4.4 区块链的应用思想与技术架构

在实际应用过程中，区块链应依托科学的应用思想和技术架构进行部署。应用思想是指引领区块链进行应用的指导思想，技术架构是指区块链的各个层次及其中的模块。本节将对区块链的应用思想和技术架构进行梳理和分析。

4.4.1 区块链的应用思想

区块链已经成为继互联网技术之后的又一项具有变革意义的底层技术。同时，区块链不仅是一项技术，更是一种思想，它足以改变人们的传统思维。区块链的应用思想可以体现在四个方面，即构建信息化公共模型、提供多元化服务模式、实现互联化价值网络及创新网络化生态体系。区块链的应用思想如图4-8所示。

1.构建信息化公共模型

利用点对点网络、链式数据结构、共识机制和智能合约技术构建信息化公共模型，发挥区块链的价值。依托区块链构建的公共模型能够应用于各行各业，实现安全数据库、业务全流程记录、链上信息共享及业务透明可监管，具体体现在以下几方面。

通过构建安全稳定的分布式数据库，能够抵御系统内外人员对数据库的攻击，实现数据的安全存储；通过详细记录区块链公共模型下所有业务的操作过程，能够实现业务全流程记录；通过智能合约技术实现位于同一区块链用户间的便捷化信息共享，同时避免外界人员盗取信息；通过区块链的广播机制，对所有链上成员公布对业务流程的各项更改，实现业务透明可监管。

通过安全数据库、业务流程全记录、链上信息共享及业务透明可监管，该公共模型有助于系统内成员达成共识，使业务流程满足绝大多数成员的意愿，成员既是参与者又是监督者，共同维护集体的利益。

2.提供多元化服务模式

依托区块链构建的公有链、私有链和联盟链，能够满足不同规模的用户对区块链的使用需求，为用户提供多元化服务模式。公有链是任何人与组织均可参与的区块链，主要应用于不涉及大量商业机密和利益的行业活动中；私有链严格限制新节点加入，适用于企业内部管理，在实现业务流程透明与数据自由共享的同时保证企业的数据安全；联盟链一般由具有共同利益的多个组织机构共同管理，广泛应用于非垄断性行业间，致力于促进企业间业务多元化协同，效益互信式共惠。

3.实现互联化价值网络

区块链有助于实现互联化价值网络，主要体现在三个方面，即提供信任基础、推动资产数字化及优化交易流程。首先，区块链技术构造基于机器信任的可信化网络，为互联化价值网络提供了信任基础；其次，区块链为资产数字化提供了安全、可信的保障，可以有效地扩大价值网络的规模；最后，区块链通过去中介化的交易模式，提升交易效率，优化交易流程，加速价值网络的形成。

4.创新网络化生态体系

随着区块链技术的成熟和发展，区块链的应用领域将拓展至各行各业，逐步形成基于区块链技术的网络化生态体系。从技术层面看，区块链提供了多元化中心、分布式共享、可信化网络的技术基础，有助于物联网、云计算、大数据分析、人工智能等数字化技术在此基础上实现进一步的融合与创新；从应用层面看，区块链技术能够应用于物流、金融、医疗等多个领域，在促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提高协同效率等方面发挥着重要作用，促使各行业转型升级，实现智慧物流、可信金融、智能医疗和高效政务等应用效果；从用户层面看，在人人均可参与管理的区块链生态体系中，用户既是受益者又是管理者，有助于其发挥各自优势，打造共赢生态，实现共同成长。

4.4.2 区块链的技术架构

在对区块链进行功能分析的基础上，构建区块链技术架构。该架构包括基础层、核心层、服务层、接口层、应用层和用户层六个层次。区块链的技术架构如图4-9所示。

1.基础层

基础层是区块链正常运行所需要的运行环境和基础组件，包括对等网络、分布式存储和分布式计算。对等网络是区块链运行系统的底层拓扑结构，其通过对等网络协议组织区块链中的各个网络节点，节点之间通过点对点通信协议进行信息交换以支撑上层功能。分布式存储为区块链提供运行过程中的账本、交易信息等数据的写入及查询功能。分布式计算为区块链的运行提供计算功能，包括容器技术、虚拟机技术、云计算技术等。

2.核心层

核心层是区块链的核心部分，包括共识机制、账本记录、加密算法、智能合约、摘要功能、数字签名、时序服务和哈希算法。共识机制是区块链网络中各节点对在区块链中进行事务或状态的验证、记录、修改等行为达成一致的确认方法；账本记录泛指区块链中分布式数据的存储机制，通过不同节点对账本的共同记录与维护，形成区块链中数据的公共管理、防篡改、可信任的机制；加密算法是保证区块链底层安全的核心。摘要功能、数字签名和时序服务均为形成链式结构的重要部分；为了应对不同场景的需求，区块链还应提供智能合约功能。

3.服务层

服务层包括节点管理、账本管理和共识管理。节点管理组件支持管理者进行节点信息查询、节点控制、节点添加及删除等功能，时刻监控区块链中各个节点的状态。账本管理则通过调用核心层组件以实现账本记录功能，包括链上内容发行、内容存储及共识验证等。共识管理根据节点规模、计算能力等条件为区块链选用适当的共识合约。

4.接口层

接口层为上层应用提供区块链接入和管理功能，包括接口管理、多链管理及合约管理。通过接口管理使得上层应用与区块链独立部署，利用接口完成信息和指令的传递，无须在数据和存储层面进行耦合。多链管理提供多个区块链之间的跨链服务，实现整个系统的模块化运行。网络管理使系统与其他网络进行连接，以实现多系统协同。

5.应用层

应用层包括业务逻辑处理、业务数据处理及区块链功能实现。业务逻辑处理为系统在不同场景中确定合适的业务规则和业务流程，保证系统正常运行；业务数据处理是指汇集并整合业务过程中产生的数据，并进一步加以分析和利用；区块链功能的实现根据业务规则和流程需要提供相应的智能合约及分布式应用，以满足应用场景的需要。

6.用户层

用户层包括用户功能、业务功能和管理功能。用户功能支持客户访问和使用区块链服务，为客户提供业务查询、业务处理、应用等相关服务；业务管理者和服务集成者可以通过业务功能进行区块链服务的选择和订购、账务和财务管理等功能；管理功能面向服务管理者，包括成员管理、监控管理、业务处理、问题报告等服务。