链桥教育在线｜区块链入门：数据如何上线

一、区块链分析

区块链是比特币等数字虚拟货币的底层技术。通过去中心化的数据记录，全网所有节点共同维护数据，安全存储数据，具有不可伪造、不可篡改、可追溯、匿名等特点。

区块链的去中心化技术方案以区块为基本单位来管理和存储数据。一个区块由数据结构两部分组成，区块头和默克尔树结构。区块头包括矿工可以修改的临时随机数、前一个区块的哈希值、时间戳、挖矿难度、交易树的根等数据。该块的另一部分是 Merkle 树，它存储有效的交易。包含交易数据信息的区块有序链接，就形成了区块链。

二、区块链的“链上”究竟是什么

区块链的本质其实是一个分布式数据库。当然，它的特点是除了物理上的分布式之外，在逻辑上也是“分布式”的。既然是数据库，就必须在里面记录“数据”。那么里面可以存储哪些数据呢？

最早的区块链，比特币区块，主要是记录的比特币交易数据。是的，在它的每一个区块中，都确实有转账交易的记录，也就是说货币BTC只是作为一种数据记录在区块链中。

虽然不是形成区块链的先决条件，但它是区块链系统不可缺少的一部分，因为它依赖于它来推动新区块的产生（即挖矿）。因为数据是记录在区块中的，如果没有新的区块产生，那么就无法记录新的数据，整个区块链几乎会失去生命。 （为什么差不多，因为已经上链的数据还是有价值的，相当于一个可靠的存档），所以现在每个区块链基本上都有自己的币，以至于很多新手用户直接上链和币是对等的区块链，货币，分不清~_~

中本聪在2009年1月3日创建的第一个区块，也就是创世区块中，记录了一句话：

TheTimes 03/Jan/2009 财政大臣濒临对银行进行第二轮救助

（2009 年 1 月 3 日，财政大臣即将实施第二轮银行救助）

中本聪将事件永久保存在第一个区块链中。这也是后来一些BTC刻字服务的鼻祖。区块链的主要功能是确保其上的数据不被篡改。现在我们通常检查数据是否发生变化，通过对原始数据做md5等hash汇总，然后通过比较前后汇总值，判断原始数据是否被修改。并且hash值是一个很小的字符串（md5是32字节，sha1是40字节），可以写入block。

相信这里不用多说了吧。遗嘱公证、财产公证、版权问题等等转币的哈希值查不到交易记录，大家应该可以继续脑洞大开。

至于不被销毁，这只能保证链上数据本身不被销毁。由于链下数据不在子部署数据库中，所以没办法。

区块链可以解决链上数据的真实性问题。但是，它无法解决数据上链之前的准确性问题。这不仅仅是区块链技术面临的问题，是所有技术都面临的问题，单靠区块链是无法解决的。

另外就是上传数据上链的过程，如何保证在每个环节都不会漏掉？如果其中有人为因素，很容易出错或遗漏或篡改。这需要结合其他技术手段来帮助我们准确地将数据转成区块。

三、数据上链意义

数据上链是指用户将自己的数据加密上传到基于ipfs的公网侧链，在公信链索引过程中形成数据。数据一旦上链，除您自己的Data_key授权解密外，任何个人或组织都无法获得您的数据，从而保证了数据的绝对安全。

3.1 个个人链上

1、数据是一种资产，用户的数据蕴含着巨大的价值，在使用过程中产生的数据会直接返还给用户；

2、数据上链后，任何数据使用请求都必须通过你自己的授权来实现，以确保个人拥有数据的所有权，无需担心数据在不知情的情况下被盗用;

3、基于多维数据，你可以建立一个可信的数字身份，大大降低了与人合作和寻找资源时的风险，别人信任和了解你的成本，提高了“连接”的效率.

3.2 链上公开

提高数据传输速度——传统的云存储系统允许您将数据上传到云服务器。之后，服务提供商负责将这些信息保存在其数据中心中。除非特别要求，否则数据中心通常不会与您或您的客户位于同一地点。根据地理区域的不同，数据访问可能会遇到延迟，因为信息在到达您的服务器之前会在不同服务器之间传输。

降低社会信任成本——公信宝利用区块链技术，在用户授权的情况下，帮助用户收集自己的数据并加密保存在区块链上。由用户自己管理，用户完全控制所有权和控制权。用户将数据上传到区块链，通过私钥控制自己的数据，分享自己的数据使用价值，生成自己的可信数字身份（G-ID），大大降低与人合作的信任成本.

提高数据安全性和隐私保护——利用区块链分布式账本技术将数据划分为多个区块，存储在网络中不同节点时，整体难以被破坏，这意味着提高了数据安全性和隐私保护。去中心化网络中的文件被分解并分布在节点之间，这个过程称为分片。这些文件还使用私钥加密，以确保其他参与节点无法查看您的文件。分片还使任何人都无法访问整个内容，因为文件是分开的。这使您的数据非常安全和稳定。

四、四级区块链上链

技术上链——利用区块链技术、分布式计算、哈希加密、通用知识分发等特性，完善自身的信息系统和智能平台。降本增效成倍增长，效率最大化让企业技术型始终走在技术前端。

经济链——利用基于区块链的智能合约和代币，改善客户员工与股东之间的利益分配关系，让各方更好地组成合理合理的激励体系，最大限度地激发员工和社会化合作伙伴的积极性实现合作共赢。

商业上链——运用区块链技术背后的哲学和社会学原理，感性升级企业家经营企业和产业链、重构商业模式、结合人工智能云计算、大数据、5G和其他技术，全面解决生产力和生产关系，开创无人公司虚拟股权社会化运营新商业模式。

金融链——海外公司可以将企业资产和权益数字化，进而进行数字资产的金融市场化，让更多的资金参与投融资、分红等。

五、链上方式

链接证书——相当于基于散列证书的文件的URI地址，这样“文件地址+文件数字指纹”的两组存储在区块链上。两组可以相互确认。比如银行的安全插件，需要我们从它的官网下载安全插件，然后我们就可以使用这种方式。

隐私押金——所谓的隐私押金就是对数据进行加密并存储在区块链上。这是为了处理区块链上数据的公开性和透明性而采取的策略。通常，对称加密用于数据加密。所谓对称加密，就是加密和解密的秘钥是一个。这种加密方案比较简单快速，可以适用于对大量数据进行加密。

共享私有记录——相当于私有记录的更进一步，加密文件后，必须在非对称加密再次加密的同时重新使用加密密钥。也就是说，文件内容的第一次加密是对称加密，秘钥的第二次加密是非对称加密。非对称加密意味着有两个密钥：一个公钥和一个私钥。

哈希证明——所谓哈希证明，就是将文件内容的哈希值存储在链上。文件内容的哈希值通常也被称为文件的“数字指纹”，可以通过对文件内容进行哈希处理得到。因为哈希值的长度是比较有限的，比如一个上万字的内容的SHA256哈希值只有256位字符，这样长度的内容存储在链上没有任何压力区块链。

内容存储——所谓内容存储，是指将我们要存储的内容直接放到区块链中。但是，众所周知，区块链上的存储空间是极其宝贵且有限的，所以这些一般都不会太大。举个最简单的例子，我们发现在区块链上执行的应用，也就是我们常说的“智能合约”，功能一般不是很强大，使用的编程语言一般都有编译代码量。他们都很小，这就是原因。如果功能不强，说明代码量比较少，编译出来的代码比较少，说明占用空间少。这些都是为了节省区块链上的链上空间。

六、区块链处理过程

区块链处理过程大致分为三个阶段：

1、上链前的准备阶段

2、链上处理阶段

3、智能合约执行阶段

6.1 上链前的准备阶段

上链前三步：

第一步，根据企业所在的上下游行业，设计一条链条的起点和终点。理论上，所有产业链的起点是自然，终点是消费者。但是，在设计特定的链条时，不一定要覆盖自然，终点也不一定要延伸到消费者。链条的长度、起点和终点要根据每条不同链条的特点灵活设置。

第二步，在确定了起点和终点之后，每个环节或行业应该选择哪些公司进行上链？选择标准是什么？产业链的设计并不一定意味着每个环节都要选择最好的企业，链条就是最好的。这类似于球队选拔球员的逻辑。如果一支球队拥有最好的前锋、中锋和后卫，这支球队是最好的吗？不一定！

第三步，Token设计，包括Token的价值支撑和应用场景。股票的价值来自于单个公司所有利润的分红，而Token的价值来自于链上每个环节和每个企业的贡献。例如，有的公司以销售额为基础，有的以利润为基础，有的以产品或服务的贡献为基础，各种方法都可以使用。贡献就是挖矿，可以获得Token。

在业务数据上链之前转币的哈希值查不到交易记录，需要对业务数据进行处理，并对信息进行签名。这些过程可以通过相应的工具来完成，比如序列化工具和各种椭圆曲线签名工具，但更多的时候是通过集成了各种工具的SDK来完成。以太坊的 web3 是典型的区块链。用于预处理的开发工具。

数据层的一个主要功能是存储，存储系统的选择原则是性能和易用性。网络系统的整体性能主要取决于网络或本地数据存储系统的I/O性能。例如，比特币使用谷歌的 LevelDB。据说这个数据库读写性能不错，但是很多功能需要开发者自己实现。

数据库的历史：在 IT 世界中，它实际上是一个非常古老的研究领域。从最初的文件系统，到后来的 ER 实体关系模型。实体关系模型的引入催生了一系列伟大的数据库公司和软件，如IBM的DB2、Sybase、Oracle、微软的SQLServer、MySQL等。并且，这导致了传统数据库的三大成就，关系模型、事务处理、查询优化。后来随着互联网的盛行，MangoDB作为典型的NOSQL数据库应运而生。数据库技术本身也在不断发展，一直是一个流行的方向，包括以XML为代表的半结构化，以及基于文本、语音和图像的非结构化数据处理。

伴随着现实需求的不断升级，数据库也在不断的发展。我们可以通过 ER 实体关系模型和 NOSQL 来解决数据存储和数据访问的可扩展性问题。在我们通过NOSQL数据库、云存储等技术解决了互联网上海量数据的处理问题之后，接下来的问题就来了。这就是如何规模化地解决数据真实性和有效性的问题。

6.2 个链上处理阶段

事务从生成到完成的流程：

验证——在比特币区块链中，当一个节点或钱包产生一笔交易时，需要将该交易传递给其他节点进行验证。验证方式是用数字签名对交易数据进行加密，通过哈希函数获得代表交易的唯一哈希值，然后将该哈希值广播给比特币区块链网络中的其他参与节点。身份验证。

生成新交易——当新交易产生时，会先广播给区块链网络中的其他参与节点，每个节点都会将几笔新的交易放入区块中，每个节点会收集若干个未经验证的交易哈希值​​分块，每个块可以包含成百上千的交易。

谁来决定谁来验证这些交易？ - 每个节点进行工作量证明的计算以确定谁可以验证交易，计算结果最快的节点验证交易。这是达成共识的方法。

广播——获得验证权的节点将区块广播给所有节点，最快完成POW的节点将自己的区块广播给其他节点，每个节点验证并连接新区块，其他节点会确认该区块中包含的交易是否有效，并在确认没有被重复花费并具有有效的数字签名后，才会接受该区块。此时区块正式接入区块链，数据不可篡改。

交易验证完成——一旦所有节点接受该区块，之前未完成POW工作的区块将失效，每个节点将重新创建一个区块以继续下一次POW计算工作。

节点总是将最长的区块链视为正确的链，并在此基础上继续验证和扩展它。如果有两个节点同时广播不同版本的新区块，其他节点收到区块的时间会有差异，它们会在第一个收到的区块的基础上工作，但也会保留另一个链，以防后者变成长链。打破这种僵局需要共识算法的进一步操作。当其中一条链被确认为较长的一条时，在另一条分支链上工作的节点将切换阵营并开始在较长的链上工作。以上就是防止区块链分叉的全过程。

要了解区块链的运行原理，首先可以区分交易（Transaction）和区块（Block）两部分，这里我们是从区块链中的一笔交易到完成验证的过程。 ，并举例说明区块链的运行原理，进一步拆解区块链的五项关键技术，看看它是如何实现零信任基础、去中心化、可追溯、不可篡改的。

6.3 智能合约执行阶段

智能合约是运行在区块链公链上的代码，由 Solidity 编写并通过区块链传递。执行链的智能合约虚拟机，以达到对区块链进行编程的目的。区块链公链可以理解为一个操作系统，Solidity是编写操作系统应用程序的编程语言，智能合约虚拟机是编程语言编译后的代码运行环境。

智能合约的执行条件是其他账户向该合约账户转账（BU原生资产或资产资产）时触发执行。链上处理完成后，业务数据已经上链。对于单纯的存管业务，将业务信息写入区块就完成了业务处理。只需要记录存管业务的交易hash，取回时可以通过交易hash查询。但是大部分业务场景都需要一定的逻辑处理，所以需要通过智能合约来处理。智能合约处理包括合约逻辑处理和修改状态Merkle树等过程。

6.3.1个智能合约执行流程

1）用户A发起签名交易，目标账户为B，B为智能合约账户，存储智能合约代码。假设此时交易被广播打包，节点需要将交易存储在区块链上，交易需要回放和计算。

2）客户端调用交易记录，将合约代码加载到交易中执行。如果执行过程中遇到内置接口，会产生回调函数调用客户端代码，此时就实现了双向交互功能。

3）合约执行过程中，可能会产生新的交易。例如，合约账户 B 通过合约内部的接口向账户 C 转账。如果账户C只是普通账户，则进行正常的转账操作即可；如果账户C是合约账户，则会再次触发新的合约，形成递归调用。

合约调用合约的递归深度为3层。如果超过3层，就会出错，整个事务会回滚。这是针对合约实施的复杂性和底层区块链的安全性考虑和设计的。的。

6.3.2 智能合约的安全性

智能合约的实施需要更多考虑安全性，注意以下原则：

智能合约在执行过程中可能会出现安全问题，如过度消耗CPU、内存、堆栈等资源，节点执行结果不一致等。为了描述方便，定义如下变量：合约执行步数为Step，合约栈使用量为Stack，合约栈使用量为Heap，合约执行时间为Time，合约数量bytes 为 Byte，合约间调用的深度为 Deep。

(1）如果合约字节数超过Max(Byte)，则验证参数失败，无法进行交易。

(2）如果合约执行步数超过Max(Step)，则会抛出异常。

(3）如果合约栈的使用量超过Max(Stack)，就会抛出异常。

(4）如果合约堆使用量超过Max(Heap)，则抛出异常。

(5）如果合约执行时间超过Max(Time)，则抛出异常。

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(6）如果合约之间的调用深度超过Max(Deep)，则执行失败。

(7）如果合约抛出异常，则整个交易失败。

(8）虚拟机加载智能合约执行环境时，删除随机函数、时间函数等不确定因素函数。

总之，区块链作为21世纪前沿的高科技领域，随着区块链技术的不断创新，越来越多的传统企业开始利用这项技术解决各种问题。数据上链是利用区块链技术进入区块链行业，进而深入探索行业发展。