前言

區塊鏈是目前最火的技術，曾經業界流傳一句話：“人工智能徹底解放生產力，區塊鏈徹底解放生產關系”，一時間區塊鏈成為人工智能全球應用的最底層技術。但是大家基本都區塊鏈的認識都是停留在比特幣這個物種上，殊不知比特幣只是區塊鏈在金融領域的應用之一。區塊鏈不是一種偶然產生的新技術，而是信息技術發展的今天遇到的瓶頸產生的必然結果。

記得2017年的勒索者病毒吧，被勒索者需要用比特幣贖回自己的數據。全球無數頂級IT公司乃至防衛嚴密的中石油的IT系統都被勒索者輕松擊破。作為技術出身的我，喜歡轉眼前沿的技術，當時看到區塊鏈的技術架構，就預言。現在的IT系統一旦互聯網化都會面臨新的災難，數據中心，節點聯網模式，Paas平臺，Saas應用，集中服務器的模式突然面對信息爆炸時代變得非常的低效和危險?；贔aas模式和Serverless的應用模式，讓功能直接面對用戶，讓用戶直接面對數據，用智能的合約法律來保障安全，或許才是人工智能真正能應用具體產業中的根本技術突破。

原來的信息技術一直最難突破的是：IT系統、軟件、互聯網的開發人員不懂業務，特別是復雜的工業業務，同懂工業弓制造的人員對IT的架構系統、軟件的代碼思維，互聯網的運營邏輯望而卻步，所以互聯網、物聯網、大數據發展到今天，在工業領域一直沒有新的實質的進展，即使傳統的人工智能技術也只是星星點燈。

最初接觸區塊鏈的小伙伴，感覺非常茫然，無從下手，原因是區塊鏈本身不是什么新技術，類似于Ajax，說它是一種技術架構，或許更加確切。所以，這篇文章我們就從架構設計的角度，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。當然，具體到產品，架構設計有很多種，不同的人、不同的產品，架構設計也不盡相同，我們這里僅僅提供一種參考，讓讀者能夠直觀的感受區塊鏈的技術實現，并順便梳理與之相關的知識體系，幫助大家更進一步去學習研究。

基本概念

區塊鏈作為比特幣背后的技術，無需中心服務器，可實現各類存儲數據公開、透明、可追溯。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。比特幣的區塊鏈應用架構我就不描述了，我們中機在工業領域應用的區塊鏈的應用架構（可公開部分）分享給大家參考，我想不用解釋，技術領域的各位都清楚了。

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。用的技術也很簡單，基本都是網絡編程、分布式算法、加密簽名、數據存儲技術。

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。區塊鏈在工業應用中最大的特性就是安全，工業互聯網一直遇到的瓶頸就是安全隱患，傳統的Saas平臺用防火墻來預防安全，但是一旦黑客突破防火墻，后面的集中存儲數據庫基本都是裸露一樣，任黑客宰割。現在的所謂的工業云平臺最大的問題都是安全問題，我們的安全工程師也對所謂國內號稱主流的工業云平臺進行了安全測試，發現基本都是大量漏洞。換句話來說，如果這些云平臺連接了工廠的設備，而我們的安全工程師變成了黑客，那么工廠設備停工，工廠爆炸都似乎輕易而舉的事情。

數據存儲的分布式，一切取決業務的效率與安全性。同時采用分布式算法、加密簽名，這些要在實現點對點網絡的過程中加以使用。這些是大家寫編碼的重點和難點，《Nodejs開發加密貨幣》全書分享的基本上就是這部分的內容。當然，也有把點對點網絡的實現單獨分開的，把節點查找、數據傳輸和驗證等邏輯獨立出來，而把共識算法、加密簽名、數據存儲等操作放在一起組成核心層。無論怎么組合，這兩個部分都是最核心、最底層的部分，都是協議層的內容。

擴展層

擴展層可以理解為我們用的設備驅動程序，主要是讓區塊鏈產品更加實用。

一是交互平臺：放到比特幣就是交易市場，讓各種貨幣可以兌換加密貨幣。在工業應用中就是電子、脈沖、設備信號與人機信號的轉換。

二是擴展實現：就是大家聽的最多的智能合約，“智能合約”商業語言叫“合約智能化”，學術語言“可編程動態合約”，其中的智能主要體現在執行上智能，達到某個條件合約自動生效。比如比特幣的自動轉賬、自動付款，工業應用中采購業務和發票業務的智能合約機制。

擴展層使用的技術也不復雜主要是：分布式存儲、機器學習、VR、物聯網、大數據等等，都可以使用。

從這個層面來看，區塊鏈可以架構開發任何類型的產品，不僅僅是用在金融行業。在未來，在工業，隨著底層協議的更加完善，任何需要確權、征信和追溯的信息，都可以借助區塊鏈來實現。

應用層

區塊鏈的應用層電腦的軟件程序和手機的app應用，就是普通人直接可以用的產品，但是目前這塊應用全球都很匱乏?？梢赃@些說阿里釘釘、支付寶都不能算區塊鏈的應用，騰訊的微信也只能算80%的區塊鏈應用。所以從技術角度就可以明白為什么阿里做應用做不過騰訊，在這方面我覺得張小龍先生應該是懂的比較多，只是他不表達。

限于當前區塊鏈技術的發展，市面上又找不到真正牢固、易用的協議層或擴展層的產品。去中機采訪他們首席科學家，人工智能區塊鏈架構師李紅杰先生，他說：他的團隊200人，其中包括IBM、谷歌很多資深開發工程師，剛開始都困惑這類應用的開發，開發難度和成本都比較高。所以李總和他的研發團隊才投入了2年時間，近3億的資金研發了，GURU智能工業技術架構，當然現在沒有完全商用。但是在工業區塊鏈應用開發領域已經取得突破，讓用戶直接面對數據，進行自主創新應用性開發，打破Java應用語言和C#等語言的通信障礙，把工業語言和人機語言進行融合對話。

李總表示：我們只好全面發力，采取完全開源開放的態度，通過社區的力量，共同去做一件有意義的事情，也算為中國區塊鏈技術發展做點技術積累和微薄貢獻。

附錄：知識圖譜

循著上面的分析，我們已經可以了解區塊鏈是什么，并知道怎么實現了，順便梳理一下其中的編程技術知識，自然也就清晰多了。

根據個人的理解，我把與區塊鏈相關的知識分為下面5個方面：

（1）基礎知識

區塊鏈是新技術，與之相關的是其背后大量的新概念、新理論。這些知識，雖然不直接體現在編碼里，但卻是理解區塊鏈，掌握區塊鏈技術的基本知識。所以，理當成為區塊鏈技術不可或缺的一部分。這部分從基本概念入手，到工作原理的描述，就能夠把區塊鏈基礎知識全部覆蓋。

（2）技術實現

區塊鏈是一項技術，但從上面的分析可以看出，它應該是一種架構應用，架構的實現理當是我們知識庫的核心。正如大家看到的，任何一款區塊鏈產品，協議層必須包括點對點網絡、加密簽名、數據存儲、分布式算法等4個部分，應用層也必然要提供錢包、客戶端瀏覽器等基礎應用。所以，把這部分獨立出來，也是合情合理。

在擴展層的部分，區塊鏈技術可以對接各種應用，比如：金融、物聯網、網絡安全、版權保護、電子商務等等，現有的很多技術都可以用在這里。只不過，如何與區塊鏈結合，如何實現跨行業使用，自然是這部分內容研究的課題。所以，這里所羅列或涉及到的技術，理應歸為技術實現的一個重要部分。

（3）開發環境

區塊鏈是多項技術的組合，有其自身的復雜性，個別應用對開發環境依賴較大，開發工具與環境搭建，是讓開發者快速上手的重要內容。

（4）項目實踐

據說，短短數年，全球區塊鏈產品已經有幾千個，其中不乏創新應用。有些優秀的開源產品和項目實踐，是最好的學習研究資料。

（5）開發文檔

這個自然不用說了，每一種產品也都會有自己的開發文檔。另一個，就是有心的開發者整理匯總的一些資源，可以幫助我們節省很多查詢的時間。

在考慮這個知識體系的過程中，主要思考的是，讀者循著這些標簽去查閱文章，能否快速掌握區塊鏈技術，并最終上手開發實現一個區塊鏈產品。另外，也刻意規避了與具體編程語言，以及特定領域相關的詞匯，唯一可以區分的就是這些節點之下對應的文章標簽。所以，這些分類就顯得非常中性。也考慮過使用比特幣、競爭幣、智能合約、數字資產、智能資產等具體領域的實現作為分類方法，但又怕限制了讀者的思維，同時隨著區塊鏈的發展，新概念將會層出不窮，那樣這個圖譜就需要不停的修改下去。

總結

這篇文章，我們把區塊鏈技術基礎架構描述了一下，需要再次強調的是，這僅僅是一種實現方式，絕非所有的區塊鏈產品都是如此，我們也期待更多創新出現，也相信一定會出現。可以肯定是，未來不做區塊鏈技術架構改造的企業，勒索者病毒會輕松破了你的系統，拿走你的數據，恣意糟蹋的你用戶，除非你痛苦的遠離網絡！

當人工智能與區塊鏈融入工業后未來的場景一定美的不像話！