区块链构架设计文档

『壹』 区块链架构设计有哪些

区块链作为一种架构设计的实现，与基础语言或平台等差别较大。区块链是加密货币背后的技术，是当下与VR虚拟现实等比肩的热门技术之一，本身不是新技术，类似Ajax，可以说它是一种技术架构，所以我们从架构设计的角度谈谈区块链的技术实现。无论你擅长什么编程语言，都能够参考这种设计去实现一款区块链产品。与此同时，梳理与之相关的知识图谱和体系，帮助大家系统去学习研究。

从架构设计上来说，区块链可以简单的分为三个层次，协议层、扩展层和应用层。其中，协议层又可以分为存储层和网络层，它们相互独立但又不可分割。

区块链架构图

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

『贰』 金窝窝：区块链的构架是什么

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，金窝窝集团认为是由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成：
1、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：则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；
3、共识层：主要封装网络节点的各类共识算法；
4、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；
5、应用层：则封装了区块链的各种应用场景和案例。

『叁』 1分钟带你快速了解区块链的技术模型架构

区块链技术性并并不是一项单一的技术性，只是多种多样技术性融合自主创新的结果，其实质是一个弱管理中心的、自信赖的最底层构架技术性。
区块链技术性实体模型由上而下包含数据信息层、传输层的共识层、鼓励层、合同层和网络层。每一层具有一项关键作用，不一样等级中间互相配合，一同搭建一个去管理中心的使用价值传送管理体系。

数据信息层的特性是不能伪造、全备份数据、彻底公平（数据信息、管理权限、编码），而其算法设计是区块链，包含区块链头和区块材。区块链头由三组区块链数据库，一组数据库是父区块链哈希值，用以该区域块与区块链中的前一区块链相互连接；二组数据库是Merkle根，一种用于合理地小结区块链中全部买卖的算法设计；三组数据库是难度系数总体目标、时间格式和Nonce与生产制造区块链有关。

传输层封装了P2P网络体制、散播和认证体制等技术性。在传输层中，新的买卖向各大网站开展广播节目，每一个连接点都将接到的交易信息列入一个区块链中，且每一个连接点都试着在自身的区块链中寻找一个具备充足难度系数的劳动量证实，当一个连接点找到一个劳动量证实（得到装包区块链的资质），它就向各大网站开展广播节目（新装包的区块链），当且仅当包括在该区域块中的全部买卖全是合理的且以前未存有过的，别的连接点才认可该区域块的实效性，而表明认可接纳的方式 ，则是在追随该区域块的结尾，生产制造新的区块链以增加该传动链条，而将被接纳区块链的任意散列值视作在于新区块链的任意散列值。

的共识层封装了节点的各种共识机制优化算法，它是区块链的关键技术，由于这决策了区块链的造成，而记帐决策方法可能危害全部系统软件的安全系数和稳定性。现阶段早已发生了十余种共识机制优化算法，在其中较为知名的有劳动量证实体制（POW）、好用拜占庭容错机制优化算法（PBFT）、利益证实体制（POS）、股权授权证明体制。

鼓励层包含发售体制和激励制度。简易而言，激励制度是根据经济发展均衡的方式，激励连接点参加到维护保养区块链系统优化运作中，避免 对总帐簿开展伪造，使长期性保持区块链互联网运作的驱动力。

合同层具备可编程控制器的特点，关键包含智能合约、共识算法、脚本制作、编码，是区块链可编程控制器特点的基本。将编码置入区块链或动态口令中，完成能够 自定的智能合约，并在做到某一明确的约束的状况下，不用经过第三方就可以全自动实行，是区块链去信赖的基本。
网络层封装了区块链的各种各样应用领域和实例，跟电脑的应用软件、电脑浏览器上的门户网等很类似，将区块链关键技术布署在如以太币、EOS上并在实际中落地式。

#比特币[超话]# #数字货币#

『肆』 DENC区块链系统架构是怎么样的

DENC区块链致力于打造提升物联网智能充电装置级别的区块链底层架构，满足其所需的系统数据可靠度、安全性以及各式扩展性的应用需求，DENC区块链采用分片技术架构设计，通过分散网络节点，能够应对大规模的信息存储；针对安全性部分通过底层区块链加密技术、去中心化的管理以及智能合约规范，最大限度地降低信息泄露的可能性。
DENC区块链设计主要划分4个主要层次，包含数据层、网络通信层、共识验证层及应用层，各层之间相互独立却又不可分割。数据、网络层封装了数据区块、相关数据加密、时间戳、传播及验证机制等；共识层主要为网络节点的共识算法，激励层则包含了代币发行机制和分配机制；合约层主要封装了各类脚本和智能合约，是DENC可编程的基础，应用层则以DAPP为主要核心封装各种应用场景案例。

『伍』 区块链技术的架构模型是什么

金窝窝网络分析如下：从区块链的本质出发，以发展的眼光看待区块链的架构和架构未来的发展，关注于主要业务和技术能力，给出一个全面而高度概括的区块链架构模型。
这是一个面向链合约服务的高阶架构模型，体现了未来基于区块链实现高度自动化、智能化、公平守约的虚拟社会生产关系的能力。

『陆』 区块链毕业设计开题报告

课题研究的背景：

随着现代科技与信息产业的发展，现阶段,第四次工业革命初见端倪,全球即将进入一个以互联网、人工智能等新技术为核心的科技时代,同时,区块链技术应运而生,成为国际众多政府与行业关注的热点对象。区块链技术已经被视为继蒸汽机、电力、信息和互联网科技之后,最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心技术。过去10年,在政府与政策的大力支持下,我国公益慈善事业的发展形势较为乐观。然而随着慈善规模不断发展扩大,我国公益事业逐渐显露了一些弊端。传统的公益事业存在的最大问题是公信力不足,存在慈善组织内部管理不健全、成本高等问题,但目前许多互联网公益服务公司正积极利用区块链这一新技术解决该问题。区块链技术具有去中心化、信息可追溯且不可篡改、公开透明、智能合约等特点,能够弥补传统公益事业中存在的信息不透明、管理效率低等不足, 区块链技术进入公益事业,将为慈善行业带来新的发展契机。

课题研究的主要内容： 本课题主要包括以下三个方面的内容：

[if !supportLists]一、[endif]区块链技术与公益结合会出现的问题并解决。

[if !supportLists]二、[endif]基于区块链技术做一个公益查询网页

[if !supportLists]三、[endif]对该查询系统应用问题及阐述

课题研究的目的：

我国公益规模不断的发展扩大，随之而来我们的弊端也被显露出来，公信力不足，慈善组织缺乏管理，而利用区块链技术可以达到解决这问题的效果。该技术会在捐赠流程中实行数据和行为的全程跟踪，存证，实现公益链的完整公开，使捐赠者进行有效监督，避免了效率低，资金流向明确等缺点，为公益项目控股风险，提升公信力和公益项目的透明度，促进公益项目的发展与进步，增强了人与人的信任。公益性企业根据区块链系统的属性与特点,可以在公益流程中实行数据与行为的全周期跟踪、存证与审计,使公益项目参与各方能够对该项目进行全程跟踪及有效监督, 避免公益中因人为降低效率的缺点,从而为公益项目提供控制风险、判断效果的理性方法, 提升公益事业的透明度,促进公益发展。

  课题研究的意义： 本课题拟在区块链技术的基础上，结合我国公益事业发展实际，做出关于公益事业捐赠的追踪，公开透明的系统。通过对区块链技术和慈善事业业务的深入分析, 我们发现区块链技术对解决公益透明性问题有着天然优势。区块链技术可理解为是一种分布式的记账方式,可记录所有交易信息并确保无法篡改,这就决定了凡需要公正、公平、诚信的地方,区块链都有很大的技术发挥空间。同时,智能合约的加入直接解决了专款专用这一业务难题。

    最终将会实现公民之间信任增强，捐赠渠道速度加快，推动社会捐助事业的发展

二、文献综述 （国内外相关研究现况和发展趋向）

[if !supportLists] (一) [endif] 国外区块链相关产业现状

  中欧在区块链产业政策中逐渐占领全球，欧盟在2018年2月已成立欧洲区块链观察论坛，主要职责包括:政策确定，产学研联动,跨国境BaaS

  (Blockchain as a Service)服务构建，标准开源制定等，组在Horizon2020投入 500万欧作为区块链研发基金(在2018年12月19日前)，预计三年内(2018-2020) 区块链方面投资将达到3.4亿欧元。美国则由于各州之间政策不一，虽然区块链在美国初创企业中仍然是热潮，产业政策推动-直较慢。中东地区以迪湃为首在引|领区块链的潮流，由政府牵头，企业配合以探索区块链的新技术应用。亚太区域日韩也相对活跃，日本以NTT为主,政府背后提供支撑，韩国以金融为切入点探索区块链应用。主义也时刻在威胁着中国社会的各个领域。综观国外主要发达国家新媒体文化的发展现状，总结经验，吸取教训，对中国新媒体文化发展有一定的启示。

[if !supportLists] (二） [endif] 国内新媒体研究现状

     中国国务院印发《“十三五”国家信息化规划》，区块链与大数据、人工智能、机器深度学习等新技术，成为国家布局重点。中国人民银行印发了《中国金融业信息技术"十三五”发展规划》，明确提出积极推进区块链、人工智能等新技术应用研究，并组织进行国家数字货币的试点。在2017年10月，工信部发布《中国区块链技术和应用发展白皮书》，这是首个落地的区块链官方指导文件。

各地政府，特别是沿海地区纷纷成立区块链实验地、研究院。前，深圳、杭州、广州、贵阳等地政府都在积极建立区块链发展专区,给予特别扶植政策。中广州在2017年12月正式发布广州区块链10条策略,在黄浦区和开发区打造区块链企业技术创新区。深圳在2018年3月由深圳市经济贸易和信息化委员会发布《市经贸信息委关于组织实施深圳市战略性新兴产业新一代信息技术信息安全转型201 8年第二批扶持计划的通知》，区块链在扶持方向之列，这是继广州、贵阳、鸽杭州之后,国内第5个地方政府，出台的关于区块链的扶持政策。

( 三）区块链在开源领域的现状

    超级账本(Hyperledger)

超级账本(Hyperledger)是由Linux基会于2015年发起的推进区块链数字技术和交易验证的开源项目，吸引了包括IBM,英特尔，Fujitsu,UPS,Cisco,华为，Redhat,Oracle,三星，腾讯云，网络金融等众多公司参与，目前已经有超过200家会员单位，Aache基金会创始人BranBehlendorf担任账本项目的执行董事。

  超级账本项目的目标是让成员共同合作，共建开放平台，满足来自多个不同行业的用户案例并简化业务流程。流程账本旗下有多个区块链平台项目，包括BIM贡献的Fabric项目，Intel贡献的Sawtooth项目，以及Iroha,Burrow,Indy等。

区块链在标准领域的发展现状

ITU-T

ITU-T (国际电信联盟标准化组织)于2016至2017年初，SG16 (Study Group)、SG17和SG20分别启动了分布式账本的总体需求、安全,以吸在物联网中的应用研究。成立三个焦点组Focus Group (分布式账本焦点组(FG DLT)、数据处理与管理焦点组(FG DPM) )、法定数字货币焦点组(FG DFC) ), 分别针对区块链与分布式账本技术应用与服务研究,基于区块链建立可信任的物联网和智慧城市数据管理框架，基于数字货币的区块链应用展开标准化工作。华为担任分布式账本焦点组(FG DLT)架构组主席和数据处理与管理焦点组(FGDPM)区块链组主席。

CCSA (中国通信标准化协会)两个委员会分别成立了子组和项目:

CCSA TC10 (物联网技术工作委员会) 2017年10月成立物联网区块链子组:负责区块链技术在物联网及其涵盖的智慧城市、车联网、边缘计算、物联网大数据、物联网行业应用、物流和智能制造等领域的应用研究与标准化，由中国联通技术专家担任组长，华为技术专家担任副组长。  

CCSA TC1 (互联网与应用技术工作委员会)下区块链与大数据工作组完成两个区块链行业标准:《区块链: 第1部分区块链总体技术要求》和《区块链:第2部分评价指标和评测方法》，华为积极参与其中。

JPEG

201 8年2月第78届JPEG会议期间，JPEG委员会组织了关于区块链和分布式账本技术及其对JPEG标准影响的特别会议。考虑到区块链和分布式账本等技术对未来多媒体的潜在影响，委员会决定成立一个特设小组在多媒体环境下探索与区块链技术相关的用例和标准化需求，歧持专注于图像和多媒体应用的标准化工作。

IETF

在2017年6月lETF99会议上成立"Decentralized Internet  Infrastructure ProposedRG

(Research Group),计划研究区块链架构和相应的标准，201 8年IETF在区块链上将可能更多的关注区块链的互联互通的标准的落地发展。

 

三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证

本课题主要研究区块链技术的应用于慈善捐赠的结合采取的研究方法：

1、以文献资料法收集相关理论，以信息检索、筛选等方法收集文献资料及其相关理论，来了区块链技术的现状，掌握区块链去中心化技术。

2、以理论与实际相结合的方法，将该技术与公益事业结合起来。完成对系统的改进。

3、采用对比分析的方法，从国内外两个方面讨论新媒体运营发展现状，以及我国新媒体运营模式发展的现存问题，并展望该技术领域的发展前景。

可行性论证：

1、技术可行性，本课题所涉及的研究目标，在国内外已经有相当多的理论基础。通过文献调查，可以了解到实际的、可靠的、有用的信息数据，实际要求的难度不大。

2、经济可行性，本课题的研究，可以通过网络和图书馆查阅文献资料，方便可行，不需要很多的经济消耗，所以，从经济的角度，完全可行。

3、操作可行性，本课题要求对区块链技术与公益的结合特别是追溯这些方面应用，对关于此课题的毕业设计的系统的全面解析，能够通过对既有文献的学习和既有资料文档的研习，利用自己搜集的数据，进行整理和分析，学以致用，完整的完成本次课题。从可操作性的角度来讲，完全可行。

四、预期结果（或预计成果）

1、通过对资料的研究，明确区块链技术的相关概念，熟练运用dapp，制作出网页。

2、通过对分布式应用，制作出可以使大众快速浏览与了解公益进程的系统为我国公益事业进一步发展增加便利。

3、希望我能够从这次论文的撰写的过程中不断学习，不断进步。能够掌握区块链的相关的知识，对自己以后的事业能有所帮助。

『柒』 区块链设计原则

到目前为止，我们的团队所学到的——关于区块链特定的业务和用户需求——为我们的设计工作提供了信息。

目前，IBM 区块链设计团队正在设计从 供应链流程 到 文档 、从 开源开发人员工具 到 区块链即服务的任何 内容。这是该行业的本质：疯狂地探索一项技术的所有 可能应用，该技术 有可能在金融、医疗保健和政府等领域大幅降低成本和效率低下。

尽管设计有很多不同的方向，但我们用户的需求中有一些共同的主题，这些主题已经影响了我们作为一个团队的设计原则。这是 IBM 区块链设计团队对这些原则的第一次迭代——我们在批评工作和确定设计决策优先级时所关注的内容。

“仅仅因为区块链技术旨在消除对信任的依赖，并不意味着用户会信任机器或网络。”—  Jonny Howle ，UX/UI 设计师

我们的许多用户都在处理高度敏感信息的行业，保持他们的信任对我们的业务至关重要。 几乎每个人都是区块链 的“新手” ，理解和信心程度各不相同。用户必须认为我们的产品（及其背后的人）是可靠、值得信赖和稳定的。我们通过仔细的数据公开、一致性、反馈、预测错误和积极指导来实现这一目标。

一些用户需要比其他用户更多地接触区块链数据——许多用户需要了解区块链技术如何取代他们以前的流程，才能觉得它是值得信赖的。数据的暴露会影响用户对应用程序如何工作的理解。例如，数据表明发生了函数调用，或者它可以证明某些东西在密码学上是安全的。

在决定是否包含数据元素时，我们使用以下层次结构：

1.数据必须是 可操作的。

2.如果数据不可操作，则它必须用于建立 信任和/或教育 目的。

“老派”区块链工具向您展示了许多长加密哈希。它们不是人类可读的。它们对用户毫无用处……但人们却 喜欢 它们！为什么？这是一种舒适的感觉：“我可以看到一个非人类可读的链码 ID，所以我相信我正在查看的这个东西是安全的。—  Ed Moffat ，设计主管

在产品和客户体验之间建立 视觉一致性 对于感知可信度至关重要。我们使用基于网格的布局（具有有意义且成比例的负空间）、强大的排版层次结构，并应用有意义的颜色。

拥有一致的用户体验可以让我们的用户感到轻松，这对于新的区块链技术尤为重要，因为这可以促进采用和学习。—  Tobias Hunter ，用户体验设计师

由于区块链的视觉语言仍在编纂中，我们在使用图像来阐明概念时要小心。虽然我们创建与熟悉元素的关联以帮助用户保留信息，但我们对视觉隐喻持谨慎态度——简化某些概念实际上可能会误导或在以后造成混淆。

我们尽一切努力使用行话少、 一致的术语 。语言应该简洁、清晰，并符合我们用户的自然交流模式。我们保持对话的语气，但不会过于随意或轻率。我们的团队特别关注像 identity 、 update 和 network 等带有含义的词：虽然许多区块链概念与通常理解的含义相似，但它们可能有很大的不同和混淆。

我们为用户所在的任何地方设计。因为区块链的定义是分布式的，所以我们必须在默认情况下跨界设计：UI扩展、图标含义和翻译等必须始终考虑在内。此外，区块链的许多用途本质上是移动的——我们维护一个无论使用何种设备，都能获得 一致的体验。

我们通过设计持续的反馈来帮助我们的用户了解正在发生的事情并减少焦虑。谨慎使用的运动和动画有助于理解正在发生的事情。

当你学习一门外语时，你是通过练习和玩耍来学习的，而不是通过阅读字典。我们正在制作工具和文档，让我们的用户可以玩耍并尝试学习这项新技术。—  Sam Winslet ，视觉设计师

用户应该始终知道正在发生什么、刚刚发生了什么以及接下来会发生什么。时间是区块链应用程序中的一个重要元素，很多时候简单的加载器是不够的。

高吞吐量分布式系统本质上是异步的，系统的多个组件依赖于超时或轮询间隔。在等待达到最佳块大小时，可以配置事务（通常持续几秒钟）。SDK 将轮询、等待并重试创建新频道。—  Jason Yellick ，软件开发人员

我们确保我们已经考虑（并在发布后测试）活动或功能将花费 的时间并通知用户。 这也适用于界面中的任何指标——用户看到了多少类别，有多少没有显示，等等。

我们的用户喜欢动手实践的 交互式学习， 因此他们可以在创造有形的东西的同时学习。—  Raissa Xie ，用户体验研究员

因为区块链实际上是不可变的，所以我们特别关注不可逆的用户行为。如果发生错误，我们会增加摩擦或确认级别以减少错误并直接进行下一步。

零状态在我们的许多产品中都很常见，因此我们确保提供自然的下一步。用户必须有清晰、持久的导航——他们应该很容易知道如何回到之前的状态以及下一步是什么。

我们的用户希望看到简单的说明，以便尽快 进行设置和运行。

—  Lucie Wu ，用户体验设计师

由于对可见性的控制是一项业务需求，因此我们确保根据角色考虑界面的不同视图。如果用户无权访问某些数据，我们不会在界面上留下漏洞。

区块链技术相对较新，大多数用户不一定知道他们需要什么。一个好的设计师应该知道如何过滤他们的意见并提出最佳解决方案。设计师通过指导他们完成整个过程，帮助他们了解这项技术可以为他们的生活带来的好处和可能性。

—  Andrea Lee ，UI 设计师

我们的团队预计需要进一步的帮助并试图减少它，同时认识到 我们 的角色最有可能去哪里寻求帮助。我们提出见解以创造透明度并消除不确定性，并为用户不记得的事情提供建议。

通过工具提示和进度条向用户展示他们的新词汇，让原本令人生畏的学习任务看起来更轻松。

—  Kayla White ，UI 设计师

无论上下文如何，我们都不包含会使界面混乱或使用户感到困惑的元素——每个元素都有一个目的，没有什么是为了装饰。我们利用常见的设计模式并减少用户必须做的学习量。

在许多情况下，我们的多个角色将成为流程的一部分。为了促进协作，我们设计了用户给定任务 之前和之后的步骤。 团队采用我们的技术对我们的业务模式至关重要，因此我们重视包容性、可访问的设计是理所当然的。

为复杂性而设计并不意味着让事情变得简单。使任务更容易，但不要剥夺他们的控制权。

—  Dante Guintu ，UI 设计师

对区块链技术的兴奋增加了关注机器需求而不是人类需求的趋势。作为设计师，我们必须不断地重新集中精力解决问题并 为人类 创造愉快的体验。我们必须平衡区块链的本质和以人为本的设计之间的张力。

即使对于非技术用户感兴趣，区块链的技术概念似乎也异常诱人。-

Ed Moffat

因为区块链的许多应用程序都具有非常强大的潜力，所以我们必须注意以合乎道德的方式行事和设计。这意味着确保多样性融入我们的设计——从用户研究参与者到我们的团队本身。

我们的设计团队保持持续协作的状态：研究、测试和警惕不断变化的用户需求和设计模式。我们致力于保护和倡导我们的用户，考虑极端情况和异常值，并考虑用户的情绪。我们努力改善用户的生活，同时不给他们制造新的问题。

设计不是一成不变的。这个群体的主要口头禅是我们追求卓越，而不是完美。

—— 肖恩·巴克莱 ，创意总监

转自：https://medium.com/design-ibm/blockchain-design-principles-599c5c067b6e