深入解析：区块链技术原理与应用架构解析

什么是区块链架构设计

区块链作为一种实现？架构设计与底层语言或平台有很大不同。
区块链是加密货币背后的技术，本身并不是一项新技术，但与Ajax类似。
我们将从区块链技术落地的角度来谈。
无论你擅长哪种编程语言，都可以参考此设计并实现你的区块链产品。
同时我们也会整理相关的知识图谱和系统，方便大家系统的学习和研究。

从架构设计角度来看，区块链可以简单分为三个层次：协议层、扩展层、应用层。
其中，协议层又可以分为存储层和网络层，它们是独立但不可分割的。

区块链架构图

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随着互联网的快速发展，消费者对区块链技术和数字虚拟货币的兴趣意识不断增强。
上升。

今天我们来看看区块链技术的基本计算方法的结构。

在以下Java课程中了解具体情况。

计算技术的基本构建模块是存储、处理和通信。
大型机、个人电脑、移动设备和云服务都以独特的方式展示这些元素。

每个元素内还有用于分配资源的专用配置元素。

本文重点介绍大型区块链框架。
我们介绍了区块链中每个计算元素的模块以及每个模块的示例实现，提供了概述而不是详细解释。

分布式技术中每个计算元素的组成部分是：存储：令牌存储、数据库、文件系统/BLOB处理：有状态业务逻辑、无状态业务逻辑、高性能计算通信：连接数据、值、状态网络存储作为基本计算元素，存储部分包括：包含组件。

令牌存储。

代币是一种价值存储介质（资产、证券等），其价值可以是比特币、航空里程或数字作品的版权。

代币存储系统的主要功能是发行和转移代币（有很多变体），同时防止多次支付等事件的发生。

比特币和Zcash是两个“纯粹”的系统，只关注代币本身。

以太坊开始将代币用于各种服务，以实现其作为全球计算中心的理想。

这些是使用代币作为运行整个网络架构的内部激励的示例。

有些代币是作为对更高层网络的激励，而不是网络用来促进自身运营的内部工具，但它们实际上是保存在架构中的。

一个例子是像Golem这样运行在以太坊网络层上的ERC20代币。

另一个例子是Envoke的IP身份验证令牌，它运行在IPDB网络层上。

数据库。

数据库旨在存储结构化元数据，例如数据表（关系数据库）、文档存储（例如JSON）、键/值存储、时间序列数据库、图形数据库等。

数据库允许您使用SQL等查询快速检索数据。

传统的分布式（但集中式）数据库（例如MongoDB和Cassandra）通常存储数百TB甚至PB的数据，其性能达到每秒数百万次写入。

诸如SQL之类的查询语言非常强大，因为它们将实现与规范分开，并且不依赖于特定的应用程序。

由于SQL已成为标准数十年，因此同一个数据库系统可以在许多不同的应用程序中使用。
在生意上。

换句话说，你不一定非要谈论图灵完备性才能讨论比特币之外的普遍性。

仅需要一个数据库，简单且易于扩展。

图灵完备性也非常有用。
分布式处理部分对此进行了更详细的讨论。

BigchainDB是一个去中心化的数据库软件和专门的文档存储系统。

它基于MongoDB（或RethinkDB）并继承了后者的查询和扩展逻辑。

但是，它也具有去中心化控制、防篡改、支持代币等区块链属性。

IPDB是BigchainDB的受监管公共实例。

在区块链领域，IOTA也可以称为时间序列数据库。

文件系统/BLOB数据存储。

这些系统将大型文件（电影、音乐、大型数据集）存储在目录和文件的层次结构中。

IPFS和Tahoe-LAFS是分布式文件系统，包括分布式或集中式BLOB存储。

FileCoin、Storj、Sia和Tieron都是去中心化的BLOB存储系统，就像历史上伟大的BitTorrent一样。
然而，后者使用p2p系统而不是代币。

以太坊Swarm、Dat、Swarm-JS基本支持以上两种方式。

数据市场。

此类系统连接数据所有者（例如企业）和数据用户（例如人工智能初创公司）。

虽然这些位于数据库和文件系统之上，但它们仍然是核心架构，因为无数需要数据的应用程序（例如人工智能）都依赖于此类服务。

海洋数据这是可以创建市场的协议和网络的示例。

还有几个特定于应用程序的数据市场。
用于加密市场的EnigmaCatalyst、用于私有数据的Datum以及用于物联网数据流的DataBrokerDAO。

处理接下来描述这个基本计算单元的处理。

“智能合约”系统通常是指以分布式格式处理数据的系统[3]。

实际上有两个具有非常不同属性的子集：无状态（关联）业务逻辑和有状态（顺序）业务逻辑。

无状态和有状态在复杂性、可验证性等方面存在显着差异。

这三个分布式处理模块是高性能计算（HPC）。

无状态（组合）业务逻辑。

这是任意逻辑，内部不保留任何状态。

用电子术语来说，可以理解为组合数字逻辑电路。

此逻辑可以表示为真值表、逻辑图或包含条件语句的代码（诸如if/then、and、or和not等决策组合）。

无状态可以轻松大规模验证无状态智能合约，从而使您能够大规模构建可验证且安全的系统。

验证N个输入和1个输出需要O(2^N)次计算。

账本间协议（ILP）包括用于明确标记组合电路的加密条件（CC）协议。

CC更容易理解，因为它通过IETF成为互联网标准，而ILP广泛应用于各种中心化和去中心化支付网络（例如Ripple，有超过75家银行使用）。

CC有许多独立实现的版本，包括JavaScript、Python和Java。

BigchainDB、Ripple等系统也使用CC来支持业务逻辑和智能合约的结合。