区块链技术协议有哪些？

通过学习区块链基础概念和生态架构等内容，相信读者已经对区块链有了初步的认识。本文将展开介绍区块链生态架构中技术协议内容。

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区块链技术协议

在区块链生态架构的赋能体系结构中，有一层被命名为技术协议，包含比特币、以太坊、EOS等内容，尽管这些系统实现的技术协议略有差异，但笔者将它们抽象为统一的分层架构，如图2-1所示。

■ 图2-1区块链技术协议架构

技术协议是区块链的内核和主体，主要包括以下5层。

(1) 数据层。

数据层是区块链最基础的技术协议，定义区块链基础数据结构和算法。主要包括由哈希函数、加密算法、默克尔树、时间戳组成的区块链基础数据和算法，以及由账号体系、交易结构、区块结构和链式结构组成的区块链特色结构和算法。

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(2) 网络层。

网络层是区块链数据传输和价值互联的基础，基于P2P模型构建而成，描述交易、区块等数据如何交互、同步并验证。网络层和其上层共识层决定区块链中心化程度，决定区块链网络节点类型和物理部署方式。例如，根据共识层的特性，将节点全部划分为共识节点进行部署，或引入非共识节点，仅同步来自共识节点的数据而不参与共识，分担服务交互压力，如图2-2所示；当然，不同的区块链系统也可以基于共识和非共识节点，定义其他类型的节点，采用不同方式部署。

■ 图2-2区块链网络部署架构

(3) 共识层。

共识层是区块链分布式技术的引擎，定义各类共识算法。共识算法描述区块链节点如何在分布式网络环境中，周期性地就区块上链的提案达成一致。共识算法视应用场景而定，决定区块链生态落地形式(公有链、联盟链、私有链)，影响区块链性能(吞吐量/TPS等)、安全性及可靠性，且与奖励机制(激励机制)息息相关，例如，公有链必须通过数字货币或其他奖励机制督促各节点竞争创建区块，联盟链可选择性使用奖励机制，私有链不需要使用奖励机制。在这里补充一下，在有些论文和资料中，往往将奖励机制作为单独一层，而笔者考虑奖励属于经济和管理手段，并非实际技术，因此不在技术协议中定义该层。

(4) 合约层。

合约层是区块链可编程性的基础和应用赋能的核心，能够将代码执行流程嵌入区块链共识上链流程，保证达到预定条件后，代码在分布式节点自动执行、结果一致。涉及的技术包括早期简单的脚本系统及新兴的智能合约、虚拟机技术。

(5) 拓展层。

拓展层是为了提高区块链安全性、吞吐量、存储容量或满足特殊场景需求而衍生的技术协议。

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参考书籍

区块链技术开发与实现

作者：李剑锋、张悦涵

定价：69.90元

ISBN：9787302629719

编辑推荐：详解区块链主流系统的智能合约开发方法和底层实现方式，掌握区块链底层核心源码。

写作目的

2016年，笔者漫步于校图书馆，几乎检索不到一本区块链书籍；2022年，笔者徜徉于电商网站，见到了琳琅满目的区块链著作。几年间，笔者见证了区块链从风口浪尖到本土特色化落地，见证了区块链从金融科技到可编程社会发展，也见证了区块链为我国新兴数智化生态产业赋能提效。时至今日，笔者整装再出发，以区块链技术发展为主线，结合自身研究应用情况，将区块链1.0~3.0时代主流技术（比特币、以太坊、EOS）总结编写成书，旨在帮助区块链技术萌新快速掌握区块链开发技术和底层实现等内容。

本书主要内容

本书可被视为一本理论与实践相结合的书籍，非常适合具备一定计算机科学与技术知识及面向对象编程经验的读者学习。读者可以在短时间内学习本书中介绍的区块链基础概念、技术原理和开发实现等内容。

全书共9章，既有基础概念、技术原理，又有开发实现。

第1章为区块链概念，涵盖区块链定义、特点、发展、分类等基础概念，基于对区块链技术和发展的研判，总结提出区块链生态架构，是全书的基础框架。

第2章为区块链技术，涵盖区块链数据层、网络层、共识层、合约层、拓展层等技术原理，是对第1章区块链生态架构中技术协议层的全面阐述。

第3~9章为开发实现，涵盖区块链1.0~3.0时代主流区块链系统（技术协议），各系统涉及背景知识、开发技术和底层实现等内容，是对第2章技术协议层不同实现方式的具体描述。其中，第3、4章重点讲述比特币：第3章区块链第一代系统——比特币，包括比特币基本概念、业务流程、技术协议各层技术、改进提案及系统搭建等内容； 第4章比特币源码解析，包括比特币源码结构和技术协议各层源码解析。第5~7章重点讲述以太坊： 第5章区块链开发平台——以太坊，包括以太坊基本概念、业务流程、技术协议各层技术、改进提案、系统搭建及合约开发等内容； 第6章以太坊源码解析（C++版本），是基于C++语言的以太坊源码结构和技术协议各层源码解析； 第7章以太坊源码解析（Go版本），是基于Go语言的以太坊源码结构和技术协议各层源码解析。第8、9章重点讲述EOS： 第8章区块链企业级操作系统——EOS，包括EOS基本概念、业务流程、技术协议各层技术、版本演进、系统搭建及合约开发等内容； 第9章EOS源码解析，包括EOS源码结构和技术协议各层源码解析。

本书特色

本书具备“三全、三新”两大特点，具体如下。

(1)内容覆盖全。本书涵盖区块链1.0~3.0时代主流区块链系统，内容丰富多彩。

(2)技术知识全。本书分别讲述各区块链技术的基本概念、业务流程、技术协议、系统部署、合约开发、合约调用、系统源码等内容，知识体系全面。

(3)前后联系全。本书基于抽象的数据层、网络层、共识层、合约层等技术协议展开，讲述不同区块链系统各层具体技术与源码，前后内容关联性强。讲述内容不仅有理论，也有开发实战，理论与实践联系密切。

(4)技术版本新。本书讲解的各区块链系统版本较新，避免知识滞后。

(5)部署方式新。本书在讲解物理机部署方式的同时，重点讲解容器化部署方式，紧跟云原生浪潮。

(6)编写方式新。本书以区块链基础概念、技术原理为基础，过渡到主流区块链系统的开发实现，内容循序渐进。在各系统开发实现内容中，分别介绍了背景知识、开发技术和底层实现，内容由浅入深。