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1.3.1 区块链架构

《白话区块链》第1章初识区块链,本章我们将从区块链的原理及分类、技术组成、技术特点等出发来初步介绍区块链的概念,并通过分析比特币的结构让大家对区块链有一个感性的认识。比特币作为区块链技术的第一个应用,它的原理设计影响深远。本节为大家介绍区块链架构。

作者:蒋勇/文延/嘉文来源:机械工业出版社|2017-11-24 11:26

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1.3.1 区块链架构

1.区块链1.0架构

如上所述,这个阶段区块链系统主要是用来实现数字货币的,我们看一下示意图。

如图所示,在整个架构中,分为核心节点和前端工具,这里提一下核心节点中“矿工”功能。矿工在1.0架构的系统中,主要是承担两个任务:

第一个是通过竞争获得区块数据的打包权后将内存池(发送在网络中但是还没有确认进区块的交易数据,属于待确认交易数据)中的交易数据打包进区块,并且广播给其他节点;

第二个是接受系统对打包行为的数字货币奖励,从而系统通过这种奖励方式完成新增货币的发行。

在前端工具中,最明显的就是钱包工具,钱包工具是提供给用户管理自己账户地址以及余额的;浏览器则用来查看当前区块链网络中发生的数据情况,比如最新的区块高度、内存池的交易数、单位时间的网络处理能力等;RPC客户端和命令行接口都是用来访问核心节点的功能的,在这个时候,核心节点就相当于一个服务器,通过RPC服务提供功能调用接口。

2.区块链2.0架构

区块链2.0架构的代表产品是以太坊,因此我们可以套用以太坊的架构来说明,先看下示意图:

如图所示,与1.0架构相比,最大的特点就是支持智能合约,在以太坊中,我们使用智能合约开发工具开发合约程序,并且编译为字节码,最终部署到以太坊的区块链账本中。部署后的智能合约是运行在虚拟机上的,称为“以太坊虚拟机”。正是通过这样的智能合约的实现,扩展了区块链系统的功能,同时我们也能看到,在以太坊中还是支持数字货币的,因此在应用工具中也是有钱包工具的。

3.区块链3.0架构

在3.0的架构中,超越了对数字货币或者金融的应用范畴,而将区块链技术作为一种泛解决方案,可以在其他领域应用,比如行政管理、文化艺术、企业供应链、医疗健康、物联网、产权登记等,可以认为是面向行业应用。

行业应用一般是需要具备企业级的属性的,比如身份认证、许可授权、加密传输等,并且对数据的处理性能也会有要求,因此企业级场景下的应用,往往都是联盟链或者私有链。我们来看一下示意图:

如图所示,首先在3.0架构中,数字货币不再是一个必选组件了,当然如果需要,我们也是可以通过智能合约的方式来实现数字货币的。与之前的架构相比,最大的特点就是增加了一个网关控制,实际上就是增加了对安全保密的需求支持,并且通过数据审计加强对数据的可靠性管理。

在3.0架构中,实际上可以看成是一套框架,通过对框架的配置和二次开发可以适应各行各业的需求,比如图中的“可插拔共识”,意思就是共识机制不是固定的,而是可以通过用户自己去选用配置。


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