3、区块链底层技术架构 1h40min
区块链标准架构
区块链的标准架构通常包括以下几个层次：
1. 应用层：应用层包括一些可编程的货币、金融、社会等，可以基于区块链技术构建各种应用，如数字货币交易、供应链管理、电子投票等。
2. 数据层：数据层是区块链的底层数据结构，包括分布式数据库、共识算法和密码学等。
其中，分布式数据库用于存储交易数据和区块链状态，共识算法用于保证不同节点之间的数据一致性，密码学则用于保证数据的安全性和完整性。
3. 网络层：网络层基于P2P协议，节点之间通过特定的网络协议进行通信，实现数据的传输和验证。
同时，网络层还包括一些网络安全机制，如防止恶意攻击等。
4. 激励层：激励层是区块链的重要组成部分，用于激励节点参与区块链网络的维护和管理。
常见的激励机制包括工作量证明（Proof of Work）和权益证明（Proof of Stake）等。
5. 合约层：合约层包括智能合约和去中心化应用（DApps）等，是区块链应用的核心部分。
智能合约是基于区块链技术的自动执行合约，可以实现去中心化的交易和价值交换。
而去中心化应用则是基于智能合约构建的应用程序，具有去中心化、透明和不可篡改的特点。
总的来说，区块链的标准架构是一个分层结构，各层次之间相互依赖和配合，共同实现了区块链技术的各种特性和功能。
区块链技术的底层技术栈和开发工具
区块链技术的底层技术栈和开发工具区块链是一种分布式账本技术，通过去中心化的机制保障安全性。
它被广泛应用于金融、制造业和供应链管理等领域。
区块链技术的底层技术栈和开发工具是该技术的重要组成部分，本文将从技术架构、数据结构、一些常见的开发工具和平台以及市场趋势等几个方面介绍区块链技术的底层技术栈和开发工具。
技术架构在区块链技术中，技术架构是区块链的底层基础。
底层技术架构有两类，一类是联合链又叫联盟链，另一类是公有链又叫开放链。
区块链的底层技术栈结构在一定程度上衍生自操作系统的内核。
首先，在技术架构的上层是与业务逻辑相对应的上层链码，然后是与业务逻辑无关的服务层，最后是客户端区块链节点。
物理层和网络层提供了节点通信和交互的设置。
区块链技术的协议层决定了信息和资产的安全性。
数据结构在区块链技术中，用于存储数据的数据结构分为两部分，一部分是区块链交易数据，另一部分是状态数据库。
区块链数据是采用Merkle树来实现的，它能够保证数据的可追溯性和不可篡改性。
在状态数据库的存储方面，以太坊使用了MPT树，Hyperledger Fabric使用了KV存储引擎。
开发工具和平台在区块链技术的开发过程中，开发人员使用一系列工具和平台来简化操作。
区块链技术的开发工具被设计用来使开发人员能够快速地开发出应用程序和智能合约。
开发工具和平台包括以下几种：1. SoliditySolidity是一种专门用于以太坊智能合约编写的编程语言。
它的语法与JavaScript相似，可以用来开发各种以太坊应用程序。
2. RemixRemix是一个在线的智能合约集成开发环境。
它可以帮助开发人员快速编写、部署和测试智能合约，同时还提供了许多有用的调试和分析工具。
3. TruffleTruffle是一个用于以太坊开发的工具套件。
它包括了构建、部署和测试智能合约所需要的一系列工具和框架。
4. Hyperledger ComposerHyperledger Composer是一个基于Hyperledger Fabric的工具套件。
区块链技术实现的底层逻辑
区块链技术的底层逻辑区块链技术实现的底层逻辑是一个非常复杂的系统，涉及到分布式系统、密码学、共识算法、智能合约等多个领域。
下面我们将逐一介绍这些方面的内容。
一、分布式系统区块链技术采用分布式系统的方式来存储和管理数据，多个节点之间互相通信，共同维护一个分布式账本。
分布式系统的特点是节点之间的通信是通过网络进行的，因此会面临网络延迟、节点故障等问题。
为了保证系统的可靠性和效率，需要采用一些技术手段来解决这些问题。
P2P网络P2P网络是一种点对点的网络架构，节点之间可以直接通信，不需要经过中心化的服务器。
在区块链技术中，P2P网络被广泛应用，各个节点之间可以直接通信，共同维护一个分布式账本。
P2P网络的优点是去中心化、高效、可扩展性强，但也存在一些问题，如节点的可信度难以保证、网络拓扑结构动态变化等。
Gossip协议Gossip协议是一种点对点的消息传递协议，它可以将消息快速地在整个网络中传播。
在区块链技术中，Gossip协议被广泛应用，主要用于区块的广播和共识算法的实现。
Gossip协议的优点是传播速度快、节点负载均衡、容错性强，但也存在一些问题，如消息丢失、网络拥塞等。
分布式哈希表分布式哈希表是一种分布式数据结构，可以将数据存储在多个节点上，并通过哈希函数快速地定位数据所在的节点。
在区块链技术中，分布式哈希表被广泛应用，主要用于存储区块和交易记录。
分布式哈希表的优点是数据可靠性高、容错性强、可扩展性强，但也存在一些问题，如哈希冲突、节点故障等。
一致性算法一致性算法是保证分布式系统中节点之间数据一致性的核心技术。
在区块链技术中，一致性算法被广泛应用，主要用于保证分布式账本的一致性。
常见的一致性算法包括Paxos算法、Raft算法、拜占庭将军问题等。
二、密码学密码学是保证区块链技术安全性的核心技术。
区块链技术采用多种密码学算法来保证数据的机密性、完整性和不可抵赖性。
哈希函数哈希函数是一种将任意长度的数据映射为固定长度的数据的函数。
区块链技术的技术架构与应用场景
区块链技术的技术架构与应用场景随着科技的不断发展，新型的技术层出不穷，其中最为炙手可热的要数区块链技术。
区块链技术是一种分布式账本技术，从技术上说，它是一个去中心化、可扩展、安全、高效的公共账本。
本文将重点介绍区块链技术的技术架构和应用场景。
一、区块链技术的技术架构1. 去中心化区块链技术是一种去中心化的技术，它的出现就是为了解决中心化带来的一系列问题。
传统的中心化结构下，一些中心节点会成为许多操作的瓶颈，而区块链技术通过让每个节点都拥有整个网络的数据，实现去中心化的目标。
2. 分布式账本区块链技术是建立在分布式账本上的，每个节点都持有账本的一个完整副本，每当一笔交易发生时，所有节点都会同时更新它们各自的账本。
由于分布式账本的存在，区块链技术保证了数据的安全性和可追溯性。
3. 共识机制共识机制是区块链技术的核心之一，它是确保数据一致性的关键。
目前，主要的共识机制有工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）和先到先得（TDMA）等。
4. 智能合约智能合约是区块链技术的重要应用场景之一，它可以自动执行合同条款，实现无法被篡改和不可撤销的交易。
智能合约是区块链技术与现实经济结合的有力工具，可以为很多行业带来更加高效的合作方式。
二、区块链技术的应用场景1. 数字货币区块链技术最为人熟知的应用场景就是数字货币。
数字货币通过区块链技术建立了去中心化的交易模式，可以实现双方之间的无需第三方参与的可信交易。
目前，比特币、以太币等数字货币已成为区块链技术的代表。
2. 物联网物联网是区块链技术的另一个重要应用场景。
物联网设备可以通过区块链技术建立去中心化的网络，保证数据的安全和隐私性。
同时，物联网设备之间的交互也可以通过智能合约来自动化执行，实现更加高效的物流配送和仓储管理等。
3. 版权保护区块链技术的分布式账本和不可篡改的性质，使其成为一种理想的版权保护技术。
通过区块链技术建立的数字版权保护系统，可以通过智能合约确保版权拥有者获得适当的报酬，并保护知识产权的合法性。
区块链系统架构解析
区块链系统架构解析1.底层技术层：底层技术层是区块链系统的基础，主要包括数据结构、密码学和分布式系统等。
数据结构是指将交易数据和其他元数据存储在区块链中的方式，常用的数据结构包括链式数据结构和 Merkle 树。
密码学技术用于确保交易的安全性和可信度，如非对称加密、哈希函数和数字签名等。
分布式系统技术用于实现区块链的共识算法和节点间的通信，保证数据的一致性和可靠性。
2.共识层：共识层是区块链系统的核心，用于确保所有节点的数据状态一致。
常用的共识算法包括工作量证明（Proof of Work, PoW）、权益证明（Proof of Stake, PoS）和权威证明（Proof of Authority, PoA）等。
工作量证明是最早应用于比特币的共识算法，通过解决数值难题来获取记账权；权益证明根据持有的数字货币数量来决定记账权；权威证明则是由特定的真实实体或组织拥有记账权。
共识层还包括共识节点的选择机制和交易的验证机制。
3.网络层：网络层是区块链系统的通信模块，负责节点之间的信息传输和节点间的连接管理。
节点间的连接可以基于点对点协议或广播协议，实现快速的交易广播和同步。
网络层还需要支持节点的发现、身份验证和路由功能，以确保安全和高效的通信。
4.应用层：应用层是区块链系统的最上层，包括各种具体的应用场景和业务逻辑。
区块链系统可以应用于金融、物联网、供应链管理、电子商务等领域。
在应用层中，可以构建智能合约、去中心化应用（DApp）和加密货币等。
智能合约是在区块链上运行的自动化合约，可以根据预先设定的规则和条件自动执行交易。
去中心化应用是指基于区块链的应用程序，没有中心化的管理机构，具有更高的透明度和可信度。
加密货币是一种数字资产或商业代币，可以在区块链网络中进行交易和转移。
总之，区块链系统架构包括底层技术层、共识层、网络层和应用层等不同组件和层次，通过各种技术和算法来实现分布式的可信环境，支持各种应用场景和业务逻辑的实施。
区块链技术的技术架构和实现流程分析
区块链技术的技术架构和实现流程分析随着互联网的快速发展和信息技术的飞速进步，全球范围内的数字经济正在成为世界各国竞争的新焦点，对于数字经济的发展而言，数据的安全性、可信度和智能化将会是外部环境和内部条件之一。
区块链技术作为分布式账本技术的代表，已成为数字经济时代的重要基础技术。
本文将着重对区块链技术的技术架构和实现流程进行分析，并探讨其未来的发展前景。
一、区块链技术的技术架构区块链是一种去中心化的、安全性极高的分布式数据库，是通过区块之间的哈希值相连而形成的链式结构。
在区块链技术的基础架构中，主要包括以下组成部分。
1. 网络层网络层是区块链技术的最底层，它确保了区块链的去中心化和分布式特性。
在网络层之上，节点之间会进行对等和分布式通信，并在全网范围内广播交易信息和区块信息。
无论是公链、联盟链还是私有链，都必须通过网络层进行交互。
2. 存储层存储层是区块链技术的核心。
在存储层之上，区块链将所有交易信息和区块信息记录在区块中，所有区块链接构成了整个区块链的账本。
当前最常见的区块链存储方式是使用分布式数据库技术，如IPFS等协议。
3. 共识层共识层是区块链技术的另一个重要组成部分，通过共识算法，网络的节点能够达成对于账本的一致性。
不同的共识算法需要满足不同的场景需求，比如POW、POS、PBFT和Raft等算法。
4. 智能合约层智能合约层是区块链技术的应用层，主要用于在区块链上开发智能合约。
智能合约层可以理解为一个框架，其内部提供一种特定的编程语言，可用于编写智能合约，比如以太坊的Solidity。
二、区块链技术的实现流程区块链技术的实现流程主要包括以下几个步骤。
1. 创建用户账户用户需要在区块链上创建一个账户，该账户将作为用户的数字身份，并且必须包含私钥和公钥。
权限控制是区块链技术的核心特性之一，该步骤将决定用户对于交易信息和区块信息的操作权限。
2. 发送交易信息用户将需要发送的交易信息发送到区块链上，该交易信息包含需要交易的信息、转移资产的数量和手续费等信息。
2022.2区块链的技术架构
2022.2区块链的技术架构最近看了《⼤话区块链》⼀书，⾥⾯提到区块链的“七横两纵“架构模型，感觉很不错。
基础实施指的是区块链系统正常运⾏所需的软硬件环境，包括⽹络资源（⽹卡、交换机、路由器、防⽕墙等）、存储资源（硬盘等）、计算资源（CPU、GPU、ASIC芯⽚等）、操作系统、数据库、中间件等。
协议层是区块链的底层技术，类似计算机的操作系统，涉及到⽹络、账本（存储）和共识机制。
区块链⽹络底层采⽤的P2P协议，主要作⽤是⽹络节点的发现及消息的传播和验证，区款链没有中⼼化服务器，因此要每个节点通过⽹络协议发现邻居节点并与其建⽴连接。
账本负责区款连交易的存储，典型的区块链是将交易存储在链状数据结构上（IOTA和IPFS使⽤的是DAG的数据结构），采⽤了⾮对称加密、默克尔树、时间戳等技术以确认数据的⾝份和数据的唯⼀性。
账本有两种数据存储⽅式，分别是基于资产的记账模型和基于账户的记账模型。
⽐特币采⽤的是基于资产的匿名记账模型，以太坊和EOS采⽤的是基于账户的记账模型。
共识机制是区款链⼀项重要的技术，核⼼是通过算法来决定谁来记账，以确保数据的⼀致性，⽬前主流的共识机制有⼯作量证明（Proof of Work PoW），权益证明（Proof of stake，PoS）、代理权益证明（Delegate Proof of Stake，DPoS)和实⽤拜占庭容错机制（PBFT）等。
扩展层类似于操作系统的驱动程序，包含智能合约和接⼝；智能合约是运⾏在区块链沙盒中的⼀段⾃动执⾏的代码，具备去中⼼化、不可篡改、公开透明等特点，是区款链重要的应⽤场景。
接⼝主要⽤于完成功能模块的封装，为应⽤层提供⽅便、简洁的调⽤⽅式，降低DAPP的开发难度。
应⽤是基于区款链的去中⼼化应⽤（DAPP），如通证（Token）、游戏、博彩、社交平台、供应链⾦融、数字内容确权、商品溯源等。
系统运维是保证节点正常⼯作的⽇常运维⼯作，包含系统监控、升级、权限管理、故障恢复等。
区块链技术数字货币的底层技术
区块链技术数字货币的底层技术区块链技术——数字货币的底层技术区块链技术作为一项颠覆性的创新，已经在金融领域引起了广泛关注。
其中，数字货币作为区块链技术应用的重要领域之一，正在改变着传统货币的发行和流通方式，对整个金融体系产生了深远的影响。
本文将从区块链技术的定义、优势与特点、数字货币的概念与发展以及区块链技术对数字货币的影响等方面进行探讨。
一、区块链技术的定义及其优势区块链技术是一种分布式数据库技术，通过共识算法、密码学等方式，实现了数据的去中心化存储和交易的可靠性。
相比传统中心化的数据库架构，区块链技术具有以下几点优势。
首先，区块链技术具备高度的安全性。
由于数据存储在网络中的多个节点，而非集中在中心服务器上，即使某个节点出现问题，也不会导致整个网络的崩溃。
同时，区块链通过密码学加密确保了数据的隐私性和完整性，保护了用户的财产安全，有效防范了被篡改和盗窃的风险。
其次，区块链技术具有更高的透明度和公开性。
因为区块链是一个去中心化的数据库，每个参与者都可以获取到整个网络中的所有交易信息，从而实现了交易的公开可追溯，保证了交易的可信度。
这使得区块链成为数字货币这类需要对交易进行可信验证的场景的绝佳选择。
最后，区块链技术具备高效性和节约成本。
由于去除了中间机构的冗余环节，区块链技术可以实现点对点的交易和结算，减少了中间环节的参与，提高了交易效率。
同时，区块链技术也节约了交易成本，使得跨境支付等传统金融服务更加便捷和经济。
二、数字货币的概念与发展数字货币是一种基于密码学和区块链技术的新型货币形态，它以电子数据的形式存在，具备和传统货币相近的特点。
数字货币的发展可以追溯到比特币的诞生。
比特币作为第一个区块链技术应用的数字货币，开创了数字货币的先河。
自此以后，越来越多的数字货币如以太坊、莱特币等相继问世并得到广泛应用。
数字货币相比传统货币，具有以下几个特点。
首先，数字货币是去中心化的，不存在央行或金融机构的发行和管理，更多地依赖于算法和密码学来实现货币的生成和交易验证。
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邮政局
邮局约定
运输部门
运输部门间约定
用户 （写信人）
用户子系统
邮政局 邮政子系统
运输部门 运输子系统
甲地
邮政系统分层模型
乙地
应用层
实现应用进程（如用户程序、终端操作员等）之间的信息交换。一般包括公共应用服务要素（CASE） 和特定应用服务要素（SASE>。其中CASE提供应用进程中最基本的服务，向应用进程提供信息传送
传输层
数据组织成数据 用一个寻址机制来标识一个特定的应用
段Segment
程序（端口号）
终端设备（PC、手机、平板等）
网络层
分割和重新组合 基于网络层地址（IP地址）进行不同网
数据包Packet
络系统间的路径选择
网关、路由器
数据链路层 物理层
在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接 将比特信息封装 和链路复用 以及差错校验等功能。通过 成数据帧Frame 使用接收系统的硬件地址或物理地址来
高层数据
应用层 表示层 会话层
传输层
IP包 头
数据
网络层
LLC 头部MACFra bibliotek头部数据 数据
FCS FCS
LLC子层 MAC子层
数据 链路
层
数据封装过程
高层数据 高层数据
应用层 表示层 会话层
传输层
数据
网络层
数据 数据
FCS
LLC子层 MAC子层
数据 链路
层
数据解封装过程
总结：
具体7层 应用层
表示层
7
应用层
接口
6
表示层
接口
5
会话层
接口
4
传输层
接口
3
网络层
接口
2 数据链路层
接口
1
物理层
层
主机A
应用层协议 表示层协议 会话层协议 传输层协议 网络层协议 数据链路层协议 物理层协议
ISO/OSI参考模型
应用层 APDU
包含大量人们普遍需要的协议。如虚拟终端、文件传输和电 子邮件等都可作为标准化的候选
负责将上层数据封装成固定格式的帧；在数据帧内封装发送 和接收端的数据链路层地址（在以太网中为MAC地址）并且 为了防止数据传输过程中产生的误码，在帧尾加上校验信息
完成相邻节点之间的比特流传输； 如：用什么样的信号来表示数据0和1；
一位的持续时间有多长 等等
数据的封装与解封装过程：
高层数据
TCP 头部
表示层 PPDU
会话层 SPDU
传输层 TPDU
网络层 报文
数据链路层 帧
物理层 主机B
比特 数据单
完成某些特定的功能；传送的信息的语法和语义。用一种大 家一致选定的标准方法对数据进行编码。转码
另外，还涉及数据压缩和解压，数据加密和解密等工作
允许不同机器上的用户之间建立会话关系；允许进行类似传 输层的普通数据的传送，允许用户利用一次会话在远端的分
一种公共语言，以便能进行互操作
物会话单位的控制层，其主要功能是按照在应用进程之间约定的原则，按照正确的顺序收、发数据， 进行各种形态的对话。会话层规定了会话服务用户间会话连接的建立和拆除规程以及数据传送规程。 理层;为给两个对等会话服务用户建立一个会话连接
参 考
传输层
物理端开放系统之间的数据传送控制层。主要功能是端开放系统之间数据的收妥确认。
所必需的、但又独立于应用进程通信的能力。例如文件传送、访问和管理（FTAM）、虚拟终端 （VT）、消息处理系统（MHS）、电子数据互换（EDI）和目录查询等。
认识： ISO/ OSI
表示层 会话层
物理数据表示形式的控制层，其主要功能是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，提供 字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。表示层的作用之一是为异种机通信提供
数据格式 数据Data 数据Data
功能与连接方式 网络服务与使用者应用程序间的一个接
口
数据表示、数据安全、数据压缩
典型设备 终端设备（PC、手机、平板等） 终端设备（PC、手机、平板等）
会话层
数据Data
会话层连接到传输层的映射；会话连接
的流量控制；数据传输；会话连接恢复 终端设备（PC、手机、平板等） 与释放；会话连接管理、差错控制
流量控制；6.服务选择；7.网络管理。
数据链路层 数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输介质及其连接。 链路层是为网络层提供数据传送服务的，这种服务要依靠本层具备的功能来实现。
物理层
物物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。
理物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE和DCE间的 互连设备。DTE即数据终端设备，又称物理设备，如计算机、终端等都包括在内。
话层、表示层和应用层。
iOS是由苹果公司 开发的移动操作系
统。
为什么要有OSI参考模型？
OSI参考模型是一个按照功能 将协议进行分层的标准化的机 构。 即大家使用相同的标准
这样做的好处是不同的开发商 开发出来的产品 对外部的接口可以是通用。
用户/邮 局约定
邮局/运输 部门约定
用户 （写信人）
用户间约定
区块链底层技术架构
世界区块链研究院 讲 师：何 娜
1 网络基层架构OSI参考模型 2 TCP/IP参考模型 3 认识TCP协议数据封装格式 4 区块链基础架构模型
ISO
OSI
IOS
国际标准化组织（ISO）简
称ISO，是一个全球性的非政 府组织，是国际标准化领域中
一个十分重要的组织。
互联网参考模型OSI。国际标准化组织（ISO） 制定，该模型定义了不同计算机互联的标准， 是设计和描述计算机网络通信的基本框架。 OSI模型把网络通信的工作分为7层，分别是 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会
寻址
网桥、交换机
传输比特（bit） 流
传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服 务质量不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只
用很少的工作
模 型
网络层
物理网络层为建立网络连接和为上层提供服务，应具备主要功能： 1.路由选择和中继；2.激活，终 止网络连接；3.在一条数据链路上复用多条网络连接，多采取分时复用技术；4.检测与恢复；5.排序，
时系统上登录，或者在两台机器间传递文件。
实现网络中不同主机上用户进程之间的数据通信；网络层和 数据链路层负责将数据送达目的端的主机，而这个数据需要
什么用户进程去处理，就需要传输层来帮忙了
实现数据从原主机到目标主机的传输；将上层数据封装成数 据包，在包的头部封装源和目的端的逻辑地址，并选择最佳
路径将数据送达目的端。类似于邮局