區塊鏈解讀44-區塊鏈架構1

解讀區塊鏈，區塊鏈架構一

從2009年底開始，區塊鏈技術誕生至今，一直以來都有七年之癢這麼一說，七年一個周期，對新技術來說，七年要麼重大突破，要麼走向下坡，區塊鏈技術越來越被各方面重視，應該說第一個七年後，2017年區塊鏈技術有很多突破，之前文章中提到的隔離見證、DAG圖化、跨鏈技術等。

區塊鏈是之前各種技術的結合後一種新的應用模式，包括了數學函數、加密技術、分散式共識演算法、P2P網路等一系列技術體系。整合後產生了區塊鏈，單純從技術來理解區塊鏈，一種分散式數據存儲記錄的模式，不依賴傳統中心節點記錄，網路中各個節點共識後記錄數據。先來看一份國外區塊鏈平台參考架構：筆者結合網上資源和自己理解大致對圖做了解釋說明，如有理解不當，請及時指正。

區塊鏈平台參考架構：從上圖可以看到整體架構平台分為6個部分。

基礎設施：任何信息化系統必須運行在一個計算機基礎設施環境下，傳統的伺服器、網路設備、存儲、終端。這些設備組成了計算機的基礎環境，為系統運行提供計算資源、網路資源、存儲資源。現在隨著雲計算、雲平台的發展，很多應用系統都在遷移至雲平台，區塊鏈技術結合雲平台之前的文章也有提及，雲平台的模式更適合區塊鏈系統，為整個系統提供資源的合理管控和彈性擴展。區塊鏈系統的基礎設計層，結合傳統和現在雲計算的平台，不單單依賴一種平台，具有良好的兼容性和擴展性，適應各種虛擬化雲平台。

安全層：任何系統在實際應用中安全問題一直需要被著重考慮的，數據的安全，用戶的安全，許可權的控制等，區塊鏈系統本身的加密演算法和共識機制保證區塊鏈本身的數據的安全性。在圖中安全包含了三個方面：身份管理、許可權、加密服務。首先身份管理，區塊鏈中賬戶用地址區分，地址是公鑰加工後一串數字身份，配套一個賬戶還有私鑰、公鑰、簽名這些加密數字字元串，身份的管理就是不同角色維護在區塊鏈網路中的數字身份。許可權，這個和一般系統一樣都需要許可權的分離和有效控制管理，但是區塊鏈中由於其特性透明化、不可篡改，在實際應用過程需要對許可權更高級別的控制，一方面也是對用戶隱私保護的考慮，另一方面針對監管審計。加密服務，加密技術在區塊鏈技術中發揮著十分重要的作用，不論公鑰、私鑰、簽名等，區塊鏈通過數學加密技術保障系統的信任可靠，但是加密技術隨著現代各種技術的發展，不是一成不變，加密技術模塊化，現今環境，區塊鏈落地金融結算，國內國密改革，要求區塊鏈中加密模塊國產自主可控，將來隨著量子計算機和量子演算法的發展，加密演算法要求隨時可以更替，以適應整個加密技術的發展，保證系統的安全性。

數據層：數據是系統存在的根本，數據的重要性不言而喻，圖中很為數據訪問控制服務、跨鏈、鏈上鏈下服務。區塊鏈由於其鏈的特性，對數據的管理比一般系統較複雜。首先數據訪問控制服務，區塊鏈是分散式系統，數據的訪問控制要求在整個網路中分散式數據存儲數據的一致性，訪問過程較複雜，多副本的模式，在網路中每個節點上對數據的存儲和查詢都要求在建立在共識演算法一致性後確認寫入，同時區塊鏈系統數據一致增長，對數據的訪問效率需要考慮。跨鏈，之前有文章專門寫過跨鏈技術，在區塊鏈系統中，大多數鏈其實都是不知道鏈外的世界，不具備天然的跨鏈能力，跨鏈是一個複雜的過程，既需要對鏈中節點要有單獨的驗證能力，需要去中心化的輸入，更需要對鏈外世界的信息的獲取和驗證。通過公證人機制（Notary schemes）、側鏈/中繼（Sidechains/relays）、哈希鎖定（Hash-locking）等跨鏈技術實現鏈與鏈之間的通訊，跨鏈在數據層的作用可歸結為區塊鏈系統系統數據的交互。鏈上鏈下服務，安全訪問鏈下數據，實現鏈上和鏈下數據的交叉。區塊鏈由於鏈的特性考慮整個應用環境，不單單只是當時區塊鏈系統數據的存儲和交互，也需要各種區塊鏈間和區塊鏈鏈下數據之間的交互。

賬本層：把區塊鏈理解為分散式賬本系統，全網內節點通過信任機制，共識演算法統一維護單一可靠賬本，在實際應用過程中，共識機制決定賬本數據的寫入，避免雙重支付，這裡和加密演算法一樣，共識機制需要模塊化，現在區塊鏈系統中共識機制各有利弊，在實際應用中一旦出現共識機制需要更換，那麼需要模塊化操作，實現共識機制良好的過渡。一直以來個人都認為共識機制是影響區塊鏈運行效率最關鍵的一個環節，參考網上一些聯盟鏈白皮書和一些相關資料，EOS、BTS等共識機制（類似石墨烯架構）一直不斷的在改善區塊鏈單位時間的執行吞吐效率。

開發層和DAPP：區塊鏈2.0中最為關鍵的智能合約，那麼在開發過程中智能合約將整個應用邏輯、業務規範整合，切合分散式應用系統。在開發語言上要求支持多種主流開發語言，同時一整套開發過程中工具的配合，實現對分散式應用的代碼編寫、測試、優化、部署、監控等。SDKs、APIs - 簡化分散式應用程序訪問分散式賬本、智能合約等服務的中間代碼。編程介面 - 允許外部系統訪問智能合約的服務、平台和數據的能力。

這裡簡單對國外一個區塊鏈平台架構圖做了簡單說明，國內的區塊鏈的參考架構更加具體和複雜，稍後有機會筆者再作解讀。

總結來說區塊鏈技術目前還不是很成熟，業內都認為五到十年後技術會真正成熟，會出現應用的落地，但目前對區塊鏈技術的研究各大IT巨頭、金融、諮詢類等公司都不斷在投入，相信技術出現重大突破後整個區塊鏈架構平台會更完善，更切合應用，從而實現區塊鏈的信任價值。

筆者初學區塊鏈，很多東西也是慢慢摸索，之所以寫下這些基本概念一方面作為自己學習的整理，另一方面也希望更多交流學習的機會。如有興趣可以直接給我留言或者加筆者微信。

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