区块链学习-区块链架构

概括

通过我之前区块链知识的介绍，我们知道区块链系统其实就是一个维护公共数据账本的系统，所有的技术单元都是为了更好的维护这个公共账本而设计的。 采用共识算法实现节点账本的数据一致性； 采用密码算法保证账本数据的不可篡改和数据传输的安全； 脚本系统用于扩展账本数据的表达范围。 我们甚至可以认为，区块链系统实际上是一个专门设计的数据库系统或分布式数据库系统，其中可以存储数字货币，更复杂的智能合约，更广泛的各种业务数据。 在区块链的发展过程中，也经历了这样一个阶段。 从比特币开始，早期的区块链系统都是面向数字货币的，比如比特币、莱特币。 现阶段比特币使用区块链属于什么，我们可以把区块链系统看作是一个支持数字货币合约的系统。 后来出现了更灵活的可以支持自定义智能合约的系统。 其代表作是以太坊。 可以认为以太坊是比特币等数字货币系统的延伸，但以太坊仍然内置了对数字货币的支持。 续 除了比特币体系的金融特性，也让以太坊的应用更加面向金融领域，然后代表就是Hyperledger项目，尤其是Fabric子项目。 在这个系统中，它超越了金融领域。 支持哥域数据定义的应用。 我们将这三个阶段称为区块链体系的1.0、2.0、3.0结构期。 为了让大家在开发过程中对区块链系统有一个整体的概念，在本文中，我将从不同的角度来描述区块链系统的架构，并对区块链系统进行分类。

区块链架构 1. 区块链1.0架构

摘要中提到，现阶段的区块链系统主要用于实现数字货币，我们可以先看一下示意图

如图所示，整个架构分为核心节点和前端工具。 这里要提一下核心节点中的“矿工”功能。 在矿工1.0系统中，主要承担两个任务：

第一种是在获得区块打包权后，将内存池中的交易数据（在网络中发送但尚未确认入块的交易数据，属于待确认的交易数据）打包到区块中通过竞争获得数据，并广播给其他节点；

二是接受系统对打包行为的数字货币奖励，使系统通过这种奖励机制完成新币的发行。

在前端工具中，最明显的是钱包工具。 提供钱包工具，供用户管理自己的账户地址和余额； 浏览器用于查看区块链网络中发生的数据，例如最新的区块高度、内存池中的交易数量、单位时间内的网络处理能力等； PRC 客户端和命令行界面用于访问节点的功能。 此时核心节点相当于一台服务器，通过PRC服务提供功能调用接口。

2. 区块链2.0架构

区块链2.0架构中的代表产品是以太坊，我们可以套用以太坊的架构来说明。 我们先来看一下原理图：

与1.0架构相比，最大的特点是支持智能合约。 在以太坊中，我们使用智能合约开发工具来开发合约程序，编译成字节码，最后部署到以太坊的区块链账本中。 部署的智能合约运行在虚拟机上，成为“以太坊虚拟机”。 正式通过这样一个智能合约的实现，扩展了区块链系统的功能。 同时，我们也看到以太坊仍然支持数字货币，所以在应用工具中还是有钱包工具的。

3. 区块链3.0架构

在3.0架构中，超越数字货币或金融应用范围，将区块链技术作为泛解决方案，应用于其他领域，如行政管理、文化艺术、企业供应链、医疗健康、互联网等物联网、产权登记等，可以认为是面向行业的应用。

行业应用普遍需要企业级属性，如身份认证、授权、加密传输等，同时对数据处理性能也有要求。 所以在企业级场景的应用往往是联盟链或者私有链。我们来看示意图

上图中，数字货币不再是必填项。 当然比特币使用区块链属于什么，如果有必要，我们也可以通过智能合约来实现数字货币。 与之前的架构相比，最大的特点是增加了网管控制，实际上增加了对安全保密需求的支持，通过数据审计加强了数据的可靠性管理。

在3.0中，其实可以看做是一套框架。 通过框架的配置和二次开发，可以满足各个行业的需求，比如图中的“可插拔共识”，就是说共识机制不是固定的，而是可以由用户自行配置。

结语：可以通过以上三张示意图了解三个阶段的架构，以及开发过程中改进的地方。 在下一篇文章中，我将为大家介绍区块链的三种类型，即公有链、私有链、联盟链。