大家好,今天小编带来《每日一课》第十四课区块链的底层架构的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，来看看吧。
《每日一课》第十四课区块链的底层架构
区块链基础架构分为6层，包括数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。每层分别完成一项核心功能，各层之间互相配合，实现一个去中心化的信任机制。
一、数据层
数据层主要描述区块链技术的物理形式。区块链系统设计的技术人员们首先建立的一个起始节点是“创世区块”，之后在同样规则下创建的规格相同的区块通过一个链式的结构依次相连组成一条主链条。随着运行时间越来越长，新的区块通过验证后不断被添加到主链上，主链也会不断地延长。
每个区块中也包含了许多技术，比如时间戳技术，它可以确保每一个区块按时间顺序相连接；再比如哈希函数，它能够确保交易信息不被篡改。
二、网络层
网络层的主要目的是实现区块链网络中节点之间的信息交流。区块链网络本质上是-一个P2P-点对点-网络。每一个节点既接收信息，也产生信息。节点之间通过维护一个共同的区块链来保持通信。
区块链的网络中，每-个节点都可以创造新的区块，在新区块被创造后会以广播的形式通知其他节点，其他节点会对这个区块进行验证，当全区块链网络中超过51%的用户验证通过后，这个新区块就可以被添加到主链上了。
三、共识层
在区块链的世界里，共识，简单来讲就是全网要依据一个统一的、大家一致同意的规则来维护更新区块链系统这个总账本，类似于更新数据的规则。让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社区的治理机制。
共识层能让高度分散的节点在去中心化的系统中高效地针对区块数据的有效性达成共识。区块链中比较常用的共识机制主要有工作量证明、权益证明和股份授权证明三种。
四、激励层
激励层的主要功能是提供-一定的激励措施，鼓励节点参与区块链的安全验证工作。我们以比特币为例，它的奖励机制有两种。在比特币总量达到2100万枚之前，奖励机制有两种，新区块产生后系统奖励的比特币和每笔交易扣除的比特币-手续费-。而当比特币总量达到2100万时，新产生的区块将不再生成比特币，这时奖励机制主要是每笔交易扣除的手续费。
需要注意的是，激励层一般只有公有链才具备，因为公有链必须依赖全网节点共同维护数据，所以必须有一套这样的激励机制，才能激励全网节点参与区块链系统的建设维护，进而保证区块链系统的安全性和可靠性。
五、合约层
合约层主要是指各种脚本代码、算法机制以及智能合约等。我们以比特币为例，比特币是一种可编程的货币，合约层封装的脚本中规定了比特币的交易方式和过程中涉及的种种细节。
六、应用层
应用层封装了区块链的各种应用场景和案例，比如基于区块链的跨境支付平台OKLink，以及我们现在说的“区块链”就是所谓的应用层。
总结：数据层、网络层和共识层是构建区块链应用的必要因素，否则将不能称之为真正意义上的区块链。而激励层、合约层和应用层则不是每个区块链应用的必要因素。
区块链技术的组成元素架构？
随着互联网的不断发展，越来越多的人都了解到了关于区块链技术的一些特点和使用情况，今天我们就来介绍一下，区块链的一些元素组成都有哪些。
区块链的组成
区块链由区块和链组成。每一个区块包含三个元素：数据、哈希值、前一区块的哈希值。
区块的第一个元素是数据。区块中所保存的数据与区块链的类型有关。例如，比特币区块链中的区块保存了相关的交易信息，包括卖家，买家，以及交易比特币的数量。
区块的第二个元素是哈希值。每个区块包含了一个哈希值，这个哈希值是的，它用来标识一个区块和它所包含的所有内容。一旦某个区块被创建，它的哈希值就相对应的被计算出来了。改变区块中的某些内容会使得哈希值改变。所以换句话说：当你想要检测区块中内容的改变时，哈希值对你就很有帮助。如果一个区块的指纹改变了，那它就再也不是之前的区块了。
区块的第三个元素是前一个区块的哈希值。这个元素使得区块之间可以形成链接，并且能够使得区块链十分的安全。
举个例子***设我们有一条区块链包含3个区块。每个区块包含了一个自己的哈希值以及前一个区块的哈希值。3号区块指向2号区块，2号区块又指向1号区块。但是1号区块有点特殊，它不能指向前一个区块，因为它是第一个区块。我们把1号区块叫做创世区块。
那么，现在我们***设你篡改了第二个区块。这将导致第二个区块的哈希值改变，那么3号区块存储的数据就是错误的、非法的。而3号区块存储的数据一旦是非法的，后面的区块也一定是非法的。
所以如果一个人想要篡改区块链中任何一个区块，它必须修改这个区块以及这个区块之后的所有区块。这将是一个很繁重的任务。
区块链的工作量证明
但是，仅仅使用哈希值的方法不足以防止用户篡改区块。因为现在的计算机运算速度已经足够强大，并且能够每秒计算成千上万的哈希值。j***a课程建议你完全可以篡改一个区块并且重新计算其他的区块的哈希值，这样就使得你的区块再次变得合法。
区块链行业架构包含哪些？
区块链技术的架构模型如下几点：
1、数据层
数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等技术；
2、网络层
网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；
3、共识层
共识层主要封装网络节点的各类共识算法；
4、激励层
激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；
5、合约层
合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；
6、应用层
应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。
组成区块链基础运算功能的组织架构内容？
随着互联网的都不发展，消费者对区块链技术和数字虚拟货币的认知程度也在不断的提高。今天，我们就一起来了解一下区块链技术的基础运算方法都有哪些结构构成的。下面j***a课程就一起来了解一下具体情况吧。
构成计算技术的基本元素是存储、处理和通信。大型主机、PC、移动设备和云服务都以各自的方式展现这些元素。各个元素之内还有专门的构件块来分配***。
本文聚焦于区块链的大框架：介绍区块链中各个计算元素的模块以及各个模块的一些实现案例，偏向概论而非详解。
区块链的组成模块
以下是去中心化技术中各个计算元素的构件块：
存储：代币存储、数据库、文件系统/blob
处理：有状态的业务逻辑、无状态的业务逻辑、高性能计算
通信：数据、价值和状态的连接网络
存储
作为基本计算元素，存储部分包含了以下构件块。
代币存储。代币是价值的存储媒介(例如资产、证券等)，价值可以是比特币、航空里程或是数字作品的版权。代币存储系统的主要作用是发放和传输代币(有多种变体)，同时防止多重支付之类的***发生。
比特币和Zcash是两大“纯净”的、只关注代币本身的系统。以太坊则开始将代币用于各种服务，以实现其充当全球计算中心的理想。这些例子中代币被用作运营整个网络架构的内部激励。
还有些代币不是网络用来推动自身运行的内部工具，而是用做更高级别网络的激励，但它们的代币实际上是存储在底层架构中的。一个例子是像Golem这样的ERC20代币，运行在以太坊网络层上。另一个例子是Envoke的IP授权代币，运行在IPDB网络层上。
数据库。数据库专门用来存储结构化的元数据，例如数据表(关系型数据库)、文档存储(例如JSON)、键值存储、时间序列或图数据库。数据库可以使用SQL这样的查询快速检索数据。
传统的分布式(但中心化)数据库如MongoDB和Cassandra通常会存储数百TB甚至PB级的数据，性能可达到每秒百万次写入。
SQL这样的查询语言是很强大的，因为它将实现与规范区分开来，这样就不会绑定在某个具体的应用上。SQL已经作为标准应用了数十年，所以同一个数据库系统可以用在很多不同的行业中。
换言之，要在比特币之外讨论一般性，不一定要拿图灵完备性说事。你只需要一个数据库就够了，这样既简洁又方便扩展。有些时候图灵完备也是很有用的，我们将在“去中心化处理”一节具体讨论。
BigchainDB是去中心化的数据库软件，是专门的文档存储系统。它基于MongoDB(或RethinkDB)，继承了后者的查询和扩展逻辑。但它也具备了区块链的特征，诸如去中心化控制、防篡改和代币支持。IPDB是BigchainDB的一个受监管的公开实例。
在区块链领域，也可以说IOTA是一个时间序列数据库。
文件系统/blob数据存储。这些系统以目录和文件的层级结构来存储大文件(电影、音乐、大数据集)。
IPFS和Tahoe-LAFS是去中心化的文件系统，包含去中心化或中心化的blob存储。FileCoin、Storj、Sia和Tieron是去中心化的blob存储系统，古老而出色的BitTorrent也是如此，虽然后者使用的是p2p体系而非代币。以太坊Swarm、Dat、Swarm-JS基本上都支持上述两种方式。
数据市场。这种系统将数据所有者(比如企业)与数据使用者(比如AI创业公司)连接在一起。它们位于数据库与文件系统的上层，但依旧是核心架构，因为数不清的需要数据的应用(例如AI)都依赖这类服务。Ocean就是协议和网络的一个例子，可以基于它创建数据市场。还有一些特定应用的数据市场：EnigmaCatalyst用于加密市场，Datum用于私人数据，DataBrokerDAO则用于物联网数据流。
处理
接下来讨论处理这个基本计算元素。
“智能合约”系统，通常指的是以去中心化形式处理数据的系统[3]。它其实有两个属性完全不同的子集：无状态(组合式)业务逻辑和有状态(顺序式)业务逻辑。无状态和有状态在复杂性、可验证性等方面差异巨大。三种去中心化的处理模块是高性能计算(HPC)。
无状态(组合式)业务逻辑。这是一种任意逻辑，不在内部保留状态。用电子工程术语来说，它可以理解为组合式数字逻辑电路。这一逻辑可以表现为真值表、逻辑示意图、或者带条件语句的代码(if/then、and、or、not等判断的组合)。因为它们没有状态，很容易验证大型无状态智能合约，从而创建大型可验证的安全系统。N个输入和一个输出需要O(2^N)个计算来验证。
跨账本协议(ILP)包含crypto-conditions(CC)协议，以便清楚地标出组合电路。CC很好理解，因为它通过IETF成为了互联网标准，而ILP则在各种中心和去中心化的支付网络(例如超过75家银行使用的瑞波)中广泛应用。CC有很多独立实现的版本，包括J***aScript、Python、J***a等。BigchainDB、瑞波等系统也用CC，用以支持组合式业务逻辑/智能合约。
后缀：《每日一课》第十四课：区块链的底层架构