區(qū)塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實現不同節(jié)點之間建立信任、獲取權益的數學算法。

區(qū)塊鏈（Blockchain）是比特幣的一個重要概念，貨幣聯(lián)合清華大學五道口金融學院互聯(lián)網金融實驗室、新浪科技發(fā)布的《2014—2016全球比特幣發(fā)展研究報告》提到區(qū)塊鏈是比特幣的底層技術和基礎架構。本質上是一個去中心化的數據庫，同時作為比特幣的底層技術。區(qū)塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯(lián)產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次比特幣網絡交易的信息，用于驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區(qū)塊。

區(qū)塊鏈技術邏輯

區(qū)塊鏈可以簡單的分為三個層次，協(xié)議層、擴展層和應用層。其中，協(xié)議層又可以分為存儲層和網絡層，它們相互獨立但又不可分割。如圖：

協(xié)議層

所謂的協(xié)議層，就是指代最底層的技術。這個層次通常是一個完整的區(qū)塊鏈產品，類似于我們電腦的操作系統(tǒng)，它維護著網絡節(jié)點，僅提供Api供調用。通常官方會提供簡單的客戶端（通稱為錢包），這個客戶端錢包功能也很簡單，只能建立地址、驗證簽名、轉賬支付、查看余額等。這個層次是一切的基礎，構建了網絡環(huán)境、搭建了交易通道、制定了節(jié)點獎勵規(guī)則，至于你要交易什么，想干什么，它一概不過問，也過問不了。典型的例子，自然是比特幣，還有各種二代幣，比如萊特幣等，本書介紹的億書幣也是。這個層次，是現階段開發(fā)者聚集的地方，這說明加密貨幣仍在起步當中。

從用到的技術來說，協(xié)議層主要包括網絡編程、分布式算法、加密簽名、數據存儲技術等4個方面，其中網絡編程能力是大家選擇編程語言的主要考慮因素，因為分布式算法基本上屬于業(yè)務邏輯上的實現，什么語言都可以做到，加密簽名技術是直接簡單的使用（請看書中相關的加密解密文章，不建議自由發(fā)揮，沒有過多的編碼邏輯），數據庫技術也主要在使用層面，只有點對點網絡的實現和并發(fā)處理才是開發(fā)的難點，所以對于那些網絡編程能力強，對并發(fā)處理簡單的語言，人們就特別偏愛。也因此，Nodejs開發(fā)區(qū)塊鏈應用，逐漸變得更加流行，Go語言也在逐漸興起。

我把這個層面進一步分成了存儲層和網絡層。數據存儲可以相對獨立，選擇自由度大一些，可以單獨來討論。選擇的原則無非是性能和易用性。我們知道，系統(tǒng)的整體性能，主要取決于網絡或數據存儲的I/O性能，網絡I/O優(yōu)化空間不大，但是本地數據存儲的I/O是可以優(yōu)化的。比如，比特幣選擇的是谷歌的LevelDB，據說這個數據庫讀寫性能很好，但是很多功能需要開發(fā)者自己實現。目前，困擾業(yè)界的一個重大問題是，加密貨幣交易處理量遠不如現在中心化的支付系統(tǒng)（銀行等），除了I/O，需要全方位的突破。

分布式算法、加密簽名等都要在實現點對點網絡的過程中加以使用，所以自然是網絡層的事情，也是編碼的重點和難點，《Nodejs開發(fā)加密貨幣》全書分享的基本上就是這部分的內容。當然，也有把點對點網絡的實現單獨分開的，把節(jié)點查找、數據傳輸和驗證等邏輯獨立出來，而把共識算法、加密簽名、數據存儲等操作放在一起組成核心層。無論怎么組合，這兩個部分都是最核心、最底層的部分，都是協(xié)議層的內容。

擴展層

這個層面類似于電腦的驅動程序，是為了讓區(qū)塊鏈產品更加實用。目前有兩類，一是各類交易市場，是法幣兌換加密貨幣的重要渠道，實現簡單，來錢快，成本低，但風險也大。二是針對某個方向的擴展實現，比如基于億書側鏈，可為第三方出版機構、論壇網站等內容生產商提供定制服務等。特別值得一提的就是大家聽得最多的“智能合約”的概念，這是典型的擴展層面的應用開發(fā)。所謂“智能合約”就是“可編程合約”，或者叫做“合約智能化”，其中的“智能”是執(zhí)行上的智能，也就是說達到某個條件，合約自動執(zhí)行，比如自動轉移證券、自動付款等，目前還沒有比較成型的產品，但不可否認，這將是區(qū)塊鏈技術重要的發(fā)展方向。

擴展層使用的技術就沒有什么限制了，可以包括很多，上面提到的分布式存儲、機器學習、VR、物聯(lián)網、大數據等等，都可以使用。編程語言的選擇上，可以更加自由，因為可以與協(xié)議層完全分離，編程語言也可以與協(xié)議層使用的開發(fā)語言不相同。在開發(fā)上，除了在交易時與協(xié)議層進行交互之外，其他時候盡量不要與協(xié)議層的開發(fā)混在一起。這個層面與應用層更加接近，也可以理解為B/S架構的產品中的服務端（Server）。這樣不僅在架構設計上更加科學，讓區(qū)塊鏈數據更小，網絡更獨立，同時也可以保證擴展層開發(fā)不受約束。

從這個層面來看，區(qū)塊鏈可以架構開發(fā)任何類型的產品，不僅僅是用在金融行業(yè)。在未來，隨著底層協(xié)議的更加完善，任何需要第三方支付的產品都可以方便的使用區(qū)塊鏈技術；任何需要確權、征信和追溯的信息，都可以借助區(qū)塊鏈來實現。我個人覺得，這個目標應該很快就能實現。

應用層

這個層面類似于電腦中的各種軟件程序，是普通人可以真正直接使用的產品，也可以理解為B/S架構的產品中的瀏覽器端（Browser）。這個層面的應用，目前幾乎是空白。市場亟待出現這樣的應用，引爆市場，形成真正的擴張之勢，讓區(qū)塊鏈技術快速走進尋常百姓，服務于大眾。大家使用的各類輕錢包（客戶端），應該算作應用層最簡單、最典型的應用。很快，億書將基于億書網絡推出文檔協(xié)作工具，這個就是典型的應用層的產品。

限于當前區(qū)塊鏈技術的發(fā)展，億書只能從協(xié)議層出發(fā)，把目標指向應用層，同時為第三方開發(fā)者提供擴展層的強大支持。這樣做既可以避免貪多，又可以避免無法落地，是真正理性的開發(fā)路線。因為純粹的開發(fā)協(xié)議層或擴展層，無法真正理解和驗證應用層，會脫離實際，讓第三方開發(fā)者很難使用。如果僅僅考慮應用層，市面上又找不到真正牢固、易用的協(xié)議層或擴展層的產品。所以，我們只好全面發(fā)力，采取完全開源開放的態(tài)度，通過社區(qū)的力量，共同去做一件有意義的事情，也算為中國區(qū)塊鏈技術發(fā)展做點技術積累和微薄貢獻。

區(qū)塊鏈技術原理

如今的區(qū)塊鏈技術概括起來是指通過去中心化和去信任的方式集體維護一個可靠數據庫的技術。其實，區(qū)塊鏈技術并不是一種單一的、全新的技術，而是多種現有技術（如加密算法、P2P文件傳輸等）整合的結果，這些技術與數據庫巧妙地組合在一起，形成了一種新的數據記錄、傳遞、存儲與呈現的方式。簡單的說，區(qū)塊鏈技術就是一種大家共同參與記錄信息、存儲信息的技術。過去，人們將數據記錄、存儲的工作交給中心化的機構來完成，而區(qū)塊鏈技術則讓系統(tǒng)中的每一個人都可以參與數據的記錄、存儲。區(qū)塊鏈技術在沒有中央控制點的分布式對等網絡下，使用分布式集體運作的方法，構建了一個P2P的自組織網絡。通過復雜的校驗機制，區(qū)塊鏈數據庫能夠保持完整性、連續(xù)性和一致性，即使部分參與人作假也無法改變區(qū)塊鏈的完整性，更無法篡改區(qū)塊鏈中的數據。區(qū)塊鏈技術涉及的關鍵點包括：、去中心化、集體維護、時間戳、可靠數據庫、去信任、非對稱加密等。

區(qū)塊鏈技術重新定義了網絡中信用的生成方式：在系統(tǒng)中，參與者無需了解其他人的背景資料，也不需要借助第三方機構的擔?；虮ＷC，區(qū)塊鏈技術保障了系統(tǒng)對價值轉移的活動進行記錄、傳輸、存儲，其最后的結果一定是可信的。

區(qū)塊鏈技術原理的來源可歸納為一個數學問題：拜占庭將軍問題。拜占庭將軍問題延伸到互聯(lián)網生活中來，其內涵可概括為：在互聯(lián)網大背景下，當需要與不熟悉的對手方進行價值交換活動時，人們如何才能防止不會被其中的惡意破壞者欺騙、迷惑從而做出錯誤的決策。進一步將拜占庭將軍問題延伸到技術領域中來，其內涵可概括為：在缺少可信任的中央節(jié)點和可信任的通道的情況下，分布在網絡中的各個節(jié)點應如何達成共識。區(qū)塊鏈技術解決了聞名已久的拜占庭將軍問題——它提供了一種無需信任單個節(jié)點、還能創(chuàng)建***絡的方法。