区块链是堪比VR虚拟现实的热门技术之一。区块链是加密货币背后的技术，与基础语言或平台有很大不同。它本身并不是一项新技术，类似于Ajax。可以说是技术架构，那么就从架构设计的角度来说说区块链的技术实现吧。

无论你擅长什么编程语言，你都可以参考这个设计来实现一个区块链产品。同时整理相关的知识图谱和体系，帮助大家系统的学习和研究。最后，推荐一些精选的内容给你阅读。

00-1010区块链来自比特币等加密货币的变现。目前，这项技术已经逐渐应用于各个领域。我们可以用Google Earth的例子来类比：ajax并不是什么新技术，而是Google Earth经过组合后做出来的产品。区块链与加解密技术、P2P网络等相结合。比特币就这样诞生了。

技术人员，尤其是Web开发工程师，在了解ajax技术时，首先被Google Earth的炫酷效果所吸引。现在，历史再次重演，很多人被比特币的疯狂发展所吸引，然后开始研究背后的技术，——区块链。

作为比特币背后的技术，区块链可以在没有中央服务器的情况下，使各种存储的数据公开、透明和可追溯。本来是比特币等加密货币存储数据的独特方式。它是一种自引数据结构，用于存储大量的交易信息。每条记录都是从后向前有序链接的。它具有公开、透明、不可篡改、易于追溯的特点。其实这个特点也直接反映了整个比特币的特点，所以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。区块链是一种技术，加密货币是它开发实现的一种产品(也有没有代币的区块链产品)，不能等同，也不能混淆。与加密货币相比，区块链这个名字摒弃了代币的概念，更具有视觉性和技术性，更适合作为一种技术来研究。

所以目前大家单说区块链，指的是区块链科技，是一种实现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。在具体产品中谈到区块链，可以指一种类似于比特币的数据存储方式，或许是数据库设计，或者是文件设计，算狭义的区块链。广义的区块链技术必须包括四个方面：对等网络设计、加密技术应用、分布式算法实现、数据存储技术使用。其他可能涉及分布式存储、机器学习、VR、物联网、大数据。狭义的区块链只涉及数据存储技术、数据库或文件操作等。本文中的区块链是指广义的区块链。

00-1010从架构设计的角度，区块链可以简单的分为三个层次：协议层、扩展层、应用层。其中，协议层可分为存储层和网络层，两者相互独立但又不可分割。如图所示：

00-1010指最低的技术。这个级别通常是一个完整的区块链产品，类似于我们计算机的操作系统。它维护网络节点，只提供调用的Api。通常官方提供一个简单的客户端(俗称钱包)。这个客户端钱包的功能也很简单。它只能建立地址，验证签名，转账支付，检查余额等。这个层次是一切的基础。搭建了网络环境，搭建了交易渠道，制定了节点奖励规则。至于你想交易什么，想做什么，它不问也不问。典型的例子自然是比特币，还有各种各样的二令牌，比如莱特币等等。这本书里介绍的十亿书币也是。这个层次是现阶段开发者聚集的地方，说明加密货币还处于初级阶段。

协议层主要包括网络编程、分布式算法、加密签名、数据存储技术等四个方面。其中网络编程能力是大家选择编程语言的主要考虑因素，因为分布式算法基本属于业务逻辑的实现，任何语言都可以。加密签名技术直接简单使用(可以看加密解密文章，不建议自由发挥，没有太多编码逻辑)，数据库技术主要用在级别上。只是点对点网络的实现和并发处理是开发中的难点，所以人们更喜欢那些网络编程能力强，并发处理简单的语言。因此，Nodejs开发区块链应用逐渐流行起来，Go语言也逐渐兴起。

在上述架构设计中，我进一步将这一层分为存储层和网络层。数据存储可以相对独立，有更大的选择自由，可以单独讨论。选择的原则无非是性能和易用性。我们知道，系统的整体性能主要取决于网络或数据存储的I/O性能。优化网络I/O的空间不大，但是本地数据存储的I/O可以优化。比如比特币选择谷歌的LevelDB。据说这个数据库读写性能不错，但是很多功能需要开发者自己实现。目前困扰业界的一大问题是，加密货币的交易处理能力远不及目前的集中支付系统(银行等。)，而且除了I/O还需要全方位的突破。

分布式算法、加密签名等。应该是在实现点对点网络的过程中使用，所以自然是网络层的事情，也是编码的重点和难点。这部分基本就是《Nodejs开发加密货币》本书分享的内容。当然，对等网络的实现是分开的，节点搜索、数据传输和验证的逻辑是分开的，而共识算法、加密签名和数据存储的操作放在一起形成核心层。无论如何组合，这两部分都是核心和底层部分，是协议层的内容。

00-1010这个级别类似于电脑的驱动程序，让区块链的产品更加实用。目前有两种。一类是各类交易市场，是法币兑换加密货币的重要渠道。它们变现容易，来钱快，成本低，但也有风险。二是某个方向的扩展实现，尤其是大家听得最多的“智能合约”这个概念，是典型的扩展应用开发。所谓“智能合约”，就是“可编程合约”或“智能合约”，其中的“智能”就是执行中的智能，也就是说，当满足一定条件时，合约就会自动执行，比如证券自动转账、自动支付等。目前还没有相对成型的产品，但不可否认这将是区块链技术的一个重要发展方向。

扩展层中使用的技术没有限制，可以包括很多。分布式存储、机器学习、虚拟现实、物联网、大数据等。上面提到的都可以用。编程语言的选择可以更加自由，因为可以完全脱离协议层，编程语言可以不同于协议层使用的开发语言。在开发方面，除了在事务期间与协议层进行交互，其他时间尽量不要与协议层的开发混在一起。这个层次更接近应用层，也可以理解为B/S架构产品中的服务器。这不仅使架构设计更加科学，而且使区块链数据更小，网络更加独立。同时可以保证扩展层的开发不受约束。

从这个角度来看，区块链可以开发任何类型的结构化产品，而不仅仅是用于金融行业。未来，随着底层协议的完善，任何需要第三方支付的产品都可以方便地使用区块链技术；任何需要确认、认证和追踪的信息都可以在区块链的帮助下实现。个人觉得这个目标应该很快就能实现。

00-1010这个层次类似于电脑里的各种软件程序。是普通人真正可以直接使用的产品，也可以理解为B/S架构产品中的浏览器。这个级别的应用目前几乎是空白。市场急需这样的应用，引爆市场，形成真正的扩张趋势，让区块链科技早日服务大众。大家用的各种轻钱包(客户端)应该算是应用层最简单最典型的应用了。

限于目前区块链技术的发展，比如亦舒只能从协议层入手，针对应用层，同时为第三方开发者提供扩展层的有力支持。这样既能避免贪婪，又能避免落地失败。是一条真正理性的发展路线。因为单纯的开发协议层或扩展层无法真正理解和验证应用层，会脱离实际，让第三方开发者难以使用。如果只考虑应用层，市场上并没有真正坚固易用的协议层或者扩展层的产品。

00-1010很多小伙伴习惯结合自己的技术背景来理解上面的架构设计。这里结合具体的编程语言，简单介绍几款产品，仅供参考。

(1)C/C

这两种语言是不可逾越的。任何发展遇到瓶颈，基本都会找到。自然，他们应该是第一个被介绍的。同时，区块链技术的鼻祖比特币(协议层)是用C语言开发的，到目前为止，还没有比比特币更成功的区块链产品。所以，不管你用什么语言进行开发，在正式进入这个行业的过程中，首先要学习比特币。Qt对于官方的比特币客户端钱包，第三方钱包是用Python语言开发的，尤其是很多第三方编译的开发库(Api包)都是Nodejs设计的。比特币的架构和上面的架构设计基本相同。此外，由于共识算法采用了工作量证明机制(PoW:Proof of work)，因此存在一些特殊的挖掘过程。其他竞品币直接来自比特币的分支，所以编程语言是一样的，具体的技术选择和实现可能会有所改进。例如，Litecoin使用其他加密算法。

官方网站：https://bitcoin.org

来源图书馆：https://github.com/bitcoin

c语言知识库：http://lib.csdn.net/base/c

(2)Nodejs/Javascript

Nodejs平台强大的网络编程能力，以及js脚本语言的简单快捷，自然使其在区块链领域不可或缺。亿书就是这样一个区块链产品，亿书币就是它的协议层。它使用著名的express开发框架，基于http协议开发。同时采用授权股权认证机制(DPoS)，算法有所改进，在处理交易时更加轻便，处理能力大幅提升。它提供了一个强大的协作机制，有利于数字出版和版权保护。扩展了侧链的功能，可以基于它开发任何去中心化的应用，为专业作者、博主、开发者提供了很多便利。

103010本书完整分享了其源代码，从区块链的基本概念到代码实现，从基本原理到开发设计思路都做了详细的探索。到目前为止，从协议层面解释区块链技术实现的书籍很少，算一本。

官方网站：http://ebookchain.org

来源图书馆：https://github.com/Ebookcoin

Node.js知识库：http://lib.csdn.net/base/nodejs

(3)Python

如果你是Python爱好者，我建议你学习以太坊的Python实现。虽然道事件闹得沸沸扬扬，但从技术实现的角度来看，还是很值得借鉴的。以太坊官方定位为开发和管理分布式应用的平台，专注于“智能合约”，并为其定制了一种编程语言Solidity。以太坊的核心是以太坊虚拟机(EVM)，允许用户根据自己的意愿创建操作。以太坊给出了Go，Java，Python等语言的实现。基于python的实现主要包括三个部分：Pyethapp是客户端部分；以太坊是核心库，实现了区块链、以太坊模拟器、挖矿等功能。Pydevp2p是一个对等网络库，实现了节点发现、契约代码传输、加密和签名等功能。这三者的结合是一个完整的区块链实现，后两个核心库一起构成了协议层。另外，go-ethereum是go语言的完整实现；Ethereum(J)是一个纯Java实现，作为一个库提供，可以嵌入到任何Java/Scala项目中。在客户端，有Rust、Ruby、Javascript等语言的实现。

官方网站：https://ethereum.org

来源图书馆：https://github.com/ethereum/pyethapp

Python知识库：http://lib.csdn.net/base/python

(4)走

多核时代，Go语言非常流行。它可以让你以同步的方式轻松实现高并发，尤其是在分布式系统、网络编程等领域。它被广泛使用。在区块链开发领域，也有很多项目使用Go语言。

其中以linux基金会为主的HyperLeger和名为Fabric的版本库就是其中之一。这个项目试图为新一代交易应用创建一个开放的分布式账本标准，并支持授权区块链(这种方法可能无法重现比特币强大的网络效应)。Fabric的开发环境建立在VirtualBox虚拟机上。部署环境可以自建网络，也可以直接部署在BlueMix上。部署方式可以是docker，支持用Go和JavaScript开发智能合约。它采用PBFT分布式算法，在网络编程中使用gRPC进行P2P通信，并使用协议缓冲区对要传输的数据结构进行序列化。在架构设计方面，Fabric可能与比特币等区块链产品有所不同，但上述基本组件仍然不可或缺。

官方网站：https://www.hyperledger.org

来源图书馆：https://github.com/hyperledger

Go知识库：http://lib.csdn.net/base/go

其他编程语言，比如C#，也有具体的例子，这里就不一一列举了。根据不同的编程语言，具体的编码或者架构设计可能会有很大的差异，但是协议层使用的技术并没有太大的变化。网络编程是重点和难点。大部分都没有现成的框架可用，都是利用编程语言本身提供的库来设计开发的。所以比较低级，很考验开发者的编码技巧。

区块链是什么

我把与区块链相关的知识分为以下几个方面：

(1)基础知识

区块链是一种新技术，与其背后的大量新概念、新理论有关。这些知识虽然没有直接体现在编码中，但却是理解区块链和掌握区块链技术的基础知识。因此，它应该是区块链技术不可或缺的一部分。这部分从基本概念入手，描述工作原理，可以涵盖区块链的所有基础知识。

(2)技术实现

区块链是一种技术，但从上面的分析可以看出，它应该是一种架构应用，架构的实现应该是我们知识库的核心。可以看到，在任何一款区块链产品中，协议层都必须包括对等网络、加密签名、数据存储和分布式算法四个部分。应用层还必须提供钱包、客户端浏览器等基础应用。因此，将这部分独立出来是合理的。

在扩展层部分，区块链技术可以与各种应用对接，如：金融、物联网、网络安全、版权保护、电子商务等。这里可以使用许多现有的技术。但是，如何与区块链结合，如何实现跨行业使用，自然是这部分研究的主题。因此，这里所列出或涉及的技术应该归类为技术实现的重要部分。

(4)开发环境

区块链是多种技术的结合，有其自身的复杂性。单个应用程序严重依赖于开发环境。搭建开发工具和环境是开发者快速入门的重要内容。

(5)项目实践

短短几年间，全球已有数千种区块链产品，其中许多都有创新应用。一些优秀的开源产品和项目实践是最好的学习和研究资料。

(6)开发文档。

有兴趣的开发者整理的一些资源可以帮助我们节省大量的查询时间。

上面，我们已经描述了区块链技术基础设施。需要再次强调的是，这只是一种实现方式，并不是所有的区块链产品都是如此。我们也期待更多的创新。

00-1010编程实现列举了几种编程语言及其典型产品。因为协议层技术比较低，所以没有太多现成的框架可以介绍或者讨论。这些产品都是开源产品，你可以根据自己的技术背景进一步查看相应产品的源代码，很快就能明白其中的玄机。

在考虑这个知识体系的过程中，我考虑过用比特币、竞技币、智能合约、数字资产、智能资产等特定领域作为分类方法，但又怕会限制自己的思维。随着区块链的发展，这张地图会不断修订。

在此，呼吁看了这篇文章的朋友们提供你们的宝贵意见。让我们把这张关于区块链的知识分类图做得更加科学合理，使用起来更加方便。