清华泰岳区块链-“区块链工程师大讲堂”第二讲：区块链几大模块

2020年7月6日，“区块链工程师大讲堂”第一期第二讲在腾讯会议上成功举办。“区块链工程师大讲堂”是由哈维社区与清华大学互联网产业研究院携手举办的一个系列分享会。自从去年，我国把区块链纳入为未来的基础设施之一，区块链一直都是火热的话题之一，但是具体什么是区块链，区块链又能给我们带来什么，还是有很多人无法回答出来。区块链工程师大讲堂系列分享会意在提供一个知识分享的平台，邀请行业一线专家，分享区块链相关的知识，让大家去更加地了解区块链。

本期分享会嘉宾是Frank老师，区块链底层高级工程师，P2P通信协议研究专家。他分享的主题是“区块链几大模块”，整个分享分为四个部分：共识，交易，P2P，和区块同步。下面是他分享的精彩回顾，以下：

共识
共识机制是一个群体决策的流程，状态复制机；保证信息的准确性和唯一性和在很短的时间内完成对交易的验证和确认抢夺记账权。其中有两个代表性的例子：PoW和PoS。

PoW是比特币的共识，全称是工作量证明。其运行方式是通过算力（挖矿）不停寻找Nonce做SHA256哈希计算的过程。PoW的特点是难度算法按高度动态调整，维持出块时间不变；优点是难于计算，一旦收到网络上的区块，能快速验证。

PoS是权力证明的简称。在 PoS共识中，任何拥有足够数量的加密货币持有者都可以将一定的加密货币锁定一段时间，从而获取成为验证者并验证交易的权限。将加密货币抵押的验证者在验证系统有效性时，可以获得一定的经济激励。他采用的是经济激励模型，对作恶节点有相应的惩罚以维护全网稳定。

交易
区块链交易具有不可篡改的特性，交易是记账的载体，区块的核心组成部分；交易流程大致为交易里面的字段做SHA3得到txhash，随后 私钥签名txhash获取签名；如果易在传输中篡改， txHash会发生改变，校验签名不会通过，从而保证了整个交易的安全性。

区块链交易中，有一个重要的概念，叫nonce：每笔交易中都必须要一个nonce值，nonce从0开始递增，每发送一笔交易，nonce便加1。nonce值可以有效地避免区块链中重放攻击。重放攻击是指用户交易信息在一条链上再次发送，比如Alice转钱给Bob的交易发出后，Bob可以将这条交易信息重复发送到网络中，如果没有nonce，这笔交易会被当作合法交易。

P2P

P2P（peer-to-peer）网络又称为对等式网络，或者点对点网络。这是一种无中心的服务器、完全由用户群进行交换信息的互联网体系，P2P网络的每一个用户即是一个客户端，同时也具备服务器的功能。在P2P技术之前，我们所有的网络应用都采用C/S或者B/S架构来实现的，然而在之前C/S架构的应用程序中，客户端软件向服务器发出请求，服务器然后对客户端请求做出响应，在这种情况下，如果客户端越多，此时服务器的压力就越大。然而采用P2P技术实现的每台计算机既是客户端，也是服务器，他们的功能都是对等的。对于安装了P2P软件（如迅雷，QQ等）的计算机加入一个共同的P2P网络，网络中的节点之间可以直接进行数据传输和通信。

区块同步
同步前的准备包括：维护对方peer的节点信息如高度，难度；最优链选择；定时同步，高度差达到一定范围 （初始化参数耗时）。同步数据和消息通信包括：下载完整区块还是头体分离 头体分离方便轻节点扩展；批量区块请求 起始高度，请求数量 hash是否匹配；寻找闲置peer，计算rtt往返时延；全同步和快速同步 下载完全区块本地执行和下载receipt状态信息；并行请求串行上链。