區(qū)塊鏈運(yùn)行的七個關(guān)鍵技術(shù)解析

1.區(qū)塊鏈的鏈接

顧名思義，區(qū)塊鏈即由一個個區(qū)塊組成的鏈。每個區(qū)塊分為區(qū)塊頭和區(qū)塊體（含交易數(shù)據(jù)）兩個部分。區(qū)塊頭包括用來實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈接的前一區(qū)塊的哈希（PrevHash）值（又稱散列值）和用于計(jì)算挖礦難度的隨機(jī)數(shù)（nonce）。前一區(qū)塊的哈希值實(shí)際是上一個區(qū)塊頭部的哈希值，而計(jì)算隨機(jī)數(shù)規(guī)則決定了哪個礦工可以獲得記錄區(qū)塊的權(quán)力。

2.共識機(jī)制

區(qū)塊鏈?zhǔn)前殡S比特幣誕生的，是比特幣的基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)。可以將區(qū)塊鏈理解為一個基于互聯(lián)網(wǎng)的去中心化記賬系統(tǒng)。類似比特幣這樣的去中心化數(shù)字貨幣系統(tǒng)，要求在沒有中心節(jié)點(diǎn)的情況下保證各個誠實(shí)節(jié)點(diǎn)記賬的一致性，就需要區(qū)塊鏈來完成。所以區(qū)塊鏈技術(shù)的核心是在沒有中心控制的情況下，在互相沒有信任基礎(chǔ)的個體之間就交易的合法性等達(dá)成共識的共識機(jī)制。

區(qū)塊鏈的共識機(jī)制目前主要有4類：PoW、PoS、DPoS、分布式一致性算法。

3.解鎖腳本

腳本是區(qū)塊鏈上實(shí)現(xiàn)自動驗(yàn)證、自動執(zhí)行合約的重要技術(shù)。每一筆交易的每一項(xiàng)輸出嚴(yán)格意義上并不是指向一個地址，而是指向一個腳本。腳本類似一套規(guī)則，它約束著接收方怎樣才能花掉這個輸出上鎖定的資產(chǎn)。

交易的合法性驗(yàn)證也依賴于腳本。目前它依賴于兩類腳本：鎖定腳本與解鎖腳本。鎖定腳本是在輸出交易上加上的條件，通過一段腳本語言來實(shí)現(xiàn)，位于交易的輸出。解鎖腳本與鎖定腳本相對應(yīng)，只有滿足鎖定腳本要求的條件，才能花掉這個腳本上對應(yīng)的資產(chǎn)，位于交易的輸入。通過腳本語言可以表達(dá)很多靈活的條件。解釋腳本是通過類似我們編程領(lǐng)域里的“虛擬機(jī)”，它分布式運(yùn)行在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)里的每一個節(jié)點(diǎn)。

4.交易規(guī)則

區(qū)塊鏈的交易就是構(gòu)成區(qū)塊的基本單位，也是區(qū)塊鏈負(fù)責(zé)記錄的實(shí)際有效內(nèi)容。一個區(qū)塊鏈交易可以是一次轉(zhuǎn)賬，也可以是智能合約的部署等其他事務(wù)。

就比特幣而言，交易即指一次支付轉(zhuǎn)賬。其交易規(guī)則如下：

1）交易的輸入和輸出不能為空。

2）對交易的每個輸入，如果其對應(yīng)的UTXO輸出能在當(dāng)前交易池中找到，則拒絕該交易。因?yàn)楫?dāng)前交

易池是未被記錄在區(qū)塊鏈中的交易，而交易的每個輸入，應(yīng)該來自確認(rèn)的UTXO。如果在當(dāng)前交易池中找到，那就是雙花交易。

3）交易中的每個輸入，其對應(yīng)的輸出必須是UTXO。

4）每個輸入的解鎖腳本（unlocking script）必須和相應(yīng)輸出的鎖定腳本（locking script）共同驗(yàn)證交易的合規(guī)性。

5.交易優(yōu)先級

區(qū)塊鏈交易的優(yōu)先級由區(qū)塊鏈協(xié)議規(guī)則決定。對于比特幣而言，交易被區(qū)塊包含的優(yōu)先次序由交易廣播到網(wǎng)絡(luò)上的時間和交易額的大小決定。隨著交易廣播到網(wǎng)絡(luò)上的時間的增長，交易的鏈齡增加，交易的優(yōu)先級就被提高，最終會被區(qū)塊包含。對于以太坊而言，交易的優(yōu)先級還與交易的發(fā)布者愿意支付的交易費(fèi)用有關(guān)，發(fā)布者愿意支付的交易費(fèi)用越高，交易被包含進(jìn)區(qū)塊的優(yōu)先級就越高。

6.Merkle證明

Merkle證明的原始應(yīng)用是比特幣系統(tǒng)（Bitcoin），它是由中本聰（Satoshi Nakamoto）在2009年描述并且創(chuàng)造的。比特幣區(qū)塊鏈?zhǔn)褂昧薓erkle證明，為的是將交易存儲在每一個區(qū)塊中。使得交易不能被篡改，同時也容易驗(yàn)證交易是否包含在一個特定區(qū)塊中。

7.RLP

RLP（Recursive Length Prefix，遞歸長度前綴編碼）是Ethereum中對象序列化的一個主要編碼方式，其目的是對任意嵌套的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的序列進(jìn)行編碼。