为区块链应用设计本地数据库存储结构

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区块链和区块链应用这两个概念是不一样的。转载请注明出处:www.tangshuang.net未经授权,禁止复制转载。对于一个纯区块链而言,只需要保证它拥有三【作者:唐霜】【本文受版权保护】个要素:1.链表结构的区块存储结构设计,原创内容,盗版必究。著作权归作者所有,禁止商业用途转载。2.点对点网络,3.加密技术保证不可伪造【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】原创内容,盗版必究。。但是对于一款应用,特别是现代的应用,这本文作者:唐霜,转载请注明出处。【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】三个要素完全不够。对于一个应用,还要考虑本文版权归作者所有,未经授权不得转载。【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】:1.用户(账号)体系,2.鉴权体系,3【本文受版权保护】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net.业务数据。因此,我们这篇文章要来探讨一【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【未经授权禁止转载】下,一个区块链应用应该如何设计它本地的数【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】【原创不易,请尊重版权】据库存储结构。

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选择底层数据库【原创内容,转载请注明出处】

未经授权,禁止复制转载。【未经授权禁止转载】原创内容,盗版必究。【原创不易,请尊重版权】

对于区块链应用而言,有两个部分的数据:区【本文受版权保护】转载请注明出处:www.tangshuang.net块链数据和应用状态数据。以比特币为例,区【本文首发于唐霜的博客】本文版权归作者所有,未经授权不得转载。块链数据中保存着历史交易数据,而这些数据【本文首发于唐霜的博客】本文版权归作者所有,未经授权不得转载。包含了上述提到的那几个方面,除了历史交易【未经授权禁止转载】【作者:唐霜】数据,比特币客户端(应用)还需要保存没有【原创不易,请尊重版权】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】被写入区块链的一些数据,比如过去一段时间未经授权,禁止复制转载。原创内容,盗版必究。发起的新交易。比特币的区块链数据被存储在原创内容,盗版必究。【本文首发于唐霜的博客】很多.dat文件中,它采用的数据结构我至【本文受版权保护】【未经授权禁止转载】今没有搞懂,阅读了很多材料,都没有明白比【作者:唐霜】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】特币raw data使用的是什么技术,不【原创不易,请尊重版权】原创内容,盗版必究。过市面上已经有很多软件可以直接解析比特币未经授权,禁止复制转载。著作权归作者所有,禁止商业用途转载。区块链数据,所以读取比特币区块链也不是什【作者:唐霜】原创内容,盗版必究。么问题。而比特币的这些.dat区块数据不本文作者:唐霜,转载请注明出处。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net是以我们熟悉的数据结构存储的,所以在查询著作权归作者所有,禁止商业用途转载。本文作者:唐霜,转载请注明出处。数据的时候,无法像现代数据库一样通过查询未经授权,禁止复制转载。【本文受版权保护】语句或方法快速查询。为了解决验证某个交易著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【原创不易,请尊重版权】的速度,比特币采用了leveldb作为k著作权归作者所有,禁止商业用途转载。著作权归作者所有,禁止商业用途转载。ey-value数据库保存着整个区块链的本文版权归作者所有,未经授权不得转载。本文作者:唐霜,转载请注明出处。索引,以保证可能通过各种key快速找到需【本文受版权保护】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】要的数据。另外,那些还没有写入区块链的c【转载请注明来源】原创内容,盗版必究。hainstate数据也是用leveld【本文首发于唐霜的博客】原创内容,盗版必究。b保存在另外一个库中。

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那么对于非币应用,或者代币应用,怎么来搞【未经授权禁止转载】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】自己的数据库呢?

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上面你可以看到,实际上,一个区块链数据库本文作者:唐霜,转载请注明出处。未经授权,禁止复制转载。结构里面包含三个(或更多)部分:1.只能【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】原创内容,盗版必究。执行插入和查询动作的块链数据库,2.块链【版权所有,侵权必究】本文版权归作者所有,未经授权不得转载。数据的索引,3.chainstate数据【本文首发于唐霜的博客】未经授权,禁止复制转载。,这个数据是可变的。而怎么把账号体系、业【版权所有,侵权必究】原创内容,盗版必究。务体系等数据加入进去呢?很明显,账号体系【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】、鉴权体系、业务体系的数据全部要入链。在【原创内容,转载请注明出处】【本文首发于唐霜的博客】p2p同步时,只有block数据被同步,未经授权,禁止复制转载。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net其他数据都是通过网络广播等方式传递和接收转载请注明出处:www.tangshuang.net【本文首发于唐霜的博客】的,索引数据在同步时创建。

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用sql数据库保存区块链。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net

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我们抓住区块链表的特征,即下一个区块保存【本文受版权保护】【本文首发于唐霜的博客】着上一个区块的hash,同时通过merk未经授权,禁止复制转载。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.netle算法保存了区块内容的hash。所以,未经授权,禁止复制转载。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net我们其实很好利用sql数据库来保存blo著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【转载请注明来源】ck数据,而且,sql数据库可以自定义索著作权归作者所有,禁止商业用途转载。著作权归作者所有,禁止商业用途转载。引,所以,索引数据库都省了。因此,我们的【未经授权禁止转载】未经授权,禁止复制转载。应用里面,可以最终总结为两类数据:块链数【本文首发于唐霜的博客】未经授权,禁止复制转载。据、chainstate数据。其中块链数转载请注明出处:www.tangshuang.net本文作者:唐霜,转载请注明出处。据使用sql数据库保存,只具备inser【版权所有,侵权必究】未经授权,禁止复制转载。t和select的权限。而chainst【本文首发于唐霜的博客】本文版权归作者所有,未经授权不得转载。ate使用kek-value数据库保存,本文作者:唐霜,转载请注明出处。未经授权,禁止复制转载。读取效率更高。

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用sqlite和leveldb作为底层数【版权所有,侵权必究】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】据库。

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sql数据库和key-value数据库都本文作者:唐霜,转载请注明出处。【版权所有,侵权必究】有很多很多,比如orcal、redis等【作者:唐霜】【本文受版权保护】等,但是我们开发一个区块链应用,常常需要本文版权归作者所有,未经授权不得转载。【版权所有,侵权必究】保证把数据放在客户端本地,而非服务器,所【转载请注明来源】【原创内容,转载请注明出处】以,这个时候,数据库必须和应用代码一起发本文作者:唐霜,转载请注明出处。未经授权,禁止复制转载。布。当然,如果你能强制用户在安装你的应用【原创不易,请尊重版权】本文版权归作者所有,未经授权不得转载。之前安装一个本地数据库服务,也是可行的,【作者:唐霜】本文作者:唐霜,转载请注明出处。比如微软的很多软件,就要求你事先安装.n【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.netet framework。不过这种需求显【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net然体验感不是很好,除非是企业级用户。

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sqlite是非常轻量级的sql数据库,转载请注明出处:www.tangshuang.net未经授权,禁止复制转载。最重要的是,它是基于文件的,而非内存的,【原创不易,请尊重版权】【原创内容,转载请注明出处】它的所有数据被保存在一个.db文件里面,【本文受版权保护】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】而且不依赖任何服务。也就是说,你可以将这著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【本文受版权保护】个数据库打包进自己的应用,而不用要求用户【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】在安装你的应用之前再安装一个其他什么数据【未经授权禁止转载】【未经授权禁止转载】库了。不过当然,sqlite的性能在遇到【原创不易,请尊重版权】著作权归作者所有,禁止商业用途转载。大数据量的时候是不怎么理想的,因此,我们未经授权,禁止复制转载。【本文受版权保护】需要通过各种优化手段和架构来控制单个数据著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【版权所有,侵权必究】库的数据量,采用分库等方式,提高后期可能【本文受版权保护】【原创不易,请尊重版权】的查询能力。

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leveldb和sqlite一样,也是基【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net于文件系统的,可以被打包进应用。它具备非本文作者:唐霜,转载请注明出处。【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】常高的写性能,由于设计简单,它的读性能也著作权归作者所有,禁止商业用途转载。原创内容,盗版必究。完全不输给内存级的key-value数据未经授权,禁止复制转载。未经授权,禁止复制转载。库。当然,因为它的设计简单,它没有分库等【版权所有,侵权必究】本文版权归作者所有,未经授权不得转载。功能。我们需要通过合理的控制key的前缀【原创内容,转载请注明出处】转载请注明出处:www.tangshuang.net,来保证我们可以通过有一定规律的key来【版权所有,侵权必究】未经授权,禁止复制转载。找到想要的数据集合。

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数据库表结构著作权归作者所有,禁止商业用途转载。

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我们以一个博客系统为例来进行分析,毕竟基著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【作者:唐霜】于数据库技术的应用千变万化,结构不可能只著作权归作者所有,禁止商业用途转载。转载请注明出处:www.tangshuang.net有一种。但是,我们通过这个案例,可以分析【本文受版权保护】未经授权,禁止复制转载。出,区块链应用怎么在业务、用户、块链三者【未经授权禁止转载】本文作者:唐霜,转载请注明出处。之间建立“不可篡改”的存储数据。

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首先是区块表(block table)。

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一个区块的表,需要记录这个区块的各种信息【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】,特别是区块头信息。我的设计如下:

著作权归作者所有,禁止商业用途转载。未经授权,禁止复制转载。本文作者:唐霜,转载请注明出处。
字段名【原创不易,请尊重版权】 类型原创内容,盗版必究。 长度【原创内容,转载请注明出处】 备注【原创不易,请尊重版权】
version【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】 string转载请注明出处:www.tangshuang.net 8【未经授权禁止转载】 客户端的版本【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】
block_hash【转载请注明来源】 string【作者:唐霜】 128【作者:唐霜】 区块hash原创内容,盗版必究。
previous_block_hash原创内容,盗版必究。 string【未经授权禁止转载】 128【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】 上一个区块hash【原创不易,请尊重版权】
timestamp【原创内容,转载请注明出处】 number本文版权归作者所有,未经授权不得转载。 16【原创内容,转载请注明出处】 挖矿时间戳【本文受版权保护】
diffculty【作者:唐霜】 number【未经授权禁止转载】 32【转载请注明来源】 挖矿难度【版权所有,侵权必究】
nonce原创内容,盗版必究。 number未经授权,禁止复制转载。 16本文版权归作者所有,未经授权不得转载。 挖矿随机数【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net
merkle_root【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net string原创内容,盗版必究。 128未经授权,禁止复制转载。 业务数据的merkle root has【作者:唐霜】本文作者:唐霜,转载请注明出处。h

这就是一个区块链的区块表,这些是基础字段转载请注明出处:www.tangshuang.net【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】,作为一个应用,可以在这个基础上进行扩展【原创内容,转载请注明出处】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】,但是应该遵循一个规则,就是尽可能的保证【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】【未经授权禁止转载】存储的数据更少,能够通过计算得到的数据,本文作者:唐霜,转载请注明出处。本文作者:唐霜,转载请注明出处。就不要设计在sql数据库里面去,可以考虑【原创不易,请尊重版权】【转载请注明来源】放在key-value数据库里面去。要知【未经授权禁止转载】【原创内容,转载请注明出处】道,当一个应用运行N年以后,即使看上去这转载请注明出处:www.tangshuang.net【版权所有,侵权必究】么几个字段的表,也会多到爆炸。

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业务数据表。著作权归作者所有,禁止商业用途转载。

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下面是业务数据,也就是我们这里假设的博客著作权归作者所有,禁止商业用途转载。原创内容,盗版必究。的内容。对于一篇博客,我们必要的字段其实未经授权,禁止复制转载。本文作者:唐霜,转载请注明出处。不多:

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你看到block_hash可能会觉得奇怪【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【转载请注明来源】,没错,在插入文章数据前,block_h转载请注明出处:www.tangshuang.net【本文首发于唐霜的博客】ash已经被计算出来了。

【作者:唐霜】【本文首发于唐霜的博客】未经授权,禁止复制转载。【作者:唐霜】

既然是博客系统,那么评论也是必须的:本文作者:唐霜,转载请注明出处。

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上面就是区块链的数据库表了。著作权归作者所有,禁止商业用途转载。

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等一等,用户数据呢?难道你都不把用户数据【本文受版权保护】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net保存下来,这顶什么用?难道界面上直接显示【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】用户的hash就算了?别慌。用户数据属于著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】加密体系的一部分,不会被记录到区块链中,【本文首发于唐霜的博客】【作者:唐霜】而是记录在chainstate中,你想想【转载请注明来源】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net,用户难道还不要经常换换头像、改改昵称什【转载请注明来源】【版权所有,侵权必究】么的么?而且,我们可以通过用户的密钥来对著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【本文受版权保护】用户的权限进行验证。这下面的部分再详细阐转载请注明出处:www.tangshuang.net未经授权,禁止复制转载。述。

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总之,对于一个博客系统,就上面这些字段就转载请注明出处:www.tangshuang.net本文作者:唐霜,转载请注明出处。够用啦。但是,要保证区块链数据的不可篡改本文作者:唐霜,转载请注明出处。【版权所有,侵权必究】性,我们还要做一些设计。

【转载请注明来源】【原创不易,请尊重版权】著作权归作者所有,禁止商业用途转载。原创内容,盗版必究。【未经授权禁止转载】
merkle_root = sha256(sha256( article_hash1 + article_hash2 + ... comment_hash1 + comment_hash2 + ... ))

在验证一个数据是否被改动时,利用merk未经授权,禁止复制转载。【本文受版权保护】le的验证算法,从区块链里面查询出对应的转载请注明出处:www.tangshuang.net本文作者:唐霜,转载请注明出处。数据进行merkle验证就可以知道是不是【转载请注明来源】【版权所有,侵权必究】有问题了。

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chainstate数据结构未经授权,禁止复制转载。

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前面提到我们用key-value数据库保本文版权归作者所有,未经授权不得转载。著作权归作者所有,禁止商业用途转载。存chainstate数据,我们尽量让k著作权归作者所有,禁止商业用途转载。本文版权归作者所有,未经授权不得转载。ey-value更加扁平,不要做多层嵌套【作者:唐霜】本文作者:唐霜,转载请注明出处。。现在我们来看下用户数据:

著作权归作者所有,禁止商业用途转载。未经授权,禁止复制转载。【版权所有,侵权必究】【转载请注明来源】【版权所有,侵权必究】
"author_03a89fc89aa9c7b7..." => {
  "nickname": "tony",
  "publicKey": "a8fcdc982eda..",
  "avatar": "data:image/png;base64,...",
  "description": "I'm a clear boy."
}

而一个用户的hash是通过该用户的公钥经著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【本文首发于唐霜的博客】过加密得到的,要验证该用户的真实性,只需【未经授权禁止转载】原创内容,盗版必究。要用他的公钥加密某个随机数,让他用私钥解【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【版权所有,侵权必究】密进行验证即可。

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另外,有很多发布了但还没有记录到区块链里本文版权归作者所有,未经授权不得转载。【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】面的文章,等着被矿工写入。为了防止矿工篡【原创内容,转载请注明出处】原创内容,盗版必究。改用户发布的内容,用户发布时,仅广播内容【本文首发于唐霜的博客】【本文受版权保护】的hash,原始内容经过加密,矿工仅利用【转载请注明来源】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】这些hash进行挖矿,挖矿成功后才能解锁著作权归作者所有,禁止商业用途转载。【版权所有,侵权必究】原始内容:

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"block_0ca452ced99..._merkle_hashes" => [
  {
    "author_hash": "03a89fc89aa9c7b7...",
    "article_hash": "0034cd00e37...",
    "article_raw_script": "xxx..."
  },
  ...
]

评论数据也是一样,它们被暂时保存在cha【版权所有,侵权必究】著作权归作者所有,禁止商业用途转载。instate里面,等到区块生成之后,这原创内容,盗版必究。转载请注明出处:www.tangshuang.net些临时数据就可以从chainstate里【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【原创内容,转载请注明出处】面清除。

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总结本文作者:唐霜,转载请注明出处。

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本文从一个区块链应用的底层数据库出发去看【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】本文作者:唐霜,转载请注明出处。区块链应用。当然,这里面还有很多细节,需【本文受版权保护】【关注微信公众号:wwwtangshuangnet】要在开发中去解决,这里只是提供了底层数据【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net库选择和设计的一个思路。在一些具体问题上【原创不易,请尊重版权】【本文首发于唐霜的博客】,比如共识机制,比如如何刺激用户贡献内容【原创不易,请尊重版权】【原创不易,请尊重版权】等等,都是一个待解决的问题。

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2018-04-07 16826 ,

为价值买单,打赏一杯咖啡

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已有4条评论
  1. dongfeng 2019-04-22 12:32

    你好  我想请问一下,从哪里能够获得比特币区块数据(就是获得区块链上真实的一个个区块)啊? 因为要做实验 谢谢啦

    • 否子戈 2019-04-22 12:41

      你可以下载官方的钱包客户端,同步整个链,然后用一个第三方工具去将链数据格式化为结构化数据。
      不知道有没有第三方提供完整的链数据,你自己谷歌吧。

      • dongfeng 2019-04-24 14:19

        你好,文中 您说的那个存储区块链数据的.dat文件是在哪里找到的啊?一个.dat文件是不是一个区块?

        • 否子戈 2019-04-28 22:28

          .dat文件是最早的比特币钱包的数据文件,是一种非常原始且结构不常见的数据,最早的时候是一个区块一个.dat,但是后来随着技术更新,.dat文件好像已经不用了,钱包采用了新的数据存储形式,我已经没关注很久了,不知道现在的具体情况