區塊鏈的核心技術組成
無論是公鏈還是聯盟鏈，至少需要四個模組組成：P2P 網路協議、分散式一致性演算法(共識機制)、加密簽名演算法、賬戶與儲存模型。
1. P2P 網路協議
P2P 網路協議是所有區塊鏈的最底層模組，負責交易資料的網路傳輸和廣播、節點發現和維護。
通常我們所用的都是比特幣 P2P 網路協議模組，它遵循一定的互動原則。比如：初次連線到其他節點會被要求按照握手協議來確認狀態，在握手之後開始請求 Peer 節點的地址資料以及區塊資料。
這套 P2P 互動協議也具有自己的指令集合，指令體現在在訊息頭(Message Header) 的 命令(command)域中，這些命令為上層提供了節點發現、節點獲取、區塊頭獲取、區塊獲取等功能，這些功能都是非常底層、非常基礎的功能。如果你想要深入瞭解，可以參考比特幣開發者指南中的 Peer Discovery 的章節。
2. 分散式一致性演算法
在經典分散式計算領域，我們有 Raft 和 Paxos 演算法家族代表的非拜占庭容錯演算法，以及具有拜占庭容錯特性的 PBFT 共識演算法。
如果從技術演化的角度來看，我們可以得出一個圖，其中，區塊鏈技術把原來的分散式演算法進行了經濟學上的拓展。
(圖來自網路)
在圖中我們可以看到，計算機應用在最開始多為單點應用，高可用方便採用的是冷災備，後來發展到異地多活，這些異地多活可能採用的是負載均衡和路由技術，隨著分散式系統技術的發展，我們過渡到了 Paxos 和 Raft 為主的分散式系統。
而在區塊鏈領域，多采用 PoW 工作量證明演算法、PoS 權益證明演算法，以及 DPoS 代理權益證明演算法，以上三種是業界主流的共識演算法，這些演算法與經典分散式一致性演算法不同的是，它們融入了經濟學博弈的概念，下面我分別簡單介紹這三種共識演算法。
PoW： 通常是指在給定的約束下，求解一個特定難度的數學問題，誰解的速度快，誰就能獲得記賬權(出塊)權利。這個求解過程往往會轉換成計算問題，所以在比拼速度的情況下，也就變成了誰的計算方法更優，以及誰的裝置效能更好。
PoS： 這是一種股權證明機制，它的基本概念是你產生區塊的難度應該與你在網路裡所佔的股權(所有權佔比)成比例，它實現的核心思路是：使用你所鎖定代幣的幣齡(CoinAge)以及一個小的工作量證明，去計算一個目標值，當滿足目標值時，你將可能獲取記賬權。
DPoS： 簡單來理解就是將 PoS 共識演算法中的記賬者轉換為指定節點陣列成的小圈子，而不是所有人都可以參與記賬。這個圈子可能是 21 個節點，也有可能是 101 個節點，這一點取決於設計，只有這個圈子中的節點才能獲得記賬權。這將會極大地提高系統的吞吐量，因為更少的節點也就意味著網路和節點的可控。
3. 加密簽名演算法
在區塊鏈領域，應用得最多的是雜湊演算法。雜湊演算法具有抗碰撞性、原像不可逆、難題友好性等特徵。
其中，難題友好性正是眾多 PoW 幣種賴以存在的基礎，在比特幣中，SHA256 演算法被用作工作量證明的計算方法，也就是我們所說的挖礦演算法。
而在萊特幣身上，我們也會看到 Scrypt 演算法，該演算法與 SHA256 不同的是，需要大記憶體支援。而在其他一些幣種身上，我們也能看到基於 SHA3 演算法的挖礦演算法。以太坊使用了 Dagger-Hashimoto 演算法的改良版本，並命名為 Ethash，這是一個 IO 難解性的演算法。
當然，除了挖礦演算法，我們還會使用到 RIPEMD160 演算法，主要用於生成地址，眾多的比特幣衍生程式碼中，絕大部分都採用了比特幣的地址設計。
除了地址，我們還會使用到最核心的，也是區塊鏈 Token 系統的基石：公私鑰密碼演算法。
在比特幣大類的程式碼中，基本上使用的都是 ECDSA。ECDSA 是 ECC 與 DSA 的結合，整個簽名過程與 DSA 類似，所不一樣的是簽名中採取的演算法為 ECC(橢圓曲線函式)。
從技術上看，我們先從生成私鑰開始，其次從私鑰生成公鑰，最後從公鑰生成地址，以上每一步都是不可逆過程，也就是說無法從地址推匯出公鑰，從公鑰推導到私鑰。
圖來自《精通比特幣》一書
4. 賬戶與交易模型
從一開始的定義我們知道，僅從技術角度可以認為區塊鏈是一種分散式資料庫，那麼，多數區塊鏈到底使用了什麼型別的資料庫呢?
我在設計元界區塊鏈時，參考了多種資料庫，有 NoSQL 的 BerkelyDB、LevelDB，也有一些幣種採用基於 SQL 的 SQLite。這些作為底層的儲存設施，多以輕量級嵌入式資料庫為主，由於並不涉及區塊鏈的賬本特性，這些儲存技術與其他場合下的使用並沒有什麼不同。
區塊鏈的賬本特性，通常分為 UTXO 結構以及基於 Accout-Balance 結構的賬本結構，我們也稱為賬本模型。UTXO 是“unspent transaction input/output”的縮寫，翻譯過來就是指“未花費的交易輸入輸出”。
這個區塊鏈中 Token 轉移的一種記賬模式，每次轉移均以輸入輸出的形式出現;而在 Balance 結構中，是沒有這個模式的。
