【区块链】区块链技术、架构与价值互联网

2017 年 11 月 1 日 产业智能官 平行区块链

区块链是目前一个比较热门的新概念，蕴含了技术与金融两层概念。从技术角度来看，这是一个牺牲一致性效率且保证最终一致性的的分布式的数据库，当然这是比较片面的。从经济学的角度来看，这种容错能力很强的点对点网络，恰恰满足了共享经济的一个必须要求——低成本的可信环境。

本次分享一下区块链技术，以及目前区块链技术架构，并且介绍一下价值互联网。

由于区块链是一个新兴的技术概念，本文所有的观点仅代表个人观点，未必全部正确。

#1. 技术人员看待区块链的正确姿势

区块链虽然是一个新兴的概念，但它依赖的技术一点也不新，如非对称加密技术、P2P网络协议等。好比乐高积木，积木块是有限的，但是不同组合却能产生非常有意思的事物。

我接触过一些工程师，初次接触区块链时，不约而同的表达了：都是成熟的技术，不就是分布式存储嘛。站在工程师的角度，第一反应将这种新概念映射到自己的知识框架中，是非常自然的。但是细究之下发现，这种片面的理解可能将对区块链的理解带入一个误区，那就是作为一个技术人员，忽略了区块链的经济学特性——一个权力分散且完全自治的系统。

区块链本质上是一个基于P2P的价值传输协议，我们不能只看到了P2P，而看不到价值传输。同样的，也不能只看到了价值传输，而看不到区块链的底层技术。

可以这么说，区块链更像是一门交叉学科，结合了P2P网络技术、非对称加密技术、宏观经济学、经济学博弈等等知识，构建的一个新领域——针对价值互联网的探索。

那什么是价值互联网？价值互联网可以是当下如日中天的电子商务所衍生的支付业务。但，真的只是支付领域吗？很显然这是不够的，一级资本市场，实体资产确权与转移，证券登记交割、证信与反欺诈。我们再仔细想想，我们的各大电商平台的专业差评师，恶意刷单还少吗？

如今的金融领域，除了支付比较便利之外，在其他绝大部分的业务中，我们就像是被套着锁链走路一样，我们反复确认，反复审核，反复监督，我们反复构建一个又一个的大大小小的高可用集群，保证线上服务的可靠性与连续性，我们雇佣一个又一个的安全工程师，交付一个又一个的渗透测试项目。为什么？因为作弊的成本太低了，低到只要改数据库的一行记录就可以提取上百万的资金。

强大的互联网给了我们成本几乎为零的高速信息传输通道，却没有一个成本低廉可靠的高速价值传输通道，那么这也就是区块链即将带来的。

区块链是一个公共的分布式总账，下面从技术角度简单介绍一下：

想象有一个100台的分布式数据库集群，现在的情况是这100个节点实际上的拥有者是一个机构，并且所有节点处在该机构的内网当中，所以这个机构想让这100个数据库节点干嘛就干嘛，换句话说这100个节点之间是处于一个可信任的环境，并且受控于一个实体，这个实体具有绝对仲裁分配权。

另外的情况是这样的，想象这100个节点分别归不同的人所有，且每个人的节点数据都是一样的，即完全冗余，并且所有的节点是处在广域网当中，换句话说就是这100个节点之间是不信任的，且不存在一个实体，它拥有绝对仲裁权。

现在考虑第二种情况，采用什么样的算法（共识模型）能够提供一个可信任的环境，使：

每个节点交换数据过程不被篡改；交换历史记录不可被篡改；
每个节点的数据会同步到最新数据，且承认经过共识的最新数据；
基于少数服从多数的原则，整体节点维护的数据本身客观反映了交换历史。

区块链本质上就是要解决以上第二种情况的一种技术方案，更确切的说应该叫分布式的冗余的链式总帐本方案。有关区块链的一些要素，在我以往的文章里有总结过一些：

包含一个分布式数据库
分布式数据库是区块链的物理载体，区块链是交易的逻辑载体，所有核心节点都应包含该条区块链数据的全副本
区块链按时间序列化区块，且区块链是整个网络交易数据的唯一主体
区块链只对添加有效，对其他操作无效
基于非对称加密的公私钥验证
记账节点要求拜占庭将军问题可解/避免
共识过程(consensus progress)是演化稳定的，即面对一定量的不同节点的矛盾数据不会崩溃。
共识过程能够解决double-spending问题

所以作为一个技术人员，不应当只看到了区块链所依赖的技术，更应该关注区块链以外的点和面，综合来看，区块链将会有趣得多。

#2. 区块链的一般性架构介绍

有关区块链本身的发展史，网络上资料比较多，本文不再赘述。

而有关区块链技术的介绍，在各个区块链平台的社区是有详细资料的，但是针对这些资料的总结，以及抽象出一共通概念的介绍，还是凤毛麟角，本文尝试总结一下。

在介绍之前，我想稍微介绍一下公有链，联盟链的概念，这些概念是以太坊创始人Vitalik提出的，我在这些概念的基础上做了一些研究。

其实区分公有链、联盟链很简单，只要看这个区块链的访问权限就可以了，如果访问该区块链需要获得链上节点的许可，那么这是一个联盟链，否则是公有链。

根据名称，我们也可以”望文生义“，公有表示一个完全开放的网络，联盟表示一个半开放的网络，成员之间是共享的，非成员身份是没有自由访问权限的，所以我们也称联盟链为许可链。

下面我们来看几个比较主流的区块链平台（公有链，皆开源）：

比特币 Bitcoin
以太坊 Ethereum/经典以太坊 Ethereum Classic
比特股 Bitshares

我一般戏称为”三巨头“，从生态上来看，比特币是最为成熟稳定的，以太坊更像是一个冲在前面的勇士，比特股相比前两位生态要小很多，但是从创新的角度，也不亚于前两位。

其他的很多项目，是从这三个区块链上衍生出来的，所以以这三个为基础，基本上可以吃透区块链了。

不得不提的还有Linux基金会项目——HyperLedger项目（主打联盟链，开源），也是旨在打造一个通用的区块链技术，不过我认为目前尚在开发迭代当中，还没有具体的应用案例，按下不讲。

另外还有一些好玩的联盟链项目——R3 CEV项目（联盟链，闭源），以及中国的R3项目——ChinaLedger（联盟链，闭源），当然这些不是开源的，我无法获得有用的资料进行分析，所以就不展开了。

从技术上来看，针对不同的业务场景，对区块链有不同需求，比如实时结算业务，要求区块链提供秒级的交割，相对应的就是出块速度的要求，而出块速度过快往往会导致区块链分叉（fork），形成孤儿链，孤儿链是无效的，那么交易也就作废了，影响了区块链的最终一致性。

如果频繁产生分叉造成相当比例的用户交易失效，那么可以认为系统是不可靠的。

如果我们将这种实时性要求比较高的业务安插到联盟链中，就可以控制风险，通过调整共识算法，利用快速一致共识模型（Consensus Model）来避免上述问题，虽然不如公有链那么健壮，但对某些特殊场景足够了。

所以架构层面，对公有链和联盟链的技术也要差异化对待。

不过客户端整体的设计还是有一些通用的概念的，如下图：

（图1）

一个区块链至少分为三层，

最底层是一些通用的基础模块，比如基础加密算法，网络通讯库，流处理，线程封装，消息封装与解码，系统时间等；

中间一层是区块链的核心模块，一般包含了区块链的主要逻辑，如P2P网络协议，共识模块，交易处理模块，交易池模块，简单合约或者智能合约模块，嵌入式数据库处理模块，钱包模块等等；

最上面一层，往往都是基于Json Standard RPC的交互模块，基于Json-RPC,我们还可以做出更好的UI界面，也可以是一个web-service。

如果区块链支持智能合约，可能还要分更多的层，比如增加BaaS层，区块链上的智能合约提供自治的服务，比如下面这张以太坊的架构图（来自google，仅作参考）：

（图2）

这种分层更加关注的是区块链本身的分层，即业务上的视角，而不完全是技术的。

我们再转向比特币的设计：

（图3）

比特币几个模块之间的耦合度其实比较高，而且有不少历史包袱，比特币的发明者——中本聪在开发比特币的时候，使用VC++开发，而VC++的标准库中的sstream流处理性能非常感人，不得不放弃，自行实现了了基于vector<char>的流处理容器。而随着c++11的推出以及标准库的更新迭代，性能不可同日而语。

从整张图我们可以看出，比特币的模块比较少，也比较简单。chain-paramters描述了整个区块链的参数设置，wallet是与地址/加密还有存储相关的，mem-pool是未确认的交易池。得益于比特币核心开发者的不朽贡献，相比中本聪时代的比特币代码，现在的比特币代码质量已经相当不错了。

以上无论哪种设计，一般都要从P2P网络协议作为切入，作为一个P2P钱包，既要提供Service也要提供Client，作为Service依赖P2P网络协议，作为Client依赖Json-RPC。

需要指出的是，目前”三巨头”所使用的账户模型是不同的（所谓账户模型是指账户记账方法），比特币使用UXTO模型，以太坊和比特股使用账户余额模型。

UXTO模型（Unspent Transaction Outputs (UTXOs) ）：此模型表达了一种转移的概念，即任何产生的新币，在以后的生命周期中，只有转移，没有消亡，转移实质上是由加密算法的签名与验证控制的：

（图4）

账户余额模型：账户余额模型摒弃了这种强验证的账户模型，即账户余额回归到数字加减，这样做提升了交易的效率。

#3. 共识算法与分布式

终于来到重点了，本文每节其实都可以展开成为独立的文章，内容所限，简单讲。

所谓区块链共识过程，在上文有所提及，是指如何将全网交易数据客观记录并且不可篡改的过程。目前"三巨头"分别使用不同的共识算法（Consensus Algorithm）, 比特币使用工作量证明PoW（Proof of Work），以太坊即将转换为权益证明PoS（Proof of Stake），比特股使用授权权益证明DPoS（Delegated Proof of Stake）。

以上这些算法我称之为“经济学”的算法，所谓经济学的算法，是指让作弊成本可计算，且让作弊成本往往远大于作弊带来的收益，即作弊无利可图，通过这种思想构造一个用于节点之间博弈的算法，并使之趋向一个稳定的平衡。

相对应的我们还有计算机领域的分布式一致性算法，例如Paxos、Raft，我也称之为传统分布式一致性算法。

他们之间的最大区别是：系统在拜占庭将军（Byzantine Generals Problem）情景下的可靠性，即拜占庭容错（PBFT算法支持拜占庭容错）。然而无论是Paxos还是Raft算法，理论上都可能会进入无法表决通过的死循环(尽管这个概率其实是非常非常低的)，但是他们都是满足safety的，只是放松了liveness的要求, PBFT也是这样。

下面是一些传统分布式一致性算法和区块链共识过程的异同点：

相同点：

Append only
强调序列化
少数服从多数原则
分离覆盖的问题：即长链覆盖短链区块，多节点覆盖少数节点日志

不同点：

传统分布式一致性算法大多不考虑拜占庭容错(Byzanetine Paxos除外)，即假设所有节点只发生宕机、网络故障等非人为问题，并不考虑恶意节点篡改数据的问题；
传统分布式一致性算法是面向日志（数据库）的，即更通用的情况，而区块链共识模型面向交易的，所以严格来说，传统分布式一致性算法应该处于区块链共识模型的下面一层。

考虑上面的不同点，结合公有链和联盟链的特征，我们有：

联盟链：半封闭生态的交易网络，存在对等的不信任节点，如房地产行业A、B、C、D公司。
公有链：开放生态的交易网络，这层主要是为行业链和私有链提供全球交易网络。

由于联盟行业链其半封闭半开放特性，使用Delegated Proof of XXX 是可行的，可以考虑以传统一致性算法作为基础加入拜占庭容错/安全防护机制进行改进也是可以的。

而针对公有链，PoW/Pos/DPos等“经济学”的算法可能是最优算法。

技术上，以上不同的共识算法，我们很多新开发区块链都相应的支持一个特性：共识模块可插拔，以应对不同场景下的要求。

下图是一张未来区块链生态示意图：

（图5）

公有链提供可信可靠的价值传输网络，上面可以继续组建去中心化应用（DAPP）或者部署联盟链，甚至传统数据库都行，在上层搭建C端应用。

ref:浅谈区块链共识机制与分布式一致性算法 · blockchaindev.org

#4. 数字资产与价值流通网络

这里有张图：

ref: The New Reality Blockchain Project（https://mvs.org/）

“三巨头”中，比特币在“数字货币”处，比特股在“去中心化交易所”附近，以太坊在“去中心化组织”处。而实际上，区块链和现实的接触点，还在图示位置。

所以区块链仍是一个正在成长的少年，结合图5，我们希望构建一个基础设施完善的价值传输网络，上层应用丰富的区块链生态，仍然需要付出巨大的努力。

下一步目标，是将资产数字化（类比资产证券化），例如我们可以将珍稀物品（艺术品/古董）数字化、知识产权数字化、票据基金等收益权数字化，将极大的提升市场运作效率，配备智能合约，甚至人工智能，可编程社会不再是梦想。

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Q：还是感觉太抽象，至今都还不能具象化的理解这个区块链，也没找到具象化的解释，费解？？？

A：正如区块链这个名词一样，它是被创造出来的，并没有以往的概念可以映射到上面，所以容易费解。我们不谈这个概念，我们只需要想想我们的互联网还需要什么。正如比特币白皮书提到的，一个点对点的现金系统，他使用的前提要求是很低的，不需要注册，不需要手机号，一个点对点的网络，只要你用设备接入，那么你就可以使用。区块链这个概念也一样，目的是构建一个点对点的生态，解构权力带来的不对称。它本身只是一个共享的总账本，不同于网络中多节点自己记账，再对账，这就瓦解了中心权力。

Q: 区块链技术在互联网身份认证方面如何应用？

A：这个问题很好。我目前所做的区块链项目是涵盖了这个概念的，也就是你所说的互联网身份认证。我们认为它是使区块链接入现实业务的必要一环。

在我们的设想中，首先什么是身份？身份不单单是一个ID号，一个密码，而是一个使用者所有的操作记录集，这个记录集的代号才是身份。正如账户丢失，然后申诉一样，申诉的内容才是真正定位到你这个人。区块链也一样，它需要一样ID，同样它也需要自动验证你历史记录的合法性。目前互联网的身份认证是依赖公安系统的，最简单的方案就是把公安系统中的身份系统映射到区块链中。另外一个方案也是用户自定义记录集，根据交易历史核对身份。当然再更远的未来，结合人工智能，区块链可能有更好的表现。

Q：实时交割数据如果放到联盟链中，联盟链的数据是否要最终同步到公有链？按分享所说，联盟链的数据对公有链来说是不可信任的，联盟链和公有链中数据是什么关系？此处没有理解，谢谢老师分享！

A：我认为不可能所有机构都愿意把资产放到公有链上的，一定会出现并存的现象。理想的情况当然完全使用公有链搭建去中心化应用。联盟链和公有链直接的数据是单纯的引用关系，我认为开放的关键数据集，如用户身份应该沉淀到公有链，让用户自己管理，而机构比较私有的关键数据，应该使用访问权限将它与公有链隔离，所以联盟链的数据和公有链的数据我认为是互补的。也就是说，联盟链的数据是否要同步到公有链，这个要是视机构本身的需求而定。另外，公有链的外部数据引用，我们称之为data-feed，这个东西就要把人的因素引入了，比方说法务，律师，政府机构等等，作为一个仲裁者帮助引用数据，好坏可以让市场评价信用，正如对一个机构评级一样，如果这样就很透明开放了。

Q: 有一些很有趣的实体项目比如智能门锁，无人租车，这些都是线下项目，怎么做到互联互通呢？

A:首先区块链的项目都是跨平台的，也就是说嵌入式设备可以依托区块链的低信用成本的优势，自动记账，可以是联盟链的，也可以是直接基于某个公有链的DAPP，这些账本是共享的，这些数据在发生引用关系的时候，可以进入公有链通道，打通两者关系。

其次，任何具体的区块链项目，都是需要依托一个公有链进行的，正如现在很多落地项目都是基于“三巨头”，然而其实目前并没有一个让大家都特别满意的标准，让大家都服，所以我我们还要拭目以待。

Q: 多谢分享，能谈谈最后一张图中区块链发展的各个阶段可能对传统金融行业尤其是银行业的影响吗

A: 对银行业的影响，我认为现阶段影响不大，尤其是国内。这个要视区块链发展的程度而定。我所了解的，央行已经开始着手自己的数字货币了，这对银行来说，顶多就是再来一次IT架构升级的事儿而已，可以帮助银行业降低IT成本，也可以方便加强监管。但如果在更远的未来，银行可能不会特别封闭，变成一些区块链的代理节点，也会被所有人所监督，而不是几个特殊机构。

Q：如果公有链能够记录所有历史，有没有技术能破坏或封禁，有没有生命终结的那天？

A:有一点技术风险，通用量子计算商用的时候，目前的加密技术很多都失效了，基于密码学的区块链受影响最大（当然现在的中心化架构也会受到影响）。这取决于理论研究的成果，如果出现了新的密码学理论可以抵抗量子计算就没问题。如果从P2P网络的角度，是没有任何机构或个人能封禁的，只要有两个节点还能做交易也能记账，这个区块链就是alive的。

从经济学的角度，区块链的生死也不主要在于加密技术是否被攻破，而主要在于链上聚集了多少财富和利益，链上的数据有多少价值，如果没有价值了，链自然就死了，反之如果被攻破了，不过是分叉、或者等待新的加密算法出来之后进行数据迁移，这一点跟中心化数据库恢复备份没有什么太大区别。

最终幻想：区块链与人工智能创建未来城市

来源：平行区块链

自2015年以来，区块链技术的影响力在不断扩大。这个隐藏在数字资产背后的神秘技术很可能会改变金融体系。

截至2016年底，像美国银行和高盛这样的大公司纷纷表示区块链技术拥有巨大潜力，他们的专利申请量也达到了年初的两倍。

人们对区块链的热情只增不减，而且还扩展到了金融服务之外，SAP和其他全球性组织都在积极开发各种方法消除商业交易中的摩擦和风险。从传统的供应商（如IBM和微软）到包括埃森哲和德勤等领先的咨询公司，这些世界上最大的公司都表示他们有能力维护这个分布的、不可篡改的分类帐，以使他们永久透明地记录交易。

尽管区块链非常有前途，但商业世界还是低估了其改变交易，组织和行业的能力。这种能力最终可能会改变整个经济世界。

值得信赖的数据和相互交流是数字经济的基石。随着现实世界变得越来越量化，能够保证数字和物质资产的完整性和来源，以及他们所涉及到的交易将成为一个核心的竞争优势，区块链的设计就是为了在每个交易中嵌入这种担保。分布式分类帐，智能合约和其他区块链技术可以形成其他指数级技术结合和扩大的基础。

其基本理念很简单：无人机，自动驾驶汽车，3D打印机和虚拟现实设备的物联网传感器将在基于区块链的分布式分类帐本中收集和记录数据。该数据会立即被验证，然后用于任何应用程序。在区块链中编程的智能合约将通过绘制这些庞大的实时数据库来执行业务流程。通过将人工智能添加到区块链智能合约中，在没有人工参与的情况下做出决策，一切都可以进一步自动化。

区块链框架中可能实现的用例

民主化的设计和制造：一个以区块链为基础设计和制造平台将允许个人和小规模企业在数字经济中发挥更大的作用。在虚拟现实中从零开始设计的产品，以及用机器视觉扫描的现有物体的复制品，可以更容易地在保护知识产权的同时，以一种可负担得起的成本购买，出售，共享，甚至以数字方式重新混合。无论这项工作是由分布式3D打印机制作的复杂多材料物质实体产品，还是文本，音乐和图像，这都将是真实的。

自动物流：智能、自动驾驶运载工具可以将产品和材料运送到目的地，甚至可以使用车载3D打印机在需要的地方创建它们，同时使用区块链技术来执行和验证每个交易。在区块链中嵌入智能合约的Machine learning应用程序可以优化选择途径。这最终可能会淘汰现行的仓储物流集中模式。

分布式商业：将区块链与虚拟现实，3D扫描和打印，人工智能和自动驾驶车辆相结合可以在任何地方为消费者创造身临其境的个性化购物体验。购物者可以授权供应商访问他们存储在区块链分类帐中的购买历史，偏好和其他数据。然后商家可以生成更准确的推荐，并与电子商务机器人进行交互，完成自动购买。

这看起来仿佛是遥远的未来才能实现的东西，但咨询公司Outlier Ventures Research的一份颇具争议的白皮书称：这种转变是不可避免的，并且已经开始了。

展望未来城市

我们使用区块链作为框架的技术越多，我们获得的价值也就越多。想象一下：城市中有一个数字分类帐，这个分类账中包含所有房屋或公寓的相关信息，从财产所有权和抵押贷款余额到公用事业使用，财产税评估以及过去和现在承包商关系等所有交易数据。城市可以利用这个“数字化的孪生兄弟”来协调服务，更有效地和更准确地执行与财产相关的管理任务。城市公用事业公司还可以将电力消耗数据提供给人工智能以产生节能建议，并利用智能合约自动管理智能设备和电网之间的电力功耗来降低成本并提高能源效率。

想象一下，将这种技术扩展到城市更广泛的基础设施中。一位商务旅客在机场进入自动驾驶的出租车，并告诉它带她去市中心的会议。汽车根据交通传感器数据得知高速公路上发生事故自动选择了另一条路线，并在距目的地最近的停车场停车。当汽车自动停车的时候，它会连接到一个能及时为出租车充电的插座，以供汽车电池充足电量。随着旅行者离开停车场并通过社交媒体帐户连接到城市的公共无线网络，她又立即会收到附近咖啡店打折的推送消息。

与此同时，城市工作人员还可以监控出租车的安全运行情况，确保出租车公司账单准确，检查交通状况，向所有受影响的司机推出通知，确保停车位，确认旅客加入城市wifi，提供咖啡店有关当天优惠信息，并根据最新的安全代码确认该建筑物的电梯功能。每一种互动都是透明的，可验证的，几乎不可能伪造或改变；同样重要的是，它增加了大量数据，以便未来城市进行改进提升效率。

众多的可能性

这些指数级技术的颠覆性潜力能在它们相互结合的情况下成倍增加。但是，公司不能简单地等待数字化转型的到来。组织需要从现在开始，以一种自律和积极的方式来思考可能的影响。为众多可能带来积极成果的发展做好准备。

从概念到底层技术，一文看懂区块链工业架构设计

中传媒聂潜

前言

区块链是2017年最火的技术，曾经业界流传一句话：“人工智能彻底解放生产力，区块链彻底解放生产关系”，一时间区块链成为人工智能全球应用的最底层技术。但是大家基本都区块链的认识都是停留在比特币这个物种上，殊不知比特币只是区块链在金融领域的应用之一。区块链不是一种偶然产生的新技术，而是信息技术发展的今天遇到的瓶颈产生的必然结果。

记得今年的勒索者病毒吧，被勒索者需要用比特币赎回自己的数据。全球无数顶级IT公司乃至防卫严密的中石油的IT系统都被勒索者轻松击破。作为技术出身的我，喜欢转眼前沿的技术，当时看到区块链的技术架构，就预言。现在的IT系统一旦互联网化都会面临新的灾难，数据中心，节点联网模式，Paas平台，Saas应用，集中服务器的模式突然面对信息爆炸时代变得非常的低效和危险。基于Faas模式和Serverless的应用模式，让功能直接面对用户，让用户直接面对数据，用智能的合约法律来保障安全，或许才是人工智能真正能应用具体产业中的根本技术突破。

原来的信息技术一直最难突破的是：IT系统、软件、互联网的开发人员不懂业务，特别是复杂的工业业务，同懂工业弓制造的人员对IT的架构系统、软件的代码思维，互联网的运营逻辑望而却步，所以互联网、物联网、大数据发展到今天，在工业领域一直没有新的实质的进展，即使传统的人工智能技术也只是星星点灯。

最初接触区块链的小伙伴，感觉非常茫然，无从下手，原因是区块链本身不是什么新技术，类似于Ajax，说它是一种技术架构，或许更加确切。所以，这篇文章我们就从架构设计的角度，谈谈区块链的技术实现，无论你擅长什么编程语言，都能够参考这种设计去实现一款区块链产品。当然，具体到产品，架构设计有很多种，不同的人、不同的产品，架构设计也不尽相同，我们这里仅仅提供一种参考，让读者能够直观的感受区块链的技术实现，并顺便梳理与之相关的知识体系，帮助大家更进一步去学习研究。

基本概念

区块链作为比特币背后的技术，无需中心服务器，可实现各类存储数据公开、透明、可追溯。原本是比特币等加密货币存储数据的一种独特方式，是一种自引用的数据结构，用来存储大量交易信息，每条记录从后向前有序链接起来，具备公开透明、无法篡改、方便追溯的特点。实际上，这种特性也直接体现了整个比特币的特点，因此使用区块链来概括加密货币背后的技术实现是非常直观和恰当的。区块链是一项技术，加密货币是其开发实现的一类产品（含有代币，也有不含代币的区块链产品），不能等同或混淆。与加密货币相比，区块链这个名字抛开了代币的概念，更加形象化、技术化、去政治化，更适合作为一门技术去研究、去推广。

所以，目前当大家单独说到区块链的时候，就是指的区块链技术，是实现了数据公开、透明、可追溯的产品的架构设计方法，算作广义的区块链。而当在具体产品中谈到区块链的时候，可以指类似比特币的数据存储方式，或许是数据库设计，或许是文件形式的设计，这算作狭义的区块链。广义的区块链技术，必须包含点对点网络设计、加密技术应用、分布式算法的实现、数据存储技术的使用等4个方面，其他的可能涉及到分布式存储、机器学习、VR、物联网、大数据等。狭义的区块链仅仅涉及到数据存储技术，数据库或文件操作等。本文的区块链，指的是广义的区块链。

架构图

从架构设计上来说，区块链可以简单的分为三个层次，协议层、扩展层和应用层。其中，协议层又可以分为存储层和网络层，它们相互独立但又不可分割。比特币的区块链应用架构我就不描述了，我们中机在工业领域应用的区块链的应用架构（可公开部分）分享给大家参考，我想不用解释，技术领域的各位都清楚了。

协议层

所谓的协议层，就是指代最底层的技术。这个层次通常是一个完整的区块链产品，类似于我们电脑的操作系统，它维护着网络节点，仅提供Api供调用。用的技术也很简单，基本都是网络编程、分布式算法、加密签名、数据存储技术。

架构设计图里，我把这个层面进一步分成了存储层和网络层。区块链在工业应用中最大的特性就是安全，工业互联网一直遇到的瓶颈就是安全隐患，传统的Saas平台用防火墙来预防安全，但是一旦黑客突破防火墙，后面的集中存储数据库基本都是裸露一样，任黑客宰割。现在的所谓的工业云平台最大的问题都是安全问题，我们的安全工程师也对所谓国内号称主流的工业云平台进行了安全测试，发现基本都是大量漏洞。换句话来说，如果这些云平台连接了工厂的设备，而我们的安全工程师变成了黑客，那么工厂设备停工，工厂爆炸都似乎轻易而举的事情。

数据存储的分布式，一切取决业务的效率与安全性。同时采用分布式算法、加密签名，这些要在实现点对点网络的过程中加以使用。这些是大家写编码的重点和难点，《Nodejs开发加密货币》全书分享的基本上就是这部分的内容。当然，也有把点对点网络的实现单独分开的，把节点查找、数据传输和验证等逻辑独立出来，而把共识算法、加密签名、数据存储等操作放在一起组成核心层。无论怎么组合，这两个部分都是最核心、最底层的部分，都是协议层的内容。

扩展层

扩展层可以理解为我们用的设备驱动程序，主要是让区块链产品更加实用。

一是交互平台：放到比特币就是交易市场，让各种货币可以兑换加密货币。在工业应用中就是电子、脉冲、设备信号与人机信号的转换。

二是扩展实现：就是大家听的最多的智能合约，“智能合约”商业语言叫“合约智能化”，学术语言“可编程动态合约”，其中的智能主要体现在执行上智能，达到某个条件合约自动生效。比如比特币的自动转账、自动付款，工业应用中采购业务和发票业务的智能合约机制。

扩展层使用的技术也不复杂主要是：分布式存储、机器学习、VR、物联网、大数据等等，都可以使用。

从这个层面来看，区块链可以架构开发任何类型的产品，不仅仅是用在金融行业。在未来，在工业，随着底层协议的更加完善，任何需要确权、征信和追溯的信息，都可以借助区块链来实现。

应用层

区块链的应用层电脑的软件程序和手机的app应用，就是普通人直接可以用的产品，但是目前这块应用全球都很匮乏。可以这些说阿里钉钉、支付宝都不能算区块链的应用，腾讯的微信也只能算80%的区块链应用。所以从技术角度就可以明白为什么阿里做应用做不过腾讯，在这方面我觉得张小龙先生应该是懂的比较多，只是他不表达。

限于当前区块链技术的发展，市面上又找不到真正牢固、易用的协议层或扩展层的产品。去中机采访他们首席科学家，人工智能区块链架构师李红杰先生，他说：他的团队200人，其中包括IBM、谷歌很多资深开发工程师，刚开始都困惑这类应用的开发，开发难度和成本都比较高。所以李总和他的研发团队才投入了2年时间，近3亿的资金研发了，GURU智能工业技术架构，当然现在没有完全商用。但是在工业区块链应用开发领域已经取得突破，让用户直接面对数据，进行自主创新应用性开发，打破Java应用语言和C#等语言的通信障碍，把工业语言和人机语言进行融合对话。

李总表示：我们只好全面发力，采取完全开源开放的态度，通过社区的力量，共同去做一件有意义的事情，也算为中国区块链技术发展做点技术积累和微薄贡献。

附录：知识图谱

循着上面的分析，我们已经可以了解区块链是什么，并知道怎么实现了，顺便梳理一下其中的编程技术知识，自然也就清晰多了。

根据个人的理解，我把与区块链相关的知识分为下面5个方面：

（1）基础知识

区块链是新技术，与之相关的是其背后大量的新概念、新理论。这些知识，虽然不直接体现在编码里，但却是理解区块链，掌握区块链技术的基本知识。所以，理当成为区块链技术不可或缺的一部分。这部分从基本概念入手，到工作原理的描述，就能够把区块链基础知识全部覆盖。

（2）技术实现

区块链是一项技术，但从上面的分析可以看出，它应该是一种架构应用，架构的实现理当是我们知识库的核心。正如大家看到的，任何一款区块链产品，协议层必须包括点对点网络、加密签名、数据存储、分布式算法等4个部分，应用层也必然要提供钱包、客户端浏览器等基础应用。所以，把这部分独立出来，也是合情合理。

在扩展层的部分，区块链技术可以对接各种应用，比如：金融、物联网、网络安全、版权保护、电子商务等等，现有的很多技术都可以用在这里。只不过，如何与区块链结合，如何实现跨行业使用，自然是这部分内容研究的课题。所以，这里所罗列或涉及到的技术，理应归为技术实现的一个重要部分。

（3）开发环境

区块链是多项技术的组合，有其自身的复杂性，个别应用对开发环境依赖较大，开发工具与环境搭建，是让开发者快速上手的重要内容。

（4）项目实践

据说，短短数年，全球区块链产品已经有几千个，其中不乏创新应用。有些优秀的开源产品和项目实践，是最好的学习研究资料。

（5）开发文档

这个自然不用说了，每一种产品也都会有自己的开发文档。另一个，就是有心的开发者整理汇总的一些资源，可以帮助我们节省很多查询的时间。

在考虑这个知识体系的过程中，主要思考的是，读者循着这些标签去查阅文章，能否快速掌握区块链技术，并最终上手开发实现一个区块链产品。另外，也刻意规避了与具体编程语言，以及特定领域相关的词汇，唯一可以区分的就是这些节点之下对应的文章标签。所以，这些分类就显得非常中性。也考虑过使用比特币、竞争币、智能合约、数字资产、智能资产等具体领域的实现作为分类方法，但又怕限制了读者的思维，同时随着区块链的发展，新概念将会层出不穷，那样这个图谱就需要不停的修改下去。

总结

这篇文章，我们把区块链技术基础架构描述了一下，需要再次强调的是，这仅仅是一种实现方式，绝非所有的区块链产品都是如此，我们也期待更多创新出现，也相信一定会出现。可以肯定是，未来不做区块链技术架构改造的企业，勒索者病毒会轻松破了你的系统，拿走你的数据，恣意糟蹋的你用户，除非你痛苦的远离网络！

当人工智能与区块链融入工业后未来的场景一定美的不像话！

本文已经开通原创，觉得不错可以打赏！工业区块链专家智库已经开始招募，需要学习，需要和科学家李总学习的联系编辑！

人工智能赛博物理操作系统

AI-CPS OS

“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。

AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。

领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：

重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？

AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：

精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：

创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；
对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。

给决策制定者和商业领袖的建议：

超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估未来的知识和技能类型；
制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。

如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！

新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。