从网络层、共识层、数据层、智能合约层和应用层谈区块链业务的技术架构

业务场景应用下的底层技术架构，是大多数人所望尘莫及的。 但是，所有在区块链上获得的商业应用和服务，都离不开底层技术架构的支持。

今天我们就来说说区块链业务的技术架构包括哪些内容。

区块链业务技术架构解读（一）

总体而言EVM可以运行比特币脚本吗，区块链基础设施可分为网络层、共识层、数据层、智能合约层和应用层五层，如下图所示。 每一层完成一个核心功能，各层相互协作，从而实现去中心化的信任机制。

区块链应用架构图一

1.网络层

网络层的主要目的是实现区块链网络节点之间的信息交换。 区块链的本质是一个点对点（P2P）网络。 每个节点都可以接收信息并产生信息。 节点通过维护公共区块链来保持通信。

在区块链网络中，每个节点都可以创建一个新区块。 新区块创建后，会以广播的形式通知其他节点，其他节点依次验证这个节点。 当区块链网络中超过 51% 的用户通过验证时，新区块将被添加到主链中。

2. 共识层

共识层使高度分散的节点能够在去中心化系统中就区块数据的有效性达成共识。 区块链中常用的共识机制包括工作量证明、权益证明、共享授权证明等，这部分作者在前面的章节中已经详细讲解。

共识机制主要有两个作用，一个是奖励，一个是惩罚。 比特币和以太坊使用 PoW 工作量证明机制。 该机制根据计算能力进行奖励和惩罚。 如果一个节点作弊，计算能力就会丢失。

Bitshares、Steemit、EOS采用DPoS共享授权证明机制。 拥有代币的人可以参与节点的投票。 由大家选出的节点参与记账。 一旦他们作弊，他们将被系统投票淘汰。

激励功能主要是指给予代币奖励，鼓励节点参与区块链的安全验证。 例如，在比特币总量达到2100万之前，比特币有两种奖励机制：新区快速产生后系统奖励的比特币； 每笔交易扣除的比特币（手续费）。 当比特币总量达到2100万枚时，新产生的区块将不再产生比特币，此时的奖励主要是每笔交易扣除的手续费。

3.数据层

数据层是最底层的技术，主要功能是数据的存储、实现以及账户和交易的安全。 数据存储主要基于Merkle树，通过区块和链式结构实现，大部分以KV数据库的形式持久化，如比特币和以太坊采用的LevelDB。

基于数字签名、哈希函数、非对称加密技术等多种密码学算法和技术，以及账户和交易的实现和安全功能，可以在去中心化的环境中安全地进行交易。

设计区块链系统的技术人员首先建立初始节点，称为“创世区块”，然后在相同的规则下，创建相同规格的区块，通过链式结构依次连接形成主链。 随着运行时间的增加，新的区块经验证后不断加入主链，主链将不断延伸。

每个区块还包含很多技术，比如时间戳技术，它的作用是保证每个区块能够按时间顺序连接起来，比如哈希函数，它是任意长度的消息通过哈希算法压缩成固定的- length message digest函数，主要应用于信息安全领域的加密算法、文件校验、数字签名、认证协议等。

4.合约层

所谓合约层，主要是指各种脚本代码、算法机制和智能合约。 智能合约是运行在区块链上的一段代码，无需干预即可自动执行。 EVM 是运行在智能合约上的虚拟机。 通过智能合约，人类可以在没有任何中介干预的情况下转移资产。 同时，他们也可以开发一些有价值的去中心化应用。

以比特币为例，它是一种可编程的数字货币。 合约层封装的脚本规定了比特币的交易方式以及交易过程中涉及的各种细节。

也可以基于智能合约构建区块链应用，无需从头学习区块链技术，即可轻松开发自己的区块链应用（DAPP）。 例如，基于以太坊公链，开发者可以使用Solidity语言开发智能合约，构建去中心化应用； 基于EOS，开发者可以使用C++语言编写自己的智能合约。

5、应用层

应用层封装了区块链的各种应用场景和案例，比如基于区块链的跨境支付平台等，也是一个去中心化的应用DAPP。 一个完整的DAPP包括智能合约和web系统，web系统通过接口调用智能合约。

这一层类似于计算机中的各种软件程序。 是普通人可以直接使用的产品。 也可以理解为B/S架构产品中的浏览器。

从目前的情况来看，对于很多用户来说，除了数字货币之外，并没有现成的区块链应用。 区块链技术要想快速走进普通百姓，服务于大众，必须要有大量与人们生活、娱乐工具相结合的应用。

区块链业务技术架构解读（二）

中国信息通信研究院与可信区块链推进计划联合编写了《区块链白皮书（2018）》，总结了区块链的技术体系，并提出了一套参考架构，包括基础设施，共9个部分基础组件、账本、共识、智能合约、接口、应用、运维、系统管理。 以下内容值得深入研究。

1.基础组件层

基础组件层可以实现区块链系统网络中信息的记录、验证和传播。

在基础组件层，区块链是一个基于传播机制、验证机制和存储机制的分布式系统。

2. 账本层

账本层负责区块链系统的信息存储，包括收集交易数据，生成数据块，验证本地数据的有效性，将验证好的块加入链中。

账本层有以下两种数据记录方式。

① 基于资产的模型首先以资产为核心进行建模，然后记录资产的所有权，即所有权是资产的一个字段。

② 在基于账户的模型中，账户被建立为资产和交易的对象，资产是账户下的一个字段。

3.共识层

共识层负责综合协调，保证全网所有节点数据记录的一致性。 常见的共识机制可以分为两类。

(1) 概率共识机制

先写数据，再达成共识，比如PoW、PoS、DPoS，共识概率高的时候达成共识，计算复杂度比较高。 如果一个共识有多个记账节点，就会出现分叉，最长的链为准。 节点数量可以随意更改，节点越多，系统越稳定。

(2) 确定性共识机制

先达成共识，再写，确认共识后再达成共识。 共识被确认，网络复杂度高； 需要quorum投票，节点间采用P2P广播通信，无分叉，如PBFT、BFT变种等； 随着节点数量的增加，性能下降，节点数量不能随意改变。

从应用的角度来看，为了提高效率，在共识机制的使用中，需要在安全性、可靠性、开放性等方面做出取舍，共识机制正在从单一向单一化演进。杂交种。

4. 智能合约层

负责以代码的形式实现、编译和部署区块链系统的业务逻辑，完成既定规则的条件触发和自动执行，最大限度减少人工干预。

根据图灵完备与否EVM可以运行比特币脚本吗，智能合约层分为以下两类。

①图灵完备智能合约适应性强，可以编写逻辑复杂的业务操作，但可能陷入死循环。

② 图灵不完备的智能合约不能进行复杂的逻辑运算，而是更简单、更高效、更安全。

智能合约是区块链安全风险的高发区。 在提高安全性能方面，有几个参考思路：形式化验证、智能合约加密、标准化合约语言的语法格式。

5、应用层

作为最终呈现给用户的部分，其主要功能是调用智能合约层的接口，适配区块链的各种应用场景，为用户提供服务。 本白皮书将应用分为3类：价值转移、证书存储和授权管理。

(1) 值传递类

数字资产在不同账户之间转移。

（二）证据保管

信息记录在区块链上，但没有资产转移。

(3) 权限管理类

利用智能合约来控制数据访问，例如数据共享。 综上所述，区块是数据存储的容器，P2P网络是保证区块链运行的基础协议。 共识机制保证了参与记账的节点能够在没有人为干预的情况下正常工作。 应用层让人有成熟的产品可以使用。

目前，一些公司搭建的区块链平台，如Hyperledger Fabric、R3 Blockchain Consortium（R3CEV）、以太坊企业版等，都各具特色。 例如，经过几年的发展，以太坊已经有超过500个应用场景。

国内金融机构的区块链应用仍以国外Fabric平台为主。 然而，更大的玩家陆续开源了底层技术，这与Android、iOS、BlackBerry等智能手机过去走过的路类似。 例如，深圳前海微众银行、上海万向区块链有限公司、矩阵元科技（深圳）有限公司联合宣布，由微众银行共同打造的底层区块链平台BCOS（Block Chain Open Source）三方将开源。 进一步推动分布式商业生态的形成，区块链底层平台格局初步显现。返回搜狐查看更多