区块链数据究竟存于何处？

摘要： 这是一个非常好的问题,也是理解区块链技术的核心之一，区块链的数据并非存储在某个中心化的服务器或公司里，而是存储在每一个参与该网络的节点（Node）的计算机上，我们可以用一个形象的比...

这是一个非常好的问题,也是理解区块链技术的核心之一。

区块链的数据并非存储在某个中心化的服务器或公司里，而是存储在每一个参与该网络的节点（Node）的计算机上。

我们可以用一个形象的比喻来理解：区块链就像一个公开的、分布式的账本。

• 传统互联网（中心化存储）： 就像你在银行的账户，你的所有存款记录都存储在银行自己的中心服务器上，你必须信任银行，银行说你有100块，你就有100块，如果银行服务器坏了或数据被篡改,你的记录就可能出问题。
• 区块链（分布式存储）： 就像一个全村人共同记账的账本，村里每一户人家（每个节点）都有一本一模一样的账本副本，当有人发起一笔交易（比如张三给李四10块钱），这笔交易会被广播给全村人，大家在自己的账本上都记下这笔交易，然后一起对账，确保所有人的账本都一致，只有当大多数人都确认这笔交易没问题后，这笔记录才最终被“盖章”确认,并被永久记录在账本上。

详细解析：区块链数据的具体存储位置和方式

存储位置：去中心化的节点网络

区块链的数据被复制并存储在成千上万个运行着区块链客户端软件的计算机上，这些计算机就是“节点”，这些节点分布在全球各地，可能是在个人电脑上、服务器上,甚至在物联网设备上。

• 全节点: 存储了从区块链创世区块开始到当前最新的所有完整数据，它们是网络的核心，负责验证交易和新区块的有效性，一个全节点就拥有完整的、不可篡改的账本。
• 轻节点/SPV节点: 只存储了区块的头部信息，包含了每个区块的哈希值（可以理解为数字指纹）和一些关键元数据，它们不存储完整的交易历史,但可以通过与全节点通信来验证自己的交易是否已被确认。

关键点： 因为数据分布在无数个节点上，没有任何一个单一实体可以控制或篡改它，想要篡改数据，需要同时控制网络中超过51%的节点，这在大型公链（如比特币、以太坊）上几乎是不可能完成的任务。

数据结构：链式区块

区块链的数据不是杂乱无章地堆放的，而是以一种非常精巧的“链式”结构组织的。

• 区块: 每个区块就像账本的一页,它包含了三个主要部分：

  

  1. 区块头: 包含了元数据，是区块的核心，最重要的信息包括：
     • 上一个区块的哈希值： 这是形成“链”的关键，每个区块都通过指向前一个区块的哈希值来链接,使得整个链条环环相扣。
     • 默克尔根: 一个由本区块内所有交易数据计算得出的哈希值，它就像一个“总指纹”,可以高效地验证任何一笔交易是否包含在这个区块中。
     • 时间戳、难度目标、随机数等其他信息。
  2. 交易列表: 包含了本区块内发生的所有具体交易数据（比如转账记录、合约代码等）。
  3. 区块大小/区块号： 等其他信息。

• 链: 每个新区块都会链接到前一个区块的后面，形成一条不断增长的、不可逆的数据链，这就是“区块链”这个名字的由来。

数据类型：交易和状态

区块链上存储的数据主要分为两类：

• 交易数据: 这是记录在区块链上的“动作”，比如发送加密货币、执行智能合约等，交易数据是公开透明的,任何人都可以查询。
• 状态数据: 这是交易执行后产生的结果，在以太坊上，“Alice的账户地址有10个ETH”就是一种状态，状态数据记录在每个区块的末尾，代表了当前网络中所有账户的实时快照,节点通过回放所有历史交易来计算出最新的状态。

总结表格

一个重要的补充：链下存储

虽然区块链的设计理念是去中心化，但将所有数据（尤其是大型文件、图片、视频等）都直接放在链上是不现实的,因为：

1. 成本极高：链上存储需要支付“Gas费”或“矿工费”,价格昂贵。
2. 效率低下：每个节点都要同步和验证所有数据,会导致网络拥堵。
3. 容量有限：区块大小有限制。

实践中出现了“链上存储哈希，链下存储数据”的模式：

• 链上： 只存储一个指向数据的哈希值（或IPFS地址等），这个哈希值就像文件的“数字指纹”。
• 链下： 将实际的文件数据存储在去中心化的文件系统（如 IPFS、Arweave）或中心化的云存储上。

这样既利用了区块链的不可篡改性和可验证性来证明数据的存在性和完整性，又解决了数据存储的成本和效率问题，当你看到一个NFT图片时，它的图片文件通常就是存储在链下的,而区块链上只记录了指向这张图片的链接和哈希值。