区块链的数据组织结构 区块链的数据组织结构包括

一、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(电影、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。

二、区块链究竟是什么呢

区块链究竟是什么呢？本质上讲，区块链是一种分布式、去中心化的网络数据库系统，这个系统会让数据的存储、更新、维护、操作变得不同。区块链有四项不可缺的核心技术，分别是：分布式存储、共识机制、密码学原理、智能合约。

那么我们下面就讲一讲，与传统数据处理相比，区块链到底有什么不同，帮助大家了解区块链是什么，让大家对区块链有一个总的认知。

一、区块链中的数据存储：块链式数据结构

在数据存储方面，区块链技术利用的是“块链式数据结构”来验证与存储数据的。

块链式结构是什么意思呢？铁链子大家都见过吧，一环套一环那种，那其实，每一环我们可以看作是一个区块，很多环节扣在一起就形成了区块链。

这个所谓的“铁链”是如何存储数据的呢？简单来讲，区块链和普通存储数据的不同之处在于：在区块链上，后一个区块里的数据是包含前一个区块里的数据的。

以读书为例：我们平时看书，看完第 1页，接着读第 2页、第 3页......

那在区块链里面呢，如果给每个区块标注上页码，那么第 2页的内容是包含第 1页的内容的，第 3页的内容包含第 1页和第 2页的内容......第 10页包含了前 9页的内容，就是这样一个层层嵌套的链条，这样一来，就可以追溯到最本源的数据了，这就是区块链的可追溯性。

区块链这种“块链式数据结构”使之具备可追溯性，这就天然适用于许多领域，譬如：食品溯源、药品溯源等等。这样一来，毒奶粉、假疫苗、伪劣食品事件出现的概率就会大大降低，因为一旦出现问题，通过溯源可以清晰知道到底是哪个环节出现问题，问责追偿将会更加清晰。

二、区块链中的数据更新：分布式节点共识算法

在数据更新方面，区块链技术是利用“分布式节点共识算法”来生成和更新数据。

每每生成新的区块（也就是更新数据的时候），都需要通过一种算法，获得全网 51%以上节点的认可才能构成新的区块。说白了就是投票，超过半数人同意就可以生成，这就使得区块链上的数据不容篡改。

为什么这么说呢？我们还是打一个比喻：我们把区块链比作一个账本，因为都是记录数据的嘛，传统世界里，记账权力在于记账先生，账本属于记账先生一个人的。那么在区块链里面，每一个人都拥有这个账本，想要更新账目呢，就要投票，半数人以上赞成才可以去更新账目数据。

在这个过程中，我们会涉及到这么几个名词：分布式、节点、共识算法，这几个名词其实非常好理解：

每个人都记账（也就是人人拥有账本，账本分散在每个人手里），就是所谓的“分布式”；

大家讨论、投票产生的、一致赞同的记账办法，就是所谓的“共识算法”；

每一个参与记账的人，就是所谓的“节点”。

三、区块链中的数据维护：密码学

在数据维护阶段，区块链的不同之处就在于：它利用密码学的方式来保证数据传输和访问的安全。

区块链中所应用的密码学原理主要有：哈希算法、Merkle哈希树、椭圆曲线算法、 Base58。这些原理，其实都是通过一系列复杂的运算以及换算，来保证区块链上数据安全。

四、区块链中的数据操作：智能合约

智能合约，是由计算机程序定义并自动执行的承诺协议，说白了，就是用代码执行的一套交易准则，类似于现在的信用卡自动还款功能，开启这个功能，你自己什么都不用管，到期银行会自动扣除你欠的钱。

智能合约的突出优势就是，很大程度上避免了由信任产生的一系列问题。

我们很多人，都遇到过被借钱的事情：朋友手头紧了跟你借 2000块钱，承诺下个月发了工资还钱，到了下个月他又找别的借口不还，拖来托去这事儿就没谱了。本来没多少钱，还是朋友，虽然你很郁闷，这事也就算了。

那么，有了智能合约以后，他就不能赖账了，因为在智能合约上，一旦触发合约中的条款，代码就会自动执行，不管他愿不愿意，只要他发了工资、账户上有了钱，他就得还你。

总结一下本节内容，区块链中有四项不可缺的核心技术，分别是：分布式存储、共识机制、密码学原理、智能合约。

我们可以这样理解：分布式存储对应的是数据存储这个阶段，共识机制对应的是数据的处理更新这个阶段，密码学对应的是数据安全，智能合约对应的是数据的操作问题。

三、北大青鸟java培训: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(电影、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。