????????文|李偉志

????????最近有小伙伴給小編反饋，雖然知道區(qū)塊鏈很長(zhǎng)時(shí)間了，但還不太清楚區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)框架到底是怎么回事？

? ? ? ? 其實(shí)區(qū)塊鏈的邏輯技術(shù)和區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)息息相關(guān)。今天小編給大家說說區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)架構(gòu)。

? ? ? ? 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)

? ? ? ? 區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)分為三大層，六小層，包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層下的數(shù)據(jù)層和網(wǎng)絡(luò)層、中間協(xié)議層下的共識(shí)層、激勵(lì)層和合約層、應(yīng)用服務(wù)層。

? ? ? ? 每層分別完成一項(xiàng)核心功能，各層之間互相配合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)去中心化的信任機(jī)制。這里小編要特別說明，這六層基礎(chǔ)架構(gòu)不是每條區(qū)塊鏈的? 標(biāo)配。

? ? ?? 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層

? ? ?? 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層是區(qū)塊鏈系統(tǒng)的技術(shù)支撐，分為：數(shù)據(jù)層和網(wǎng)絡(luò)層。

? ? ? ? 數(shù)據(jù)層

? ? ? ? 數(shù)據(jù)層主要描述區(qū)塊鏈技術(shù)的物理形式，是設(shè)計(jì)賬本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其實(shí)描述的是區(qū)塊鏈究竟是由哪些部分組成的。首先建立一個(gè)起始節(jié)點(diǎn)----“創(chuàng)世區(qū)塊”，之后在同樣規(guī)則下創(chuàng)建的規(guī)格相同的區(qū)塊依次相連組成一條主鏈條。每個(gè)區(qū)塊中包含了許多技術(shù)，例如時(shí)間戳技術(shù)、哈希函數(shù)，用來確保每一個(gè)區(qū)塊是按時(shí)間順序相連接以及交易信息不被篡改。

? ? ? 區(qū)塊：主要是用來記錄實(shí)際需要保存的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過區(qū)塊包裝會(huì)被永久記錄到區(qū)塊鏈上，每個(gè)區(qū)塊有區(qū)塊頭、區(qū)塊主體組成。

? ? ? 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)：區(qū)塊鏈系統(tǒng)大約每10分鐘會(huì)創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊，其中包含了這個(gè)時(shí)間段內(nèi)全網(wǎng)范圍所發(fā)生的交易。每個(gè)區(qū)塊的區(qū)塊頭中記錄了其引用的父區(qū)塊的哈希值，通過這種方式一直倒推，形成了一條交易鏈條。

? ? ? 哈希算法：是區(qū)塊鏈保證交易信息不被篡改的單向密碼機(jī)制，主要原理是將任意長(zhǎng)度的二進(jìn)制值映射為較短的固定長(zhǎng)度的二進(jìn)制值，這個(gè)較短的二進(jìn)制值稱為哈希值。

Merkle樹：Merkle樹是一種數(shù)據(jù)編碼的結(jié)構(gòu)，在最底層，我們把交易信息數(shù)據(jù)分成小的數(shù)據(jù)塊，有相應(yīng)的哈希值和它對(duì)應(yīng)。目前在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，Merkle樹大多用來進(jìn)行比對(duì)以及驗(yàn)證處理。

非加密對(duì)稱：是一種密鑰的保密方法。此方法需要兩個(gè)秘鑰：私鑰和公鑰。公鑰與私鑰是一對(duì)，如果用公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私鑰才能解密。

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層的主要是為了實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的信息交流，實(shí)現(xiàn)記賬節(jié)點(diǎn)的去中心化。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一個(gè) P2P網(wǎng)絡(luò)（對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，又稱點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)），是沒有中心服務(wù)器、依靠用戶群交換信息的互聯(lián)網(wǎng)體系。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)既接收信息，也產(chǎn)生信息。

區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)造新的區(qū)塊后會(huì)以廣播的形式通知其他節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)這個(gè)區(qū)塊進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)全區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中超過51%的用戶驗(yàn)證通過后，這個(gè)新區(qū)塊就可以被添加到主鏈上了。

中間協(xié)議層

中間協(xié)議層是連接應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的橋梁，分為共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層。

共識(shí)層

共識(shí)層負(fù)責(zé)調(diào)配記賬節(jié)點(diǎn)的任務(wù)負(fù)載，能讓高度分散的節(jié)點(diǎn)在去中心化的系統(tǒng)中高效地針對(duì)區(qū)塊數(shù)據(jù)的有效性達(dá)成共識(shí)。

?區(qū)塊鏈中比較常用的共識(shí)機(jī)制主要有工作量證明、權(quán)益證明和股份授權(quán)證明三種。詳情請(qǐng)見往期文章。

激勵(lì)層

激勵(lì)層是制定記賬節(jié)點(diǎn)的“薪酬體系”，主要提供一定的激勵(lì)措施，鼓勵(lì)節(jié)點(diǎn)參與區(qū)塊鏈的安全驗(yàn)證工作。我們以比特幣為例，它的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制有兩種。一是系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)給那些創(chuàng)建新區(qū)塊的礦工，剛開始每記錄一個(gè)新區(qū)塊，獎(jiǎng)勵(lì)礦工50個(gè)比特幣，該獎(jiǎng)勵(lì)大約每四年減半； 另外一個(gè)激勵(lì)的來源則是交易費(fèi)，新創(chuàng)建區(qū)塊沒有系統(tǒng)的獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，礦工的收益會(huì)由系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)變?yōu)槭杖〗灰资掷m(xù)費(fèi)。

合約層

合約層主要是指各種腳本代碼、算法機(jī)制以及智能合約等，賦予賬本可編程的特性。我們以比特幣為例，比特幣是一種可編程的貨幣，合約層封裝的腳本中規(guī)定了比特幣的交易方式和過程中涉及的種種細(xì)節(jié)。

應(yīng)用服務(wù)層

應(yīng)用服務(wù)層是獲得持續(xù)發(fā)展動(dòng)力所在，應(yīng)用層封裝了區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場(chǎng)景和案例。下面依次從可編程貨幣、可編程金融、可編程社會(huì)這三個(gè)角度來簡(jiǎn)單描述一下。

可編程貨幣：區(qū)塊鏈1.0應(yīng)用，指的是數(shù)字貨幣，是一種價(jià)值的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。

可編程金融：區(qū)塊鏈2.0應(yīng)用，指區(qū)塊鏈在泛金融領(lǐng)域的眾多應(yīng)用，人們嘗試將智能合約添加到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，形成可編程金融。

可編程社會(huì)：區(qū)塊鏈3.0應(yīng)用，可編程社會(huì)應(yīng)用是指隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用能夠擴(kuò)展到任何有需求的領(lǐng)域，包括審計(jì)公證、醫(yī)療、投票、物流等領(lǐng)域，進(jìn)而到整個(gè)社會(huì)。

區(qū)塊鏈?zhǔn)莾r(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)核，能夠?qū)τ诿恳粋€(gè)互聯(lián)網(wǎng)中代表價(jià)值的信息和字節(jié)進(jìn)行產(chǎn)權(quán)確認(rèn)、計(jì)量和存儲(chǔ)。價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的核心是由區(qū)塊鏈構(gòu)造一個(gè)全球性的分布式記賬系統(tǒng)，它不僅僅能夠記錄金融業(yè)的交易，而是幾乎可以記錄任何有價(jià)值的能以代碼形式進(jìn)行表達(dá)的事物。