区块链（BlockChain）以太坊系统架构简介

本章的主要内容是为大家介绍一下以太坊的系统架构。

根据以太坊白皮书的描述，以太坊系统架构图如下所示：

 

 

        如图所示，以太坊系统架构大体上分为8层，由底层到应用层依次为存储层、数据层、网络层、协议层、共识层、激励层、合约层、应用层。

        每个层级的主要功能：

        （1）存储层：用于存储以太坊系统运行过程中产生的区块链元数据和系统日志。区块链元数据采用 LevelDB 数据库存储，系统日志由文件系统存储。

       （2）数据层：数据层是区块链的核心，主要处理以太坊交易中的各类数据，完成数据的编码、解码，将数据打包成区块，将区块拼接成链式结构，处理区块数据签名并添加时间戳印记，将交易数据构建成 Merkle 树，并计算 Merkle 树根节点的 hash 值等。

      （3）网络层：主要实现网络节点的连接和通讯，又称点对点技术（P2P）。

      （4）协议层：以太坊提供的供系统各模块相互调用的协议支持，主要有 HTTP、RPC协议、LES、ETH 协议、Whipser 协议等。
                以太坊基于 HTTP Client 实现了对 HTTP 的支持，实现了 GET、POST 等 HTTP 方法。
                外部程序通过 JSON RPC 调用以太坊的 API 时需通过 RPC (远程过程调用) 协议。
                Whisper 协议用于 DApp 间通信。
                LES 的全称是轻量级以太坊子协议(Light Ethereum Sub-protocol)，允许以太坊节点同步获取区块时仅下载区块的头部，在需要时再获取区块的其他部分。

      （5）共识层：主要实现全网所有节点对交易和数据达成一致，防范拜占庭攻击、女巫攻击、51%攻击等共识攻击，其算法称为共识机制。共识机制是区块链的核心技术，它决定了有谁来出块，出块权选择方案将影响整个系统的安全与稳定。常用的共识机制有POW（Proof of work）工作量证明、POS（Proof of stake）权益证明等。

      （6）激励层：激励层主要是为了实现代币的发行和分配，采用经济利益来规范整个系统正常循环发展。（注：私有链不需要激励机制）

      （7）合约层：智能合约是运行在以太坊虚拟机上代码的统称。智能合约的开发一般采用 Solidity 编程语言，编译成功后部署到 EVM 上运行执行。

      （8）应用层：基于以太坊系统开发应用产品，根据不同场景开发相应的应用，是开发者主要的工作区。

       总结：从以太坊源码分析来看，以太坊系统架构可以分成8个层级，每个层级直接是有依赖关系的，最终形成一套完整的系统。以太坊是开源的，大家可以下载源码查看，学习里面的技术。也可以依赖以太坊系统，搭建自己的应用系统，比如产品溯源、身份认证、权限认证等。

       以太坊官网：https://ethereum.org
       以太坊源码：https://github.com/ethereum/go-ethereum
       以太坊中国社区：https://ethfans.org