2.4 區(qū)塊鏈通用架構(gòu)

至此，我們已經(jīng)了解了比特幣、以太坊和Hyperledger的架構(gòu)設(shè)計(jì)，三者根據(jù)使用場(chǎng)景的不同而有不同的設(shè)計(jì)，但還是能抽象出一些共同點(diǎn)，我們可以基于這些共同點(diǎn)設(shè)計(jì)企業(yè)級(jí)聯(lián)盟鏈的底層架構(gòu)。

本書(shū)提供的聯(lián)盟鏈底層架構(gòu)如圖2-4所示。

在圖2-4中，我們將區(qū)塊鏈底層分為6層，從下至上分別是存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層和應(yīng)用層。

存儲(chǔ)層主要存儲(chǔ)交易日志和交易相關(guān)的內(nèi)容。其中，交易日志基于LogBack實(shí)現(xiàn)。交易的內(nèi)容由內(nèi)置的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，讀寫(xiě)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)可以基于JPA實(shí)現(xiàn)；交易的上鏈元數(shù)據(jù)信息由RocksDB或LevelDB存儲(chǔ)。

數(shù)據(jù)層由區(qū)塊和區(qū)塊“鏈”（區(qū)塊的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)）組成。其中，區(qū)塊中還會(huì)涉及交易列表在Merkle樹(shù)中的存儲(chǔ)及根節(jié)點(diǎn)哈希值的計(jì)算。交易的內(nèi)容也需要加密處理。由于在聯(lián)盟鏈中有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，為有效管理節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)及保障數(shù)據(jù)安全，建議為不同節(jié)點(diǎn)分配不同的公、私鑰，以便加密使用。

網(wǎng)絡(luò)層主要提供共識(shí)達(dá)成及數(shù)據(jù)通信的底層支持。在區(qū)塊鏈中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)既是數(shù)據(jù)的發(fā)送方，又是數(shù)據(jù)的接收方。可以說(shuō)每個(gè)節(jié)點(diǎn)既是客戶(hù)端，又是服務(wù)端，因此需要基于長(zhǎng)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本書(shū)中，我們可以基于WebSocket用原生方式建立長(zhǎng)連接，也可以基于長(zhǎng)連接第三方工具包實(shí)現(xiàn)。

共識(shí)層采用PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）共識(shí)算法。不同于公鏈的挖礦機(jī)制，聯(lián)盟鏈中更注重各節(jié)點(diǎn)信息的統(tǒng)一，因此可以省去挖礦，直奔共識(shí)達(dá)成的目標(biāo)。

激勵(lì)層主要是幣（Coin）和Token的頒發(fā)和流通。在公鏈中，激勵(lì)是公鏈的靈魂；但在聯(lián)盟鏈中不是必需的。本書(shū)不對(duì)聯(lián)盟鏈中幣或Token如何建立經(jīng)濟(jì)模型和高效使用，甚至是增值進(jìn)行說(shuō)明，僅從技術(shù)維度實(shí)現(xiàn)幣或Token的相關(guān)邏輯。

應(yīng)用層主要是聯(lián)盟鏈中各個(gè)產(chǎn)品的落地。一般聯(lián)盟鏈的應(yīng)用層都是面向行業(yè)的，解決行業(yè)內(nèi)的問(wèn)題。

Java版聯(lián)盟鏈的部署架構(gòu)如圖2-5所示。

聯(lián)盟鏈由1個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)普通節(jié)點(diǎn)組成，超級(jí)節(jié)點(diǎn)除具備普通節(jié)點(diǎn)的功能外，還具備在聯(lián)盟中實(shí)施成員管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控等工作。因此相較于完全去中心化的公鏈，聯(lián)盟鏈?zhǔn)遣糠秩ブ行幕模蛘哒f(shuō)聯(lián)盟的“鏈”是去中心化的，但是聯(lián)盟鏈的管理是中心化的。

整個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境建議基于Spring Boot 2.0實(shí)現(xiàn)。基于Spring Boot開(kāi)發(fā)，可以省去大量的xml配置文件的編寫(xiě)，能極大簡(jiǎn)化工程中在POM文件配置的復(fù)雜依賴(lài)。Spring Boot還提供了各種starter，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配置，提高開(kāi)發(fā)效率。