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了解區塊鏈技術層次的初學者指南

2023-01-09 14:05 作者：joseph wu 閱讀量：3181

區塊鏈技術是密碼學、博弈論等二十世紀技術的獨特融合。因此，區塊鏈技術具有廣泛的用例，包括當前的金融科技趨勢、加密貨幣。對于那些剛接觸密碼學和博弈論術語的人來說，密碼學只是數據的加密和解密，而博弈論是對理性決策者之間戰略互動數學模型的研究。

區塊鏈中去中心化身份的終極指南

區塊鏈技術通過提高效率、最大限度地降低運營成本和消除中介機構，提供透明度和牢不可破的安全性等優勢。當談到Web 3.0和去中心化賬本技術 (DLT) 時，尤其是與區塊鏈相關時，您可能聽說過人們談論區塊鏈的不同層次。但它們到底是什么，為什么如此重要？在這篇文章中，我們將了解層在 IT 生態系統中的重要性以及區塊鏈設置如何根據不同的層工作。

分層架構

然而，由于區塊鏈沒有單一的控制機構，所有交易都必須安全，數據必須安全地保存在分布式賬本上。分布式賬本技術 (DLT) 遵循預定協議，整個網絡中的多臺計算機（或節點）達成“共識”以確認交易數據。當新條目到達時，每個節點都會添加、檢查和更改它們。為了允許這種獨特的交易認證，區塊鏈采用分層設計。

根據一些區塊鏈專業人士的說法，區塊鏈技術有五層：

  • 基礎設施或硬件層
  • 數據層
  • 網絡層
  • 共識層
  • 應用層和表示層

但是，區塊鏈技術層也可以歸類為：

  • 第0層
  • 第一層
  • 第二層
  • 第三層

那么，這些層是什么，它們在區塊鏈技術中有什么好處？我們來看一下。

基礎設施或硬件層

數據服務器安全地備份區塊鏈數據。當我們上網或使用任何區塊鏈應用程序時，我們的計算機會從服務器尋求訪問這些數據。區塊鏈平臺依賴于 P2P，即點對點網絡架構，其中一個節點與其他節點連接以快速輕松地共享數據。客戶端-服務器架構是允許這種數據交換的結構。

它只不過是一個大型的設備網絡，這些設備相互連接并交換數據和信息。分布式賬本就是以這種方式構建的。一個節點與網絡上的另一個設備通信，每個節點都被授權隨機監控交易數據。

什么是區塊鏈基礎設施？區塊鏈如何運作？

數據層

區塊鏈是一系列帶有交易記錄的散列塊。區塊鏈的第一個區塊是創世區塊。之后，添加到區塊鏈的每個新塊都通過迭代過程鏈接到創世塊。因此，通過這種方式，區塊鏈不斷擴展。

每筆交易都使用發件人的錢包私鑰進行“數字簽名”。此密鑰只能由發件人訪問，保證數據不能被任何其他人查看或修改。所有者的身份由加密的數字簽名進一步保護，確保最大的安全性。在區塊鏈術語中，這被稱為“最終性”。

數據加密使其無法訪問。在數據訪問的情況下，篡改它幾乎是不可能的。數字簽名還可以保護發件人或所有者的身份。因此，簽名在法律上與簽名者相關聯，不能被忽略。

網絡層

P2P 框架允許多個節點通信交易數據，以便就交易的合法性達成一致。這意味著網絡上的每個節點都必須能夠發現其他節點以便快速通信。網絡層使這種“節點間通信”成為可能。該層也稱為“傳播層”，因為它管理節點檢測、塊生成和塊添加。

共識層

該層是區塊鏈功能中最重要的層之一，負責交易認證。沒有這一層，交易驗證將不會發生，從而導致系統故障。該層實現協議，該協議需要特定數量的節點來驗證單個事務。結果，每筆交易都由眾多節點處理，所有節點都必須得出相同的結論并就其合法性達成一致。

因為沒有節點對任何交易數據擁有獨占權限，而且角色是分散的。它也被稱為共識機制，保持了區塊鏈去中心化的特性。多個區塊可能同時形成，由于大量節點處理交易，將它們捆綁并添加到區塊鏈中，導致區塊鏈中出現分支。但是，任何時候都需要單鏈區塊添加，共識層保證解決這個爭議。

應用層和表示層

應用層由最終用戶用來建立區塊鏈網絡通信的程序組成。智能合約、Dapps（去中心化應用程序）、鏈碼、腳本、UI（用戶界面）、API（應用程序編程接口）和框架構成了應用層。應用層和執行層是應用層協議的細分。區塊鏈網絡充當應用程序的后端機制，并借助 API 進行通信。然而，智能合約、鏈代碼和底層協議構成了執行層。

組成應用程序指示執行層正確執行交易，同時確保區塊鏈平臺的確定性方面。所以你有它：支持系統的區塊鏈的五個層。但是，如果您一直在閱讀有關區塊鏈的文章，您可能會遇到諸如第 0 層、第 1 層和第 2 層之類的術語。那么，讓我們看看這些層是什么。

區塊鏈、網絡托管和云托管在計算中的作用

第0層

Layer-0 由構成區塊鏈生態系統基礎的硬件、協議、連接和其他組件組成，充當區塊鏈底層的網絡架構。這一層可以被認為是“區塊鏈網絡”。鏈間可操作性也由第 0 層實現，它允許區塊鏈相互通信。它為解決未來層可擴展性困難提供了關鍵支柱。第 0 層通常使用原生代幣來支持參與和開發。Polkadot、Avalanche、Cardano 和 Cosmos 是第 0 層的一些示例。

第一層

Layer-1 負責執行維護區塊鏈網絡基本操作的大部分任務，如爭議解決、共識機制、編程語言、協議和限制。Layer-1 象征著實際的區塊鏈。

該層必須經常管理的大量作業會導致可伸縮性問題。隨著越來越多的人進入區塊鏈，解決和向鏈中添加區塊所需的計算能力會增加，從而導致更高的費用和更長的處理時間。

可擴展性問題在一定程度上通過改進的共識技術得到緩解，例如股權證明和分片的出現（將計算操作劃分為更小的部分）。然而，歷史表明它們是不夠的。以太坊、幣安智能鏈、比特幣和 Solana 都是第 1 層的例子。

第二層

為了提高區塊鏈的生產力，需要額外的處理能力。然而，這需要包含額外的節點，這會阻塞網絡。盡管添加節點對于維持區塊鏈的去中心化特性至關重要，但調整可擴展性、去中心化或吞吐量將影響第 1 層的其他節點。

因此，如果不將所有處理重新定位到在第一層之上創建的第二層，即第二層，就無法擴大第一層。通過允許第三方解決方案與第一層集成，這變得可行。一個新的網絡 Layer-2 改造了 Layer-1 并管理所有交易驗證。Layer-2 位于區塊鏈生態系統中的 Layer-1 之上，并不斷與之交換信息。但是，第 1 層僅負責管理向區塊鏈添加和創建新塊。例如，將閃電網絡視為部署在比特幣區塊鏈上的第 2 層區塊鏈的示例。

第三層

區塊鏈生態系統的最后一層，也是人眼可見的一層。第 3 層是參與者最終與用戶界面 (UI) 交互的層。使用 L1 和 L2 時，該層旨在提供簡單性和易用性。

L3 不僅提供 UI，還提供鏈內和鏈間可操作性形式的實用程序，例如去中心化交易所、流動性供應和抵押應用程序。去中心化應用程序(dApps) 是一種第 3 層接口，可為區塊鏈技術提供真實世界的應用程序。

其他示例包括：

  • 分散式加密貨幣交易所，例如Pancake Swap和Uniswap。
  • Binance 和 Coinbase 等錢包提供商。
  • Compound 和 Aave 等流動性管理協議。
  • 像 Tornado Cash 這樣的支付機制。

結論

現在在區塊鏈領域無法廣泛采用加密貨幣的原因之一是可擴展性。構建區塊鏈技術的愿望將隨著對加密貨幣的需求而上升。由于區塊鏈的每一層都有自己的一套限制，解決可擴展性難題的唯一方法是構建一個可擴展的系統。

因為第一層是所有去中心化系統的基礎，所以它對區塊鏈生態系統至關重要。第二層協議解決了底層區塊鏈的可擴展性困難。不幸的是，大部分第三層協議（DApps）目前只在第一層運行，而忽略了第二層。因此，如果這些系統沒有達到我們的預期，這是合理的。

真實世界區塊鏈用例的創建在很大程度上依賴于第三層應用程序。因此，與傳統網絡相比，它們不會獲得與底層區塊鏈一樣多的價值。區塊鏈目前非常復雜，仍處于萌芽狀態。因此，完成區塊鏈開發需要數年時間。然而，將構成區塊鏈的許多底層組件分解為技術層可能有助于更好地理解這個概念。

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