区块链就是一个分布式、有着特定结构的数据库，是一个有序，每一个块都连接到前一个块的链表。也就是说，区块按照插入的顺序进行存储，每个块都与前一个块相连。这样的结构，能够让我们快速地获取链上的最新块，并且高效地通过哈希来检索一个块。

一个标准的区块链项目，应该至少包含数据层、网络层、共识层这三层，应用层、合约层、激励层可以不包含。

以一个交易的例子来说明这模型所起的作用，假如说，我们有三个角色， A有100btc，B有0btc，c是矿工，现在A给B转10个btc， 1、A->B转账10比特币，数据层 2、转账交易要确认，需要广播出去，网络层 3、把交易打包到区块形成新的区块，并且加入到区块链，共识层 4、第三步的奖励，激励层 5、钱包，应用层

区块链开发语言

1、数据层的特点是：

要实现这样的特点，依靠是链式结构，如下

Prev Hash：父区块哈希，特定值的扫描。比方说SHA-256下的随机散列值，保证数据的可靠性和不可篡改。 Nonce：随机数，类似于区块的随机散列值

2、数据层之数据结构：

6、数据层之交易记录

7、数据层之私钥，公钥，钱包地址 比特币系统使用了椭圆曲线签名算法，算法的私钥由32个字节随机数组成，通过私钥可以计算出公钥，公钥经过一系列哈希算法和编码算法得到比特币地址，地址也可以理解为公钥的摘要（hash）。

8、数据层之记账原理 已知：发送方（张三 公钥地址）：19anBP……iPitVr 接收方(李四 公钥地址)：1Eu8Uk…….Xy7i2B 金额：10 BTC

9、数据层之交易签名，校验流程

一个广播出去的区块交易数据包含三部分，

10、数据层之非对称加密算法 在“加密”和“解密”的过程中分别使用两个密码

11、数据层之Merkle树 Merkle 树是一种哈希二叉树，用于快速递归和校验大规模数据完整性，是一种平衡树(如果是奇数个交易，则多余的那个自己复制自己)

SPV : 简单支付验证，一个节点只需要仅下载区块头（80字节）+Merkle路径就能证明一笔交易的存在，这个节点称之为轻节点。

如上图，假如我们想要确定H(K)这笔交易的准确性，证明方法： 1）服务器A，轻节点，只有区块头，没有区块体，但是能够与全2节点通信，获得Merkle树的hash； 2）服务器B，全节点，区块头和区块体都有； 3）确定Merkle路径（H(L),H(IJ),H(MNOP),H(ABCDEFGH)） 4）向全及诶单请求数据（H(L),H(IJ),H(MNOP),H(ABCDEFGH)） 5）进行验证，多次hash运算，最后跟Merkle根做hash比较

12、哈希（hash）函数 哈希函数：Hash(原始信息) = 摘要信息 原始信息可以是任意的信息，hash之后会得到一个简短的摘要信息。

哈希函数有几个特点:

1、网络层之数据传播和验证

2、网络层之P2P技术 P2P组网技术早期应用在BT这类P2P下载软件中，这就意味着区块链具有自动组网功能，支持TCP，UDP等通信协议

拜占庭将军问题：如何让不信任，不可靠的多方，协同工作，达成统一目标——靠共识。 拜占庭将军问题是Leslie Lamport（2013年的图灵讲得主）用来为描述分布式系统一致性问题（Distributed Consensus）在论文中抽象出来一个著名的例子（互不信任的多支军队同时保持进攻或者防守）。

共识层封装了网络节点的各类共识机制算法，共识机制算法是区块链的核心技术，因为这决定了区块的产生，而记账决定方式将会影响整个系统的安全性和可靠性。

目前已经出现了十余种共识机制算法，其中比较最为知名的有

POW：工作量证明机制 比特币通过对这个系统做出一个简单的（事后看是简单的）修改解决了这个问题，它为发送信息加入了成本，这降低了信息传递的速率，并加入了一个随机元素以保证在一个时间只有一个城邦（或者很少）可以进行广播，同时在广播时会附上自己的签名，这个过程就像将军A（节点）像其他的将军发起一个进攻（或者防守）提议一样，如果是诚实的将军就会立刻同意，只要诚实的将军占比大于51%，那么大家行动就会保持一致。 它加入的成本是“工作量证明”，并且它是基于计算一个随机哈希算法（挖矿）的。

不过在进行工作量证明之前，记账节点会做进行如下准备工作：

PBFT：实用拜占庭容错算法 PBFT是一种状态机副本复制算法，即服务作为状态机进行建模，状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。每个状态机的副本都保存了服务的状态，同时也实现了服务的操作。执行过程如下

PBFT对每个副本节点提出了两个限定条件： 1、所有节点必须是确定性的。也就是说，在给定状态和参数相同的情况下，操作执行的结果必须相同； 2、所有节点必须从相同的状态开始执行。在这两个限定条件下，即使失效的副本节点存在，PBFT算法对所有非失效副本节点的请求执行总顺序达成一致，从而保证安全性。

Pos：股权证明 就是一个根据你持有货币的量和时间，给你发利息的一个制度。 类似于财产储存在银行，这种模式会根据你持有数字货币的量和时间，分配给你相应的利息。 在股权证明POS模式下，有一个名词叫币龄，每个币每天产生1币龄， 比如：比如你持有100个币，总共持有了30天，那么，此时你的币龄就为3000，这个时候，如果你发现了一个POS区块，你的币龄就会被清空为0。你每被清空365币龄，你将会从区块中获得0.05个币的利息(假定利息可理解为年利率5%)，那么在这个案例中，利息 = 3000 * 5% / 365 = 0.41个币。 POS的存在主要是从经济学上的考虑和创新。

DPos：股份授权证明机制（又称受托人机制） 原理是让每一个持有比特股的人进行投票，由此产生101位代表 , 我们可以将其理解为101个超级节点或者矿池，而这101个超级节点彼此的权利是完全相等的。 从某种角度来看，DPOS有点像是议会制度或人民代表大会制度。如果代表不能履行他们的职责（当轮到他们时，没能生成区块），他们会被除名，网络会选出新的超级节点来取代他们。 DPOS的出现最主要还是因为矿机的产生，大量的算力在不了解也不关心比特币的人身上，类似演唱会的黄牛，大量囤票而丝毫不关心演唱会的内容。

数据层、网络层、共识层是构建区块链技术的必要元素，缺少任何一层都将不能称之为真正意义上的区块链技术。