第2课

技术基础和架构

这个模块深入探讨了 Stacks 区块链的技术架构。它涵盖了 Stacks 如何与比特币集成、Stacks 的关键组件以及确保其安全性、可扩展性和功能的机制。

Stacks 使用分层架构来增强比特币而不修改其协议。这种方法使 Stacks 能够在引入智能合约和去中心化应用程序 (DApp) 等功能的同时受益于比特币的安全性,从而与更大的区块链建立协同关系。

工作原理

比特币层

Stacks 使用锚定过程与比特币集成。Stacks 区块链中的每个区块都链接到比特币区块链上的一笔交易,包含一个 Stacks 区块的哈希值,从而有效地将其嵌入比特币的分类账中。这个过程被称为“检查点”,定期发生,确保 Stacks 能够受益于比特币的安全性,而无需复制其工作量证明 (Proof-of-Work) 努力。

PoX 共识机制在实现这种集成中非常重要。通过该机制,矿工可以将比特币 (BTC) 提交到网络中,用于保护 Stacks 区块链。矿工提交的 BTC 随后分配给通过锁仓参与网络的 STX 代币持有者。这种方法确保了 Stacks 区块链保持安全和去中心化,利用比特币已建立的信任和安全协议。

在安全性方面,通过在比特币上记录 Stacks 区块的哈希值,Stacks 继承了比特币的安全特性,这意味着任何试图更改 Stacks 区块链的行为也需要更改比特币区块链。由于比特币广泛的工作量证明安全加密技术,这几乎是不可能的。这一机制利用比特币的长期稳定性和安全性,提供了高度的数据完整性和不可变性。

Stacks 区块链层

Stacks 区块链层负责执行智能合约和处理交易。与主要处理安全性和不可变性的比特币层不同,Stacks 层引入了高级功能,使去中心化应用程序 (DApp) 的创建和管理成为可能。它独立运行,同时确保其状态定期锚定到比特币。

在 Stacks 区块链层,智能合约使用 Clarity 语言编写和执行。Clarity 设计得可预测且安全,其非图灵完备性确保合约避免复杂计算,从而减少潜在漏洞。这种可预测性使开发者能够确定其代码的行为,增强了基于 Stacks 的应用程序的可靠性和安全性。

在 Stacks 层,交易处理通过使用微块(microblocks)进行了优化。与传统区块链中每个新块确认交易不同,Stacks 使用微块来连续地流式处理交易。这种方法有助于减少延迟,使交易确认更快。当矿工赢得添加新区块的权利时,他们首先创建一个关键块,然后是一个系列的微块。交易立即在微块中处理,并在关键块锚定到比特币时最终确定。

锚定过程确保了 Stacks 区块链的安全性并受益于比特币的安全特性。通过定期将 Stacks 状态锚定到比特币,任何篡改 Stacks 区块链的企图都需要对比特币进行攻击,这使得这种篡改极其不切实际。这种方法提供了高度的数据完整性,并确保 Stacks 区块链的变化由比特币广泛的安全基础设施支持。

微块的引入是 Stacks 区块链层的一项重大创新。通过实现近乎即时的交易确认,微块增强了用户体验,并使 Stacks 网络更加高效。这一特性对于需要快速交易处理和高吞吐量的应用程序,尤其是去中心化金融(DeFi)平台和其他去中心化应用程序(DApp),具有特别的益处。

Stacks 的关键组件

节点和矿工

  • 节点:验证交易并维护区块链。
  • 矿工:将交易打包成区块,并使用 PoX 提交到比特币。矿工将微块附加到其赢得的区块上,以促进快速交易确认。

微块和交易最终性

  • 微块:通过实时流式处理交易来加快交易处理速度。交易在相应区块在比特币上确认后即为最终确认。
  • 区块生产和微块 Stacks 以与比特币相同的速率生产区块,大约每 10 分钟一次。微块允许近乎即时的交易确认,增强了用户体验。

Stacks 区块链结构

  • 全局分类账:Stacks 维护自己的分类账,记录交易和智能合约。这个分类账定期锚定到比特币以确保安全性。
  • 执行环境:处理智能合约和交易,确保高效运行而不增加比特币的负担。

微块和交易最终性

  • 微块:通过实时流式处理交易来加快交易处理速度。交易在相应区块在比特币上确认后即为最终确认。
  • 区块生产和微块:Stacks 以与比特币相同的速率生产区块,大约每 10 分钟一次。微块允许近乎即时的交易确认,增强了用户体验。

Stacks 区块链结构

  • 全局分类账:Stacks 维护自己的分类账,记录交易和智能合约。这个分类账定期锚定到比特币以确保安全性。
  • 执行环境:处理智能合约和交易,确保高效运行而不增加比特币的负担。

Clarity 智能合约语言

帮助提供

  • 确定性:Clarity 是一种可判定的语言,意味着开发者可以预测其程序的结果。这种可预测性对智能合约非常重要。
  • 解释性:Clarity 由区块链节点直接解释,降低了编译器错误的风险。
  • 透明性:Clarity 合约的源代码发布在区块链上,允许任何人进行验证。

关键功能和能力

  • 快速确认:通过微块实现近乎即时的交易确认。
  • 安全合约:Clarity 确保智能合约的可预测性和安全性。
  • 去中心化共识:PoX 利用比特币的安全性实现去中心化共识。
  • 高效费用:基于交易大小的费用促进了区块链的高效使用。

亮点

  • 分层方法与比特币集成:Stacks 使用比特币作为其基础层,继承其安全性,同时引入智能合约和去中心化应用程序 (DApp),而不修改比特币的协议。
  • Stacks 的关键组件:包括节点、矿工和 Stacks 区块链层。矿工通过承诺比特币来保护网络,节点验证交易并维护区块链。
  • 区块生产和微块:使用微块进行更快的交易处理,实现近乎即时的确认,减少延迟并提高吞吐量。
  • Clarity 智能合约语言:一种可判定的解释性语言,设计为可预测且安全,允许开发者编写安全可靠的智能合约。
  • 挖矿和代币经济学:利用 PoX 共识机制,矿工通过提交 BTC 来创建区块,赚取 STX 代币,将经济激励与网络安全对齐。
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