區塊鏈作為一種架構設計的實現，與基礎語言或平臺等差別較大。區塊鏈是加密貨幣背后的技術，是當下與VR虛擬現實等比肩的熱門技術之一，本身不是新技術，類似Ajax，可以說它是一種技術架構，所以我們從架構設計的角度談談區塊鏈的技術實現。

無論你擅長什么編程語言，都能夠參考這種設計去實現一款區塊鏈產品。與此同時，梳理與之相關的知識圖譜和體系，幫助大家系統的去學習研究。

基本概念

區塊鏈的概念最近很火，它來自于比特幣等加密貨幣的實現，但是目前，這項技術已經逐步運用在各個領域。什么是區塊鏈技術？為了感性認識這個問題，我們可以使用谷歌地球的例子做類比，ajax不是什么新技術，但組合在一起就成就了產品谷歌地球，與之類似，區塊鏈也不是什么新技術，但與加密解密技術、P2P網絡等組合在一起，就誕生了比特幣。技術人員，特別是Web開發工程師，學習了解ajax技術最早是被谷歌地球酷炫的效果所吸引。而現在，歷史再一次重演，很多人被比特幣的瘋狂發展所吸引，進而開始研究其背后的技術——區塊鏈。

區塊鏈原本是比特幣等加密貨幣存儲數據的一種獨特方式，是一種自引用的數據結構，用來存儲大量交易信息，每條記錄從后向前有序鏈接起來，具備公開透明、無法篡改、方便追溯的特點。實際上，這種特性也直接體現了整個比特幣的特點，因此使用區塊鏈來概括加密貨幣背后的技術實現是非常直觀和恰當的。區塊鏈是一項技術，加密貨幣是其開發實現的一類產品（含有代幣，也有不含代幣的區塊鏈產品），不能等同或混淆。與加密貨幣相比，區塊鏈這個名字拋開了代幣的概念，更加形象化、技術化、去政治化，更適合作為一門技術去研究、去推廣。

所以，目前當大家單獨說到區塊鏈的時候，就是指的區塊鏈技術，是實現了數據公開、透明、可追溯的產品的架構設計方法，算作廣義的區塊鏈。而當在具體產品中談到區塊鏈的時候，可以指類似比特幣的數據存儲方式，或許是數據庫設計，或許是文件形式的設計，這算作狹義的區塊鏈。廣義的區塊鏈技術，必須包含點對點網絡設計、加密技術應用、分布式算法的實現、數據存儲技術的使用等4個方面，其他的可能涉及到分布式存儲、機器學習、VR、物聯網、大數據等。狹義的區塊鏈僅僅涉及到數據存儲技術，數據庫或文件操作等。本文的區塊鏈，指的是廣義的區塊鏈。

架構圖

從架構設計上來說，區塊鏈可以簡單的分為三個層次，協議層、擴展層和應用層。其中，協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：

協議層

所謂的協議層，就是指代最底層的技術。這個層次通常是一個完整的區塊鏈產品，類似于我們電腦的操作系統，它維護著網絡節點，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，構建了網絡環境、搭建了交易通道、制定了節點獎勵規則，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處理才是開發的難點，所以對于那些網絡編程能力強，對并發處理簡單的語言，人們就特別偏愛。也因此，Nodejs開發區塊鏈應用，逐漸變得更加流行，Go語言也在逐漸興起。

上面的架構設計圖里，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優化空間不大，但是本地數據存儲的I/O是可以優化的。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者自己實現。目前，困擾業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（銀行等），除了I/O，需要全方位的突破。