區(qū)塊鏈為何能保證上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的安全可靠性

我們知道區(qū)塊鏈是比特幣的底層技術(shù)，它是將記錄區(qū)塊以鏈條的方式進(jìn)行組合并串接在一起，通過去中心化和去信任的方式集體維護一個可靠的數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而支撐了數(shù)據(jù)的一致性并提高流程可靠度。在實際業(yè)務(wù)應(yīng)用層，主要采用了智能合約的互信機制，實現(xiàn)前端的數(shù)字認(rèn)證和信息追溯。

區(qū)塊鏈具有三個非常關(guān)鍵的特點：即保障數(shù)據(jù)的完整性、去中心化的可靠性以及提供數(shù)據(jù)的安全性。

保障數(shù)據(jù)的完整性：通過“區(qū)塊+鏈”創(chuàng)新數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。將數(shù)據(jù)分成不同的區(qū)塊，每個區(qū)塊通過特定的信息鏈接到上一區(qū)塊的后面，前后順連來呈現(xiàn)一套完整的數(shù)據(jù)。從技術(shù)上講，它是將數(shù)據(jù)或代碼打包成一個區(qū)塊，蓋上時間戳，與上一個區(qū)塊銜接在一起，時間戳是區(qū)塊鏈中重要的技術(shù)創(chuàng)新。

去中心化的可靠性：構(gòu)建P2P分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的協(xié)議機制，讓全網(wǎng)任意節(jié)點都來驗證其他節(jié)點記錄結(jié)果的正確性；同時構(gòu)建分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，讓數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)都實時更新并存放于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中。從技術(shù)上講，它是基于去中心化開源協(xié)議，運用分布式記賬、分布式傳播、分布式存儲等技術(shù)。

提供數(shù)據(jù)的安全性：依賴于非對稱加密算法及數(shù)字簽名。兩個密碼具有非對稱特點——公鑰和私鑰。數(shù)據(jù)加密時使用公鑰，全網(wǎng)可用于加密；數(shù)據(jù)解密時使用私鑰，只有信息擁有者才能解密。從技術(shù)上講，典型的非對稱加密算法有：RSA、Rabin、D-H、ECC、Elgamal等。

因此，區(qū)塊鏈的技術(shù)具有去中心化、記錄時間戳、分布式記賬、集體維護、不可篡改、去信任、非對稱加密等技術(shù)特性特性，這些特性支撐了上層業(yè)務(wù)的可管、可控、可靠和安全。

但是我想對于大都數(shù)讀者而言，區(qū)塊鏈仍然是一個比較抽象的技術(shù)名詞，它到底是一個什么樣的邏輯結(jié)構(gòu)？為何具備上述特點就能保證上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的安全可靠？這就非常有必要引入一張直觀的圖示加以說明。在互聯(lián)網(wǎng)上通常都是有關(guān)比特幣應(yīng)用里區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)圖，而且比較簡化很難理解，這里面我結(jié)合了大量參考勾勒出一張完整的技術(shù)框架和功能示意圖，希望能與各位讀者產(chǎn)生共鳴。

首先，我們將區(qū)塊鏈的在實際應(yīng)用中的整體架構(gòu)分為四層：即應(yīng)用層、擴展層、網(wǎng)絡(luò)層和存儲層。

應(yīng)用層：相當(dāng)于B/S架構(gòu)的瀏覽器端，但卻是目前最最缺少的市場空白區(qū)（能為我們最終客戶提供什么應(yīng)用服務(wù)），我們現(xiàn)在市場上所接觸到的，恐怕就是互聯(lián)網(wǎng)和貨幣BTM機、數(shù)字錢包、音像、視訊出版等應(yīng)用了，而且還都很不成熟，說白了還不是很普遍。但由于應(yīng)用層直接與客戶接觸，所以它是實現(xiàn)數(shù)字認(rèn)證、信息追溯的重要環(huán)節(jié)。

擴展層：相當(dāng)于B/S架構(gòu)的服務(wù)端，擴展層與應(yīng)用層關(guān)聯(lián)性密切。我們讀者在其他文章中所看到的表述，實際上并沒有很清晰的說明應(yīng)用層與擴展層之間的關(guān)系。這里面強調(diào)，如果是比特幣交易類應(yīng)用，則不需要擴展層即可直接實現(xiàn)業(yè)務(wù)支撐；但如果是數(shù)字音像和第三方出版等應(yīng)用，則需要擴展層的智能合約機制。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(dá)到某個條件后合約則自動執(zhí)行。在擴展層實現(xiàn)方面會用到一些技術(shù)，包括分布式存儲、機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等。

網(wǎng)絡(luò)層：就是上文中所述的P2P網(wǎng)絡(luò)，既然是分布式網(wǎng)絡(luò)那一定是多點對應(yīng)、交叉關(guān)聯(lián)的。網(wǎng)絡(luò)層中每一個節(jié)點的背后都是一個用戶端，端側(cè)B、C、D、E的背后都會存在一個與A相同的應(yīng)用層。在實際應(yīng)用過程中，互信機制就是通過這樣的分布式網(wǎng)絡(luò)建立起來的，從技術(shù)開發(fā)角度講主要用到了分布式算法，比如Paxos算法、一致性Hash算法等。而且還需要使用網(wǎng)絡(luò)編程語言，比如Python、Go、Node.js等。

存儲層：數(shù)據(jù)存儲可以相對獨立，選擇自由度比較大，選擇的原則需要考慮存儲性能和易用性，因此存儲方式很重要，即——“區(qū)塊+鏈”的存儲方式。區(qū)塊鏈的核心就在于此，數(shù)據(jù)塊以鏈條的形式存放且環(huán)環(huán)相扣，每一個應(yīng)用端的背后都通過這樣的存儲結(jié)構(gòu)記錄著一串信息。在存儲層主要用到相應(yīng)的存儲技術(shù)，比如LevelDB、Redis、Memcached等。