雷鋒網(wǎng)按：本文作者為季宙棟，工信部區(qū)塊鏈技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇副秘書長(zhǎng)、達(dá)網(wǎng)絡(luò)科技集團(tuán)區(qū)塊鏈創(chuàng)新中心總經(jīng)理。雷鋒網(wǎng)已獲作者授權(quán)轉(zhuǎn)載。

前言

近年來，美國(guó)在FinTech領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破和創(chuàng)新，特別是區(qū)塊鏈方向，傳統(tǒng)IT巨頭、金融企業(yè)紛紛涉足其中，先后創(chuàng)建了Hyperledger、R3、EEA等著名區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用聯(lián)盟，積極地開展開源項(xiàng)目孵化，并在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，包括但不限于 1）金融服務(wù) 2）政府治理 3）保險(xiǎn) 4）醫(yī)療健康 5）物聯(lián)網(wǎng) 6）供應(yīng)鏈 7）信息通信技術(shù)（ICT）得到廣泛的概念驗(yàn)證和試點(diǎn)落地。

為了更好地發(fā)展區(qū)塊鏈技術(shù)，防范技術(shù)高速發(fā)展所孕育的潛在風(fēng)險(xiǎn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)刻不容緩。在此背景下，工信部中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院牽頭組織中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇主要成員，開展了《信息技術(shù)區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)參考架構(gòu)》標(biāo)準(zhǔn)的研制工作。筆者作為國(guó)內(nèi)區(qū)塊鏈參考架構(gòu)的編制人員參加了4月3日-5日的ISO/IEC TC307區(qū)塊鏈國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組第一次會(huì)議，下文將對(duì)美國(guó)提交的區(qū)塊鏈參考架構(gòu)做一個(gè)簡(jiǎn)單分析并思考它的設(shè)計(jì)理念對(duì)我們國(guó)內(nèi)區(qū)塊鏈架構(gòu)設(shè)計(jì)的借鑒作用。

1. 參考架構(gòu)的定位

（1）使用通俗的語(yǔ)言來描述區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)

（2）區(qū)塊鏈或分布式賬本技術(shù)的理想原型結(jié)構(gòu)

（3）描述適用于區(qū)塊鏈技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)范圍

2. 參考架構(gòu)的視角

可以從業(yè)務(wù)、法律或技術(shù)視角來看待區(qū)塊鏈技術(shù)

a）從業(yè)務(wù)角度來看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)在相互認(rèn)同的參與者之間，促進(jìn)價(jià)值、資產(chǎn)或其他實(shí)體轉(zhuǎn)移的交換網(wǎng)絡(luò)。

b）從法律角度來看，區(qū)塊鏈賬本上的交易是經(jīng)過驗(yàn)證、不可否認(rèn)且無法篡改的，它不需要中介或第三方參與。

c）從技術(shù)角度來看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)引用其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)作為賬本數(shù)據(jù)、全局復(fù)制的分布式賬本。

3. 參考架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念

首先，從分布式應(yīng)用架構(gòu)師和開發(fā)人員角度來設(shè)計(jì)一種區(qū)塊鏈平臺(tái)參考架構(gòu)，如下圖：

圖3.1 區(qū)塊鏈平臺(tái)參考架構(gòu)設(shè)計(jì)之一

它包含了6個(gè)層次：1）基礎(chǔ)設(shè)施 2）安全 3）數(shù)據(jù) 4）賬本 5）開發(fā) 6）分布式應(yīng)用 ，我們一一對(duì)照解讀一下。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層

即運(yùn)行分布式賬本的一組服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，它應(yīng)該具有云計(jì)算的特性，包括虛擬化和可拓展性。該參考架構(gòu)特別強(qiáng)調(diào)分布式賬本不應(yīng)該依賴于單個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商，在聯(lián)盟鏈場(chǎng)景下，應(yīng)該使用來自多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商的云環(huán)境；這對(duì)國(guó)內(nèi)是較大的挑戰(zhàn)，企業(yè)往往出于管理便利性和自身數(shù)據(jù)安全考慮，僅選擇一家公有云服務(wù)提供商或企業(yè)自己的云服務(wù)，在未來真正的分布式應(yīng)用環(huán)境下，需要更加開放、高度兼容的IaaS服務(wù)。

（2）安全層

安全管理主要包含三部分內(nèi)容，其中身份管理作為標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容范圍。

• 身份管理 – 即為不同角色維護(hù)他們?cè)趨^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字身份。

• 權(quán)限 – 即訪問控制，如基于合約、用戶、區(qū)塊鏈等級(jí)別的權(quán)限管理，分級(jí)的權(quán)限控制符合更高的治理要求，更好適應(yīng)各個(gè)國(guó)家監(jiān)管和審計(jì)的要求。

• 可插拔加密服務(wù) - 能夠讓用戶自主選擇和使用不同類型的加密算法，作為可升級(jí)的模塊化組件，以應(yīng)對(duì)未來量子計(jì)算機(jī)大規(guī)模流行對(duì)區(qū)塊鏈所常用ECDSA等算法的安全性隱患。

（3）數(shù)據(jù)層

• 數(shù)據(jù)層都被納入標(biāo)準(zhǔn)化的范圍，主要包含下面三大服務(wù)：

• 安全（可信）數(shù)據(jù)訪問服務(wù) – 即分布式應(yīng)用程序可以安全地存儲(chǔ)和查詢數(shù)據(jù)的能力。

• 跨鏈服務(wù) – 即智能合約在區(qū)塊鏈與區(qū)塊鏈間數(shù)據(jù)交互的能力。

• 鏈上-鏈下服務(wù) – 即安全地訪問鏈下數(shù)據(jù)的能力，例如使用可信數(shù)據(jù)源或交叉使用可信認(rèn)證技術(shù)。

（4）賬本層

分布式賬本 – 即在全部節(jié)點(diǎn)間共享的經(jīng)驗(yàn)證、共識(shí)的交易記錄

可插拔共識(shí)服務(wù) – 即驗(yàn)證哪些交易可以寫入分布式賬本的方法，需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景讓用戶自主選擇合適的共識(shí)算法

（5）開發(fā)層

智能合約服務(wù) - 能夠?qū)?shù)據(jù)管理邏輯、應(yīng)用邏輯、業(yè)務(wù)規(guī)則和合同條款集成進(jìn)分布式應(yīng)用程序的能力。該服務(wù)是可擴(kuò)展的，所以應(yīng)該支持不同的開發(fā)語(yǔ)言。

開發(fā)工具 - 用于編寫、記錄、測(cè)試、部署和監(jiān)控分布式應(yīng)用的工具。

SDKs、APIs - 簡(jiǎn)化分布式應(yīng)用程序訪問分布式賬本、智能合約等服務(wù)的中間代碼。

編程接口 - 允許外部系統(tǒng)訪問智能合約的服務(wù)、平臺(tái)和數(shù)據(jù)的能力。

總結(jié)一下，從開發(fā)者的角度來理解參考架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，其根本目標(biāo)是支持區(qū)塊鏈的互操作性，使得用戶、分布式應(yīng)用和區(qū)塊鏈之間能夠?qū)嵤┛尚艛?shù)據(jù)交換，支持模塊化、企業(yè)級(jí)程序設(shè)計(jì)、開放的IaaS，便于開發(fā)者復(fù)用成熟的功能模塊和選擇任意的開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的可移植性，當(dāng)前市面上主流的區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)普遍使用Go語(yǔ)言、JS語(yǔ)言進(jìn)行分布式應(yīng)用的研發(fā)，可以看出能夠做到通用適配的平臺(tái)較有優(yōu)勢(shì)。

作為一名區(qū)塊鏈架構(gòu)設(shè)計(jì)師，可以從下面幾個(gè)維度去設(shè)計(jì)或者對(duì)區(qū)塊鏈平臺(tái)做一個(gè)選型：

1）區(qū)塊鏈或分布式賬本技術(shù)：根據(jù)業(yè)務(wù)特性，在需要增加“信任”的場(chǎng)景下，選擇區(qū)塊鏈或分布式賬本技術(shù)解決方案。

2）身份管理：構(gòu)建一個(gè)弱中心的認(rèn)證中心，使得通過簡(jiǎn)單的方式就可以訪問多個(gè)區(qū)塊鏈，比如主權(quán)身份（身份證、護(hù)照等）。

3）安全數(shù)據(jù)訪問服務(wù)：存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)需要在區(qū)塊鏈中全局共享，需參考數(shù)據(jù)訪問層對(duì)安全的要求。

4）跨鏈服務(wù)：不同區(qū)塊鏈間的智能合約數(shù)據(jù)交互；這個(gè)服務(wù)使得區(qū)塊鏈之間構(gòu)建了互操作性，在復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，可以設(shè)計(jì)出細(xì)粒度運(yùn)作的獨(dú)立子鏈（邏輯/物理），并通過母-子智能合約滿足不同的業(yè)務(wù)需求，提升了全局“臃腫”賬本的靈活度。

5）鏈上-鏈下數(shù)據(jù)訪問服務(wù)：分布式應(yīng)用程序需要與傳統(tǒng)的鏈下系統(tǒng)進(jìn)行互操作；在區(qū)塊鏈高速發(fā)展期，不可避免需要與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行交互，可能會(huì)誕生大量區(qū)塊鏈中間件服務(wù)該需求。

6）智能合約服務(wù)：對(duì)于開發(fā)者，智能合約需要具備可移植性，盡可能支持多個(gè)不同的區(qū)塊鏈平臺(tái)，降低跨平臺(tái)移植的工作量。對(duì)于合約開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)該提供一個(gè)語(yǔ)法規(guī)范，讓不同的區(qū)塊鏈平臺(tái)支持該開發(fā)語(yǔ)言。

7）編程接口：為了行業(yè)應(yīng)用的爆炸式發(fā)展，對(duì)于傳統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)者，需要提供熟悉的API接口方便調(diào)用區(qū)塊鏈上的智能合約程序。

結(jié)束語(yǔ)：2017年將是區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用的關(guān)鍵一年，將會(huì)涌現(xiàn)出大量有價(jià)值的應(yīng)用。參考架構(gòu)作為區(qū)塊鏈領(lǐng)域的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，一方面規(guī)范區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用的研發(fā)，另一方面也為后續(xù)業(yè)務(wù)發(fā)展提供了引領(lǐng)的作用。

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