区块链的六大层级结构

区块链的六大层级结构

网易星球
2023-08-31
栏目：最新披露
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一、技术层
技术层是区块链的最底层，是最重要的核心技术层。这一层主要由以太坊，比特币和其他去中心化账本系统构成，它们使用加密技术来保护数据的安全性，用哈希算法来记录交易，采用分布式账本技术降低交易成本，提高交易效率，并且还可以提供智能合约等功能。
二、网络层
网络层是区块链的第二层，主要是由*打包机（Miner）*和*矿工（Miner）*构成的系统，它们通过挖掘算法把交易信息打包成区块，然后把区块发布到整个网络中，所有节点都能收到相同的区块信息，这样，所有节点就可以同步更新，保持网络中的数据是有效的。值得一提的是，区块链的安全性和耐久性主要依靠于比特币矿工，矿工的算力将关系到区块链的安全性和可靠性。
三、应用层
支撑底层的数据安全性和可靠性的是应用层，它们主要是针对特定领域的业务应用程序。这里以比特币为例，比特币应用层主要是新交易，用户分组管理，地址管理，交易签名等等。其他比如以太坊，这一层可以支持智能合约等应用。
四、协议层
协议层是把网络层和应用层联系起来的桥梁，它建立在网络层的基础上，是把网络及应用程序联系起来的桥梁，以提供更高级别的服务。协议层可以定义多种相关协议，如IP协议、HTTP、SSL/TLS等，以满足不同应用的多种需求。
五、平台层
此层定义的是面向应用开发的框架系统，可以使得开发者在其上建立应用，平台层也可称之为开发平台或应用网络层。此外，它把协议层的服务抛至更高一层，提供了一个更便捷的接口，使上层应用快速开发。
六、产品层

产品层包含着不同产品，是对区块链技术的最终运用。只有当应用者将区块链技术用于制作具体的产品后，这一技术才具备变更用户的现有工作方式并能以用户友好的方式提供更为详尽的服务和功能，从而发挥区块链技术的最大价值。这些产品包括游戏类产品、金融服务产品等等，它们都使用了区块链技术来改变用户的体验。

七、注意诈骗！

现在区块链方面的项目太火了，国内外各类传销、资金盘都打着“金融创新”“区块链”的旗号，通过发行所谓“虚拟货币”“虚拟资产”“数字资产”等方式吸收资金，侵害公众合法权益。此类活动并非真正基于区块链技术，而是炒作区块链概念行非法集资、传销、诈骗之实。请大家务必要警惕！还要警惕各类交易所小平台，必须选择全球知名的品牌。

区块链的六大层级结构解析

区块链总共有六个层级结构，这六个层级结构自下而上总共有六个层级结构，那就是：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。下面我们讲逐一为大家介绍，读完这篇文章，你便可以很容易地理清并记住区块链的层级结构了。

一、数据层
数据层是区块链六个层级结构里面的最底层。数据层我们可以理解成数据库，只不过对于区块链来讲，这个数据库是不可篡改的、分布式的数据库，也就是我们所谓的“分布式账本”。

在数据层上，也就是在这个“分布式账本”上，存放着区块链上的数据信息，封装着区块的块链式结构、非对称加密技术、哈希算法等技术手段，来保证数据在全网公开的情况下的安全性问题。

具体的做法是：

在区块链网络上，节点采用共识算法来维持数据层（也就是这个分布式数据库）的数据的一致性，采用密码学中的非对称加密和哈希算法，来确保这个分布式数据库的不可篡改和可追溯。

这就构成了区块链技术中最底层的数据结构。但是，光有分布式数据库还不够，还需要让数据库里面的数据信息可以共享交流，下面我们介绍数据层的上一层——网络层。

二、网络层
区块链的网络系统，本质上是一个P2P（点对点）网络，点对点意味着不需要一个中间环节或者中心化服务器来操控这个系统，网络中的所有资源和服务都是分配在各个节点手中的，信息的传输也是两个节点之间直接往来就可以了。不过，需要注意的是，P2P（点对点）并不是中本聪发明的，区块链只是融合了这一技术而已。

所以，区块链的网络层实际上就是一个特别强大的点对点网络系统。在这个系统上，每一个节点既可以生产信息，也可以接收信息，就好比发邮件，你既可以编写自己的邮件，也可以收到别人给你发送的邮件。

在区块链网络上，节点之间需要共同维护这条区块链系统，每当一个节点创造出新的区块后，他需要以广播的形式通知其他节点，其他节点收到信息后对该区块进行验证，然后在该区块的基础上去创建新的区块，这样一来，全网便可以共同维护更新区块链系统这个总账本了。

但是，全网要依据什么规则来维护更新区块链系统这个总账本呢，这就涉及到了所谓的“法律法规”（规则），也就是我们接下来要介绍的：共识层。

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。目前主流的共识机制算法有：比特币的工作量证明（POW）、以太坊的权益证明（POS）、EOS的委托权益证明（DPOS）等等。

我们现在介绍了数据层、网络层、共识层，这三层保证了区块链上有数据、有网络，有在网络上更新数据的规则，但是天下没有免费的午餐，如何让节点们能够积极踊跃地参与区块链系统维护呢，这里就涉及到了激励，也就是我们下面要介绍的：激励层。

四、激励层
激励层就是所谓的挖矿机制，挖矿机制其实可以理解成激励机制：你为区块链系统做了多少贡献，你就可以得到多少奖励。用这种激励机制，能够鼓励全网节点参与区块链上的数据记录与维护工作。

挖矿机制和共识机制其实是一个道理，共识机制我们可以理解为公司的总规章制度，而挖矿机制可以理解成，在这个总的规章制度之中，你做好了什么能够得到什么奖励，这种奖励规则。就好比：

比特币的共识机制PoW，它的规定是多劳多得，谁能够第一个找到正确哈希值谁就可以得到一定数量的比特币奖励；

而以太坊的PoS则规定了谁持币年龄越久，谁能得到奖励的概率就越大。

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。

区块链安全可靠了，还不够智能对不对，下面我们将要介绍的合约层，可以让区块链系统变得更加智能。

五.合约层
合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制及智能合约，是区块链可编程的基础。我们说的“智能合约”便属于合约层这个层级上。

如果说比特币系统不够智能，那么以太坊提出的“智能合约”则能够满足许多应用场景。合约层的原理主要是将代码嵌入到区块链系统上，用这种方式来实现能够自定义的智能合约。这样一来，在区块链系统上，一旦触发了智能合约的条款，系统就能够自动执行命令。

六、应用层
最后就是应用层。应用层很简单，顾名思义，就是区块链的各种应用场景和案例，我们现在说的“区块链+”就是所谓的应用层。目前已经落地的区块链应用主要是搭建在ETH、EOS等公链上的各类区块链应用，博彩、游戏类的应用比较多，真正实用的应用还没有出现。

总结
区块链主要有六个层级：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。很好理解，巧妇难为无米之炊，区块链本质上是一个分布式数据库系统，一定要有数据，所以数据层是基础；

有了数据之后，数据需要传输维护，那么就需要一个网络环境来实现数据的传输维护，这就是网络层；

有了数据和网络还不够，还需要一个规则来规定如何在这个网络上处理数据，这就是共识层；

所以，我们说，数据层、网络层、共识层构成了区块链技术必备的三个元素。

但是有了数据、有了网络、有了共识还不行，还需要鼓励节点踊跃参与到区块链这个系统的参与之中，那么我们需要激励机制，给他们一些奖励让他们参与进来，这就是区块链的激励层；

节点踊跃参与了，区块链系统安全可靠了，但它还不够智能，需要一些脚本、代码让它变得更智能，这就是合约层；

一切搭建完毕，数据有了，网络有了、规则有了、奖励有了、也足够智能了，最后一步就是落地应用了，这就是应用层。

理清这样的逻辑，我们就可以很轻易的记住区块链的六个层级结构了。

区块链的六个分层级结构介绍

众所周知，区块链是比特币的底层技术，那么这个底层技术又是怎么分层级结构的呢？

在前面我们介绍了区块链的四大核心技术是其独特的数据结构、分布式存储、密码学和共识机制。今天我们就来聊聊区块链结构的六个层级结构，看看它们各自有何作用？之间又有何关联？

1. 区块链技术的必要元素数据层、网络层、共识层

数据层（Data Layer）相当于区块链四大核心技术中的数据结构，即“区块+链”的结构。从还没有记录交易信息的创世区块起，直到现在仍一直在新添加的区块，构成的链式结构，里面包含了哈希值、随机数、认证交易的时间戳、交易信息数据、公钥和私钥等，是整个区块链技术中最底层的数据结构。

网络层（Network Layer）则类似于四大核心技术中的分布式存储，主要是点对点机制、数据传播机制和数据验证机制。分布式算法以及加密签名等都在网络层中实现，区块链上的各个节点通过这种方式来保持联系，共同维护整个区块链账本，比较熟知的有闪电网络、雷电网络等第二层支付协议。

共识层（Consensus Layer）则相当于四大核心技术中的共识机制，主要包括共识算法机制。目前为止有 PoW、PoS、DPoS、PoW 和 PoS 结合、燃烧证明、重要性证明等十几种共识机制。

数据层、网络层、共识层三者构成了区块链层级的底层基础，也是区块链必不可少的三个元素，缺少任何一个都无法称之为真正的区块链技术。

2. 区块链技术的拓展元素激励层、合约层、应用层

激励层（Actuator Layer）包括激励机制和分配制度。在区块链中一般指挖矿奖励，通过奖励一部分数字资产从而激励矿工去验证交易信息，从而维持挖矿活动以及区块链账本更新的持续进行；另外，还会制定一些相关制度，奖惩分明，激励记账节点，惩罚恶意节点。

合约层（Contract Layer）自然就和我们最常听到的智能合约有关。把代码写到合约里，就可以自定义约束条件，不需要第三方信任背书，到时间立即实时操作。当然除了智能合约，是区块链作为信任机器的重要层级，还有一些别的脚本代码、侧链应用等等。

应用层（Application Layer）就很简单了，类似于手机上的各种 APP，即区块链的各种应用场景。例如比特币、以太坊等就是区块链的应用项目，这个层面包括未来区块链应用落地的各个方面。

3. 小结

一般把数据层和网络层归类为区块链中的协议层，合约层和激励层归为扩展层，即共识层。

六个层级之间相互独立又不可分割，了解层级之间的关系和各个层级的相关知识，就会对区块链形成整体的认知和系统的理解。

区块链六大分层结构（自底向上）：

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—网络层则包括了分布式组网机制、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—应用层封装了区块链的各种应用场景和案例。

加密和时间戳属于数据层，验证属于网络层，共识层封装算法，激励层包括分配机制，合约层封装脚本，应用层封装场景。