区块链数据究竟存储在何处？

摘要： 这是一个非常好的问题,也是理解区块链技术的核心，区块链数据不存储在任何一个中心化的服务器或机构，而是分布式地存储在所有参与该网络的节点（Node）上，下面我们来详细解释一下这个“分...

这是一个非常好的问题,也是理解区块链技术的核心。

区块链数据不存储在任何一个中心化的服务器或机构，而是分布式地存储在所有参与该网络的节点（Node）上。

下面我们来详细解释一下这个“分布式存储”是如何工作的，以及它的具体位置和形式。

核心概念：分布式账本

可以把区块链想象成一个公开的、共享的、不可篡改的数字账本，这个账本不是由银行或政府等中心机构保管的，而是网络中的每一个参与者（节点）都拥有一份完整的拷贝。

打个比方： 想象一个村庄，村里的每一户人家都有一本完全相同的村庄账本，村里任何一笔交易（比如张三给了李四一头牛），都会先告诉全村人，然后每一户人家都在自己的账本上记录下这笔交易，因为大家都有一样的账本，所以很难有人偷偷篡改自己的账本而不被发现。

区块链就是这个“数字化村庄”的升级版。

数据具体存储在哪里？

区块链数据主要存储在参与网络的节点中，这些节点可以是个人电脑、服务器、矿机等任何连接到区块链网络的设备。

节点的类型

• 全节点：

  • ：存储从区块链创世块（第一个区块）开始到当前最新区块的所有完整数据，这包括区块头、交易记录、状态信息等。
  • 功能：它们是网络的“守护者”，全节点可以独立验证每一笔交易和新区块的有效性，确保整个网络的安全和规则被遵守，它们不需要依赖任何第三方就能获取完整数据。
  • 位置：在你的电脑上安装一个完整的比特币或以太坊客户端（如 Bitcoin Core, Geth），让它运行，你就拥有了一个全节点，数据就存储在你的硬盘上。

• 轻节点：

  

  • ：只存储区块头，而不存储所有交易详情，区块头包含了哈希值、时间戳、前一区块的哈希值等关键信息，足以验证交易的合法性，但不包含完整的交易历史。
  • 功能：轻节点（如手机钱包、浏览器插件）资源消耗小，运行速度快，适合普通用户进行交易查询和发送，但它们需要连接到全节点来获取交易数据。
  • 位置：在你的手机App或浏览器中。

• 矿节点/验证节点：

  • ：同样是全节点，存储所有数据。
  • 功能：它们除了验证交易，还负责“挖矿”（工作量证明机制，如比特币）或“验证”（权益证明机制，如以太坊 2.0），它们通过竞争或选举来创建新区块并获得奖励。
  • 位置：在矿工或验证者的专业设备上。

数据的物理位置

• 去中心化：没有中央数据中心，数据存储在全球成千上万个节点的硬盘上，这些节点分布在世界各地，由不同的个人、公司或组织运行。
• 冗余性：由于每个全节点都有一份数据拷贝，数据具有极高的冗余性，即使有成百上千个节点离线或损坏，只要还有一个全节点在线，整个区块链的数据就不会丢失。

区块链数据由什么构成？

存储在节点硬盘上的数据主要分为几部分：

1. 区块：

   • 区块是区块链的基本单位,像一个数据容器。
   • 每个区块包含三部分：
     • 区块头：包含元数据，如前一区块的哈希值（确保链式结构）、时间戳、难度目标、一个叫做“Merkle树根”的值（用于高效验证交易）等，这是区块的“身份证”。
     • 交易列表：包含该区块内发生的所有具体交易记录，A转账给B多少钱，C铸造了一个NFT等。
     • 区块体：在某些实现中，交易列表本身被称为区块体。

2. 链式结构：

   • 每个区块头都包含了前一区块的哈希值，这个设计是区块链安全的核心。
   • 这意味着,如果你想修改任何一个区块里的数据（比如一笔交易），那么这个区块的哈希值就会改变，由于后一个区块存储的是“旧”的哈希值，这个后一个区块就变得无效了，为了让它重新有效，你需要修改之后的所有区块，这需要消耗巨大的算力，因此在实际中几乎不可能，这就是数据不可篡改的原理。

3. 状态数据库：

   • 除了存储历史交易（链上数据），区块链还需要一个当前状态的快照，比特币网络需要知道每个地址当前有多少比特币余额。
   • 以太坊等更复杂的区块链,状态数据库还包括智能合约的代码和状态。
   • 这个状态数据库会随着新区块的确认而不断更新。

区块链数据并非“飘在空中”，而是实实在在地存在于全球成千上万个参与者的设备硬盘里，正是这种去中心化的存储方式，赋予了区块链透明、安全、抗审查的特性。