任何之前的區塊進行鏈接。相反，后續的區塊需要與創世區塊鏈接，每次添加新的區塊時，這個過程都會被重復。這就是區塊鏈如何形成并持續增長的。

人大教授楊東：共識符合金融的本質:今日，人大教授金融科技實驗室主任楊東在會上表示：人類社會的金融發展史，是一部從場外到場內、非法到合法、不被認同到認同的過程。區塊鏈是打破中介、信息共享的一種方式，共識是資源的一種共享，符合金融的本質。[2018/5/27]

每筆交易都用發送者錢包的私鑰進行“數字簽名”。只有發送方可以訪問這個密鑰，從而確保數據不會被任何人訪問或篡改。這在區塊鏈術語中被稱為“終結”。數字簽名還保護所有者的身份，它本身是加密的，從而確保最大程度的安全性。

網絡層

以太坊網絡，或第一層，是人們在說以太坊時暗指的。這一層負責協商過程、編程語言、區塊時間、爭議解決以及維護區塊鏈網絡基本功能的規則和參數。它也被稱為實現層。

P2P框架允許各個節點交換交易數據，從而就交易的有效性達成共識。這意味著每個節點必須能夠發現網絡上的其他節點，以便快速通信。正是網絡層促進了這種“節點間通信”。由于節點發現、區塊創建和區塊添加也由這一層管理，它也被稱為“傳播層”。

共識層

共識層是任何區塊鏈中最必要和最關鍵的層，無論它是以太坊、Hyperledger或其他。共識層負責驗證區塊，對它們進行排序，并確保每個人都同意。

這是區塊鏈操作中最關鍵的一層。這一層負責驗證交易，如果沒有它，整個系統將會崩潰。這一層運行的協議需要一定數量的節點來驗證一個交易。因此，每個交易都由多個節點處理，然后這些節點必須得到相同的結果并對其有效性達成一致。這個框架維護了區塊鏈的去中心化特性，因為沒有任何節點能夠單獨控制任何交易數據，并且角色是分布式的。這被稱為共識機制。

由于有這么多節點處理交易，將它們捆綁起來，并將它們添加到區塊鏈，因此可能會同時創建多個區塊，從而在區塊鏈中產生一個分支。然而，必須總是有一個單一鏈區塊添加，并且共識層也確保這個沖突被解決。

應用層

智能合約、鏈碼和去中心化應用程序(DApp)構成了應用層。應用層協議進一步細分為應用層和執行層。應用層包括終端用戶用來與區塊鏈網絡通信的程序。

這是智能合約和去中心化應用程序(dApp)運行的層。智能合約會根據特定的觸發因素做出決定，如合約到期、現貨價格等。這些決策之后的操作由dApp執行。這些都發生在應用層。

dApp還促進了用戶設備和區塊鏈之間的通信。因此，應用程序類似于面向用戶的前端，而主區塊鏈是后端，數據在這里安全地被存儲。

這5層的區塊鏈幫助它順利運作。然而，如果有一直在閱讀有關區塊鏈的知識，就一定也遇到過像layer-0、layer-1、layer-2等術語。那么這些層是什么呢？

第0層

第0層是區塊鏈的初始階段，允許各種網絡(如比特幣、以太坊等)運行。第0層還為區塊鏈提供了從頂層到不同層的跨鏈互操作性通信功能。第0層為區塊鏈提供底層基礎設施。

第1層

第1層區塊鏈是一組解決方案，它改進了基本協議本身，使整個系統具有更強的可擴展性。有兩種最常見的第1層解決方案，它們是共識協議更改和分片。這一層管理確保區塊鏈網絡安全性的協議。第1層包含共識機制、編碼語言和嵌入在代碼中用于區塊鏈操作的所有規則。因此，有時這也被稱為“實現層”。當用戶提到比特幣區塊鏈時，他們指的是這一層。

第?2層

第2層是指構建在現有區塊鏈系統之上的輔助框架或協議。這些協議的主要目標是解決主要加密貨幣網絡面臨的交易速度和擴展困難。第2層是一個新的網絡，它處理所有的交易身份驗證和第1層的擁塞。第1層只處理向區塊鏈創建和添加區塊的操作。新的第2層網絡位于第1層網絡之上，并與第1層網絡持續通信。

閃電網絡就是比特幣區塊鏈上的第2層區塊鏈的一個例子。

第?3?層

第3層通常被稱為應用層。它是一個承載DApp和啟用這些app的協議的層。雖然一些區塊鏈，如以太坊或Solana(SOL)有各種各樣的第三層應用程序，但比特幣并沒有進行優化來托管這些應用程序。

智能合約和dapp只處理第三層的決策和后續行動的執行。由于區塊鏈的最大功能來自于dApp的創新，因此這一層是實際應用程序和底層之間的接口層，底層實現一切。

以上是一些乏味的概念，現在我們有一些有趣的部分。

首先，讓我們看看Web3的組成。根據Coinbase的分類，Web3大致可以分為4層。協議層、基礎設施層、用戶用例層、訪問層。

Web3的核心元素：區塊鏈，加密資產，智能合約和預言機。

Web3.0架構的層

應用程序層將有dApp瀏覽器、應用程序托管、dApp和用戶界面應用程序，它們作為所有Web3活動的入口點。

第二階段基本上是技術層。這一層涵蓋了創建和運行應用層所涉及的所有重要工具。它通常涵蓋數據饋送、鏈下計算、治理(DAO)、狀態通道和側鏈。

協議層涵蓋了不同的共識算法、參與需求、虛擬機等。

網絡層充當對等網絡的傳輸介質和接口，并決定如何對數據進行分組、尋址、傳輸、路由和接收。它主要由RLPx、RollsyourOwn和TrustedExecutionEnvironments(TEE)組成。

在堆棧的底部，我們有基礎設施層。它由底層區塊鏈體系結構組成，其他所有內容都在其上構建。

結論

隨著人們對數據隱私的日益關注，web3的創新將比以往任何時候都來得更快。重要的是，你要對這個空間有一個基本的了解，因為它將影響我們的工作方式。

Source：https://medium.com/coinmonks/blockchain-layers-803942545503

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