1.6　区块链系统架构

2017年发布的团体标准《区块链 参考架构》［3］中将区块链系统架构划分为“四横四纵”的结构，即用户层、服务层、核心层和基础层4层，以及开发、运营、安全、监管和审计4类跨层功能。其中，核心层包括共识机制、账本记录、加密、摘要、数字签名、时序服务、智能合约等区块链核心功能组件。ISO/TC 307（区块链和分布式记账技术委员会）于2017年启动研制国际标准《区块链和分布式记账技术　参考架构》，其中将我国团体标准《区块链 参考架构》作为输入物之一，提出了相关系统架构，将涵盖区块链核心功能组件的一层称为平台层，并囊括了区块链预言机、链外数据和非区块链应用等非区块链系统功能组件。

2020年8月，国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）发布《分布式记账技术的参考框架》标准，其中将区块链系统功能架构分为6个主要部分，如图1-3所示。

● 操作与维护：这一部分主要是区块链中各个分布式节点的具体行为，包括发布交易信息、验证交易信息和记账等过程。

● 应用：这一部分涵盖了在区块链上开发的应用程序，如DApp等。通过管理应用程序的运行时间、生命周期，以及对应的开发工具，保障区块链上应用程序的可维护性和可拓展性。

● 机制：这一部分包含了账号、共识、权利管理、账本管理、通信等。账号与权利管理把控了整个区块链中参与者的行为权利。共识与账本管理可以预防非法行为的发生。通信则保障了参与者之间在链上的信息传输。

● 资源：这一部分对整个区块链进行节点管理、存储管理和网络管理。通过对计算存储资源的管理和调配，节约资源，以更高效地运行整个区块链网络。

● 外部交互系统：这一部分对区块链外的资源进行管理，拓展了区块链系统整体的边界，使区块链可以更方便地对外部数据进行采集，与外部应用进行对接。例如，通过外部交互系统，可将区块链系统视为一项具体服务［区块链即服务（Blockchain as a Service，BaaS）］。

● 拓展部分：这一部分是对区块链能力的延伸，侧链、链下、多链等通过外部拓展，使区块链不仅具有单一的对内交互治理的能力，同时也可以对外部环境和其他链进行操作。内部拓展主要在区块链内部模块上增加功能，以方便地拓展到不同的实际场景之中。

除了以上六个主要部分之外，还有两个额外部分：实用组件与治理。

● 实用组件中，利用现代密码学方法，搭配区块链共识机制的设计，保障整体区块链的隐私性和安全性。在同一区块链中，如何更好地平衡安全性与效率，需在这一部分中进行考量。

● 通过贯通层级的治理体系设计，能更好地防止区块链本身出现漏洞，也能随时监控区块链网络中不法节点的恶意行为。同时，在区块链应用于具体场景时，治理体系也能向外部应用场景反馈当前的操作是否存在安全性问题。

通过各部分之间的协作，区块链不仅可以独立地作为一项具体应用服务，也可以作为综合服务中的一个组件，具有保障整体服务的隐私性和安全性等特点，拓展了区块链技术应用落地的广度。