《迅雷链精品课》第二课：区块链核心技术框架
全新架构名为区块链技术，它不是凭空出现的一种技术，而是把分布的网络、密码学以及共识机制等好多成熟技术整合起来形成的架构。掌握区块链知识的关键之处在于理解它的整体架构。平常情况下，我们剖析它可以从两个维度入手，一个维度是“五层结构”，也就是数据层、网络层、共识层、合约层、应用层，另一个维度是在这个基础上提出来的“三层扩展模型”，即Layer 0、Layer 1、Layer 2。
首先有这么一点，在数据层，核心要点在于解决数据的存储以及不可篡改的这一问题。然后呢，常见的存储方式涵盖了文件存储、关系型的数据库像是 MySQL，还有非关系型的数据库。接着是，区块链凭借区块内交易数据生成的默克尔根也就是 Merkle Root，达成了任何微小的交易改动都会被马上察觉，达成了数据的不可篡改以及简易支付验证功能。最后，在数据模型设计这方面，比特币开创了基于交易的数据模型，也就是 UTXO 即未花费交易输出。每一笔交易，皆由输入也就是资金来源以及输出也就是资金去向所构成，所有的交易，如同链条那般，借由UTXO串联起来，致使每一枚比特币的流转路径，均可追溯。而以太坊，为了能够支持复杂的通用应用，采用了基于账户的模型，能够像银行系统那样，直接去查询某个账户的当前余额或者智能合约状态，极大地提高了应用的开发效率。
负责把那些分散的众多节点联成一个整体的是网络层，也就是P2P网络。比特币的P2P网络是构建于TCP协议之上的，其节点发现主要依靠DNS种子节点以及硬编码的种子节点，目的是保证网络在任何情形下都能够实现互联。以太坊的P2P网络采用的是Kademlia算法，简称为Kad，其节点发现是基于UDP协议的币圈合约，一旦找到邻近节点，就会切换到TCP协议来进行稳定的数据传输。
一个被称作共识层的，是区块链的那个“核心关键部分”，它的职责在于，去协调散布在全网各处的众多节点，以此来确保，数据记录能够达成那种一致性状态。在传统的分布式系统当中情况有所不同，因为所有节点都是由单一机构进行管理的，所以通常而言，仅仅需要应对节点出现崩溃状况时的“崩溃容错”（CFT）这种情况就可以了。然而呢，在那种去中心化的公有链环境里，任何一个方面都具备提供节点的可能性，并且在这一系列节点当中，很有可能存在着一些试图破坏规则的不良节点，所以呢，就务必要采用一种能够去容忍类似这些行为的“拜占庭容错”（BFT）算法才行。
区块链的可编程特性是由合约层赋予的，一个早在1994年就被提出的概念，智能合约，因缺乏可信执行环境而当初没有落地，去中心化且不可篡改的区块链，刚好为智能合约提供了理想的运行土壤，把合约代码写入区块链后，其执行过程具备透明性、结果不可被篡改并且全程能够追溯，能有力防止违约情况发生，以太坊率先实现了图灵完备的智能合约，支持开发者构建去中心化应用（DApp）。DApp一般是借助Web前端，与运行于以太坊节点之上的智能合约，经由JSON-RPC界面达成通信来达成的。其他像是Hyperledger Fabric等联盟链平台，尽管不供给数字货币，然而其智能合约同样能够达成繁杂的商业逻辑。
对接区块链世界跟现实应用的桥梁是应用层以及接口层，不管是比特币节点还是以太坊节点，均给出了丰富的JSON-RPC或者gRPC接口，开发者能够运用Go、Java、Python等主流语言便捷地接入区块链，查询数据集或者发起交易。
针对于区块链所存在的可扩展性方面问题，社区提出了明晰的“三层扩展模型”，Layer 0是基础设施层，涵盖网络、存储以及计算资源，这层高处在去中心化的公链里难以被单个一方予以控制，Layer 1是链上改进，也就是针对区块链自身的数据层、网络层、共识层或者合约层实施优化，比如改进共识算法或者调整区块数据结构。第2层属于链下方面的改进，在不对主链进行改动的情形下，借助闪电网络、侧链、状态通道等相关技术来分担主链承受的压力，虽然这些方案有可能会引入中心化模块，不过在当下是提升性能的最为有效并且最容易实施的途径。
新兴一种的分布式体系架构，是区块链，借助精巧地整合现有技术，缔造出了信任传递的全新模式。以这个五层构造或三层架构为框架，我们不但能够系统地把握其基础内容，更能够凭借此剖析接连不断的新项目，透过表象洞察实质，辨认其真正的技术创新之处。
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