区块链讲座第四期丨区块链基础设施

区块链基础设施分为6层，即数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。 每一层分别完成一个核心功能，每一层相互协作，实现去中心化的信任机制。

(1) 数据层

数据层封装了底层数据块的链式结构，以及相关的非对称公私钥数据加密技术和时间戳技术。 这是整个区块链技术中最底层的数据结构，是一切的基础。 它主要实现提供两个功能，一个是相关数据的存储，另一个是账户和交易的实现和安全。

是区块+链表的数据结构，包括：区块链区块数据、哈希函数、默克尔数、非对称公私钥数据加密技术、时间戳技术等，数据存储主要基于默克尔树，是实现的通过区块链结构，大部分以KV数据库的形式持久化。 比如以太坊采用leveldb。

(2) 网络层

网络层包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制。 由于采用了完整的P2P联网技术，意味着区块链具有自动联网功能。 这种P2P联网技术相对来说也是非常成熟的技术。

区块链网络的本质是P2P网络。 网络中的资源和服务分散在各个节点上，信息的传递和服务的实现直接在节点之间进行，没有中间环节或中心化服务器的介入。

每个节点不仅接收信息，而且产生信息。 节点通过维护公共区块链来同步信息。 当一个节点创建一个新的块时，它以广播的形式通知其他节点，其他节点接收该信息。 之后对该区块进行验证，并在该区块的基础上创建新的区块，从而达到全网共同维护一个底层账本的作用。

(3) 共识层

共识层封装了共识算法和共识机制，使得高度分散的节点能够在去中心化的区块链网络中高效地就区块数据的有效性达成共识。 区块链社区的治理机制。 它的主要作用是决定谁来记账，记账的方式影响着整个系统的安全性和可靠性。

目前至少有几十种共识机制算法，包括工作量证明（POW）、权益证明（POS）、权益授权证明（DPOS）、燃烧证明、重要性证明等。

（四）激励层

激励层就是我们常说的挖矿机制。 它将经济因素融入区块链技术体系，设计一套经济激励模型，鼓励节点参与区块链的安全验证，包括经济激励的发放。 机制和分配机制等。

激励层将经济因素融入区块链技术体系，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等。该层主要出现在公链中，因为在公链中，节点遵守规则，参与记账必须鼓励，对不遵守规则的节点进行惩罚，使整个系统朝着良性循环的方向发展。

因此，激励机制往往也是一种博弈机制，让更多遵守规则的节点愿意记账。 在私有链中，不一定需要激励，因为参与记账的节点往往在实践之外完成游戏，即可能有强制力或其他需要参与记账。

(5) 合约层

合约层主要封装各种脚本、算法和智能合约，是区块链可编程性的基础。 以以太坊为首的区块链系统试图完善比特币的合约层。

比特币虽然也包含脚本代码，但它不是图灵完备的比特币采用的区块链架构，即不支持循环语句； 以太坊内置了基于比特币结构的编程语言协议，理论上可以实现任何应用功能。

如果说比特币是一个全球账本，那么以太坊就可以看作是一台“全球计算机”。 任何人都可以上传和执行任何应用程序比特币采用的区块链架构，并保证程序的有效执行。

(6) 应用层

应用层是区块链的展示层，封装了区块链的各种应用场景和案例。 例如，在以太坊上构建的各种区块链应用程序部署在应用层，类似于计算机操作系统。 应用程序、互联网浏览器门户、搜索引擎、电子商店或手机应用程序等。

在该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识机制的经济激励、灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新。

因此，数据层、网络层、共识层是构建区块链技术的必备要素，缺少任何一层都不能称为真正意义上的区块链技术。 激励层、合约层和应用层并不是每一个区块链应用的必要因素，一些区块链应用并没有完全包含这三层结构。