區塊鏈架構

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從2009年末開始，區塊鏈技術誕生至今，一直以來都有七年之癢這麼一說，七年一個週期，對新技術來講，七年要麼重大突破，要麼走向下坡，區塊鏈技術愈來愈被各方面重視，應該說第一個七年後，2017年區塊鏈技術有不少突破，以前文章中提到的隔離見證、DAG圖化、跨鏈技術等。

2017年5月在杭州國際博覽中心舉行的區塊鏈技術應用峯會暨首屆中國區塊鏈開發大賽成果發佈會上，首個區塊鏈標準《區塊鏈 參考架構》正式發佈。

區塊鏈是以前各類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、分佈式共識算法、P2P網絡等一系列技術體系。整合後產生了區塊鏈，單純從技術來理解區塊鏈，一種分佈式數據存儲記錄的模式，不依賴傳統中心節點記錄，網絡中各個節點共識後記錄數據。
 

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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，傳統的服務器、網絡設備、存儲、終端。這些設備組成了計算機的基礎環境，爲系統運行提供計算資源、網絡資源、存儲資源。如今隨着雲計算、雲平臺的發展，不少應用系統都在遷移至雲平臺，區塊鏈技術結合雲平臺以前的文章也有說起，雲平臺的模式更適合區塊鏈系統，爲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，結合傳統和如今雲計算的平臺，不僅僅依賴一種平臺，具備良好的兼容性和擴展性，適應各類虛擬化雲平臺。
安全層：任何系統在實際應用中安全問題一直須要被着重考慮的，數據的安全，用戶的安全，權限的控制等，區塊鏈系統自己的加密算法和共識機制保證區塊鏈自己的數據的安全性。在圖中安全包含了三個方面：身份管理、權限、加密服務。首先身份管理，區塊鏈中帳戶用地址區分，地址是公鑰加工後一串數字身份，配套一個帳戶還有私鑰、公鑰、簽名這些加密數字字符串，身份的管理就是不一樣角色維護在區塊鏈網絡中的數字身份。權限，這個和通常系統同樣都須要權限的分離和有效控制管理，可是區塊鏈中因爲其特性透明化、不可篡改，在實際應用過程須要對權限更高級別的控制，一方面也是對用戶隱私保護的考慮，另外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着十分重要的做用，不論公鑰、私鑰、簽名等，區塊鏈經過數學加密技術保障系統的信任可靠，可是加密技術隨着現代各類技術的發展，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，未來隨着量子計算機和量子算法的發展，加密算法要求隨時能夠更替，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，圖中很爲數據訪問控制服務、跨鏈、鏈上鍊下服務。區塊鏈因爲其鏈的特性，對數據的管理比通常系統較複雜。首先數據訪問控制服務，區塊鏈是分佈式系統，數據的訪問控制要求在整個網絡中分佈式數據存儲數據的一致性，訪問過程較複雜，多副本的模式，在網絡中每一個節點上對數據的存儲和查詢都要求在創建在共識算法一致性後確認寫入，同時區塊鏈系統數據一致增加，對數據的訪問效率須要考慮。跨鏈，以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，不具有自然的跨鏈能力，跨鏈是一個複雜的過程，既須要對鏈中節點要有單獨的驗證能力，須要去中心化的輸入，更須要對鏈外世界的信息的獲取和驗證。經過公證人機制（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信，跨鏈在數據層的做用可歸結爲區塊鏈系統系統數據的交互。鏈上鍊下服務，安全訪問鏈下數據，實現鏈上和鏈下數據的交叉。區塊鏈因爲鏈的特性考慮整個應用環境，不僅僅只是當時區塊鏈系統數據的存儲和交互，也須要各類區塊鏈間和區塊鏈鏈下數據之間的交互。
帳本層：把區塊鏈理解爲分佈式帳本系統，全網內節點經過信任機制，共識算法統一維護單一可靠帳本，在實際應用過程當中，共識機制決定帳本數據的寫入，避免雙重支付，這裏和加密算法同樣，共識機制須要模塊化，如今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須要更換，那麼須要模塊化操做，實現共識機制良好的過渡。一直以來我的都認爲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（相似石墨烯架構）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中最爲關鍵的智能合約，那麼在開發過程當中智能合約將整個應用邏輯、業務規範整合，切合分佈式應用系統。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當中工具的配合，實現對分佈式應用的代碼編寫、測試、優化、部署、監控等。SDKs、APIs - 簡化分佈式應用程序訪問分佈式帳本、智能合約等服務的中間代碼。編程接口 - 容許外部系統訪問智能合約的服務、平臺和數據的能力。
這裏簡單對國外一個區塊鏈平臺架構圖作了簡單說明，國內的區塊鏈的參考架構更加具體和複雜，稍後有機會筆者再做解讀。

總結來講區塊鏈技術目前還不是很成熟，業內都認爲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臺會更完善，更切合應用，從而實現區塊鏈的信任價值。