NFT數藏數字藏品系統開發專案邏輯分析方案（原理分析）

區塊鏈的四大核心機制：資料結構、分散式儲存、加密演算法、共識機制

1、資料結構。區塊是區塊鏈網路上記錄交易資料的資料包，區塊透過網路共識機制驗證並確認區塊中的交易，每個區塊上包含了雜湊值、(劉森-180-2857-8624)時間戳、交易記錄等資訊。區塊鏈儲存資料是將任意長度的二進位制透過雜湊演算法對映為較短固定長度額二進位制值，即雜湊值。

 

上述說到，區塊鏈是以加密演算法將各區塊串聯在一起，這是區塊鏈的宏觀資料架構。微觀上，各區塊儲存的資訊分為塊頭和塊身兩部分，塊頭記錄該區塊的元資訊，包括當前版本號、父塊（父塊是區塊的前一個區塊）的雜湊值、時間戳、隨機數、雜湊根（Merkle Root）對應的雜湊值等資料，塊身是記錄一定時間內區塊鏈生成的詳細資料，包括當前區塊經過驗證的、區塊建立過程中生成的所有交易記錄以及區塊鏈廣播的其他資訊，塊身記錄資料是透過雜湊樹也稱默克爾樹（Merkle Tree）形式儲存，每個資料相當於樹葉，所有樹葉歸於根節點形成唯一的該區塊的雜湊根（Merkle Root）對應的雜湊值，儲存於塊頭中。

區塊從何而來呢？區塊是每個節點透過超大工作量的算力不斷暴力解決設定的問題（俗稱的挖礦），節點透過算力獲得隨機數（Nonce）,驗證隨機數是否是設定問題的答案，如果某節點找到了正確的隨機數，就生成了新的區塊，該節點則獲得加密貨幣作為獎勵。以比特幣為例，一個比特幣區塊獎勵12.5個比特幣，當前，約每隔10分鐘就誕生一個區塊，礦工就獲得12.5個比特幣。每個區塊的比特幣獎勵額每四年減半（主要是因為演算法難度加大），由於算力有限，比特幣總量也是有限的，為2100萬個。

第一個區塊叫創始區塊，而一個區塊的高度就是該區塊和創始區塊的之間的塊數。區塊鏈按層級可分為資料層、網路層、共識層、激勵層、合約層和應用層。其中資料層、網路層、共識層為必備。

2、分散式儲存。分散式儲存是指將資料儲存於區塊上並透過開放節點的儲存空間建立的一種分散式資料庫。區塊鏈的資料結構、所有的交易資訊和當前狀態等資料副本均由區塊鏈的所有節點共同儲存和維護，也就是每個區塊都擁有區塊鏈的所有資訊副本。上面也提到，具體儲存資料方式，是透過雜湊樹也稱默克爾樹（Merkle Tree）形式儲存。

3、加密演算法。區塊鏈主要採取非對層加密技術，一個交易公鑰和私鑰共同解密。公鑰和私匙是透過一種演算法得到的金鑰對，公鑰是金鑰對中向全網公開的部分，通常用於加密會話金鑰、驗證數字簽名或加密可以用相應的私鑰揭秘的資料。私鑰是指與公鑰地址雜湊值相關聯的金鑰。公鑰類似於小區門禁，私鑰類似於小區每戶的鑰匙。

交易發起方如果發起某個交易，首先系統按照雜湊演算法生成私匙和公鑰的金鑰對，公鑰由私鑰產生，公匙生成過程不可逆，其透過公匙無法倒退出私匙。交易發起方用私匙對交易簽名並同公匙一起向全網廣播，各節點收到後用公匙驗證是否合法，整個過程各節點無需知道私匙，僅用公匙驗證。以比特幣為例，私匙代表對比特幣的控制權。

4、共識機制。共識機制是區塊鏈節點就區塊資訊達成全網一致共識的機制，可以保證最新區塊新增至區塊鏈上，節點存貯的區塊資訊一致並可以抵制惡意篡改。目前的共識機制主要有工作量證明（挖到礦的人獨享獎勵，例如比特幣）、權益證明（按挖礦的投入量每人都分一定獎勵）、權益授權證明、燃燒證明、開發者證明等等