網(wǎng)絡(luò)層《區(qū)塊鏈基礎(chǔ)以及應(yīng)用》BlockChain目錄01網(wǎng)絡(luò)層概述Networklayeroverview02P2P網(wǎng)絡(luò)Peer-to-peernetwork03數(shù)據(jù)傳播協(xié)議Datadisseminationprotocol04數(shù)據(jù)驗證機制Dataverificationmechanism05比特幣網(wǎng)絡(luò)Bitcoinnetwork06以太坊網(wǎng)絡(luò)Ethereumnetwork網(wǎng)絡(luò)層概述NetworklayeroverviewPart01網(wǎng)絡(luò)層概述

網(wǎng)絡(luò)層封裝了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的組網(wǎng)方式，消息傳播協(xié)議和數(shù)據(jù)驗證機制等要素。

網(wǎng)絡(luò)層的主要目的是實現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間的信息交流。網(wǎng)絡(luò)層主要通過P2P技術(shù)實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)的機制，網(wǎng)絡(luò)層包括P2P組網(wǎng)機制、數(shù)據(jù)傳播機制和數(shù)據(jù)驗證機制，因此區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個P2P（點對點）網(wǎng)絡(luò),具備自動組網(wǎng)的機制，節(jié)點之間通過維護一個共同的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)來保持通信。每一個節(jié)點既接收信息，也產(chǎn)生信息。P2P網(wǎng)絡(luò)Peer-to-peernetworkPart02P2P網(wǎng)絡(luò)

P2P網(wǎng)絡(luò)主要功能包括實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲，交互共識協(xié)議信息以及廣播/接收交易和區(qū)塊信息等。一個新的節(jié)點依賴與種子節(jié)點的交互，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鄰居節(jié)點自動發(fā)現(xiàn)與組網(wǎng)，形成去中心化網(wǎng)絡(luò)拓撲。數(shù)據(jù)傳播協(xié)議DatadisseminationprotocolPart03數(shù)據(jù)傳播協(xié)議

比特幣交易節(jié)點將新生成的交易數(shù)據(jù)向全網(wǎng)所有節(jié)點進行廣播。每個節(jié)點都將收集到的交易數(shù)據(jù)存儲到一個區(qū)塊中。每個節(jié)點基于自身算力在區(qū)塊中找到一個具有足夠難度的工作量證明。當節(jié)點找到區(qū)塊的工作量證明后，就向全網(wǎng)所有節(jié)點廣播此區(qū)塊。僅當包含在區(qū)塊中的所有交易都是有效的且之前未存在過的，其他節(jié)點才認同該區(qū)塊的有效性。其他節(jié)點接受該數(shù)據(jù)區(qū)塊，并在該區(qū)塊的末尾制造新的區(qū)塊以延長該鏈條，而將被接受區(qū)塊的隨機哈希值視為先于新區(qū)塊的隨機哈希值。數(shù)據(jù)驗證機制DataverificationmechanismPart04數(shù)據(jù)驗證機制 P2P網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都時刻監(jiān)聽比特幣網(wǎng)絡(luò)中廣播的數(shù)據(jù)與新區(qū)塊。節(jié)點接受到鄰近節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)后，將首先驗證該數(shù)據(jù)的有效性。如果數(shù)據(jù)有效，則按照接受順序為新數(shù)據(jù)建立存儲池以暫存尚未記入?yún)^(qū)塊的有效數(shù)據(jù)，同時繼續(xù)向鄰近節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)；如果數(shù)據(jù)無效，則立即廢棄該數(shù)據(jù)，從而保證無效數(shù)據(jù)不會在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)傳播。比特幣網(wǎng)絡(luò)BitcoinnetworkPart05比特幣網(wǎng)絡(luò)挖礦路由錢包區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫比特幣網(wǎng)絡(luò)

一些節(jié)點包含完整的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中包含所有的交易數(shù)據(jù)，這類節(jié)點被稱為全節(jié)點。全節(jié)點可以獨立自主的校驗所有交易。還有一些節(jié)點只包含了部分區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，一般只包含區(qū)塊頭，該類節(jié)點被稱為SPV節(jié)點或者輕量級節(jié)點。礦工節(jié)點是通過在特殊的設(shè)備上面運行工作量證明（PoW）算法的方式（挖礦）來相互競爭的生成新的區(qū)塊。以太坊網(wǎng)絡(luò)EthereumnetworkPart06以太坊網(wǎng)絡(luò)以太坊使用P2P網(wǎng)絡(luò)是有結(jié)構(gòu)的，其P2P網(wǎng)絡(luò)通過Kademlia（簡稱Kad）算法來實現(xiàn)。Kad算法作為DHT（分布