1.4.1　基础协议

区块链是建立在可信存储机制、点对点网络、共识算法、安全机制、智能合约等基础技术之上的分布式系统，基础协议主要是实现区块链基础功能的组件，包括数据结构与账户体系、网络通信、共识算法、安全体系、智能合约。

1）数据结构与账户体系

根据数据类型和技术架构的不同，区块链底层的存储模型也各有所异。底层的存储涵盖区块数据结构与组织形式、账户体系及账本数据组织形式。其中，区块数据结构往往大同小异，分为包含一系列校验哈希值的区块头及包含交易的区块体，而区块数据组织形式却各不相同，从最开始的块链式逐步发展到树、图等复杂模式。除基础的区块数据结构与组织形式之外，账户体系也是区块链底层一种重要的数据结构，常见的有比特币的UTXO模型及以太坊的账户余额模型。除基础的区块数据结构与组织形式、账户体系之外，能支撑复杂业务的区块链平台往往还涉及账本数据组织形式，账本数据需要通过特殊的组织形式如默克尔树，进行组织和存储，以便快速校验数据的正确性。

2）网络通信

网络通信包含P2P网络、区块链网络模型、区块链网络协议。区块链网络是典型的P2P网络，涵盖节点验证、节点发现、数据收发等功能。随着区块链架构的复杂化，逐渐演变出验证节点、SPV节点等节点类型，形成相应的分层区块链网络模型。同时，针对网络节点自发现、大规模组网等需求，区块链网络相应适配了各种不同的网络协议，如Gossip、Whisper、Libp2p等。

3）共识算法

共识算法是用于保证分布式系统一致性的算法。区块链是典型的分布式系统，所有节点都独立完成数据计算和存储，需要共识算法来确保各节点的一致性。这里的一致性可以是交易顺序一致性、账本一致性、节点状态一致性等。共识算法往往由传统分布式一致性算法演变而来，如RAFT、PBFT等，也有针对区块链架构提出的典型共识算法，如PoW、PoS、DPoS等，随着区块链技术的不断发展，新型共识算法不断被提出，如Casper、Algorand、Hotstuff等。

4）安全体系

区块链系统有着很高的安全性要求，所涉及的身份认证、节点连接、通信传输、数据存储等方面都需要相应的核心安全技术；同时对隐私性有一定的要求，可以概括为身份隐私保护技术和数据隐私保护技术。其中，核心安全技术涵盖哈希算法、数字签名、密钥协商、对称加密及PKI证书体系，身份隐私保护技术包括盲签名、环签名、群签名等；数据隐私保护技术涉及账本隔离、账本加密、密态计算与验证等多种机制。

5）智能合约

智能合约是区块链业务逻辑的载体，完成编译部署后，可按照智能合约预设的条件和逻辑完成业务执行。智能合约包含承载区块链业务逻辑的智能合约脚本、智能合约执行引擎及分布式应用。