Page 114 - 《软件学报》2026年第1期

何嘉昊 等: 国产区块链软件发展趋势与核心技术分析 111

之间的数据流通、业务协同和价值传递, 打破区块链之间的孤岛效应, 推动区块链技术在更广泛的领域和场景中
应用和发展. 目前接入星火链网的区块链软件包括: 蜀信链 [55] 、桂链 [56] 等.
见解 3: 成熟技术平台、公共基础设施的战略重要性以及跨链互操作性在推动区块链发展时发挥着关键
作用.

3 国产区块链软件具有哪些核心技术?
本节, 我们将数据层、网络层、共识层、合约层、应用层以及其他技术这 6 个层次对具有详细技术信息的
39 个高质量国产区块链软件所使用的技术进行统计与分析, 图 7 展示了 6 个层次的具体信息.

二层扩展 可扩展性技术 隐私保护 跨链技术 Tendermint PoS PoW …
其他技术 共识层

NFT BaaS DApp … 节点通信机制 传播机制 验证机制
应用层 网络层

编程语言 运行环境 数据结构 底层数据库 哈希算法 加密算法
合约层 数据层
图 7 区块链软件技术分析层次

值得注意的是, 在统计区块链软件在不同层次所使用的技术时, 可能会出现大于或小于 39 的情况. 前者是因
为一个区块链软件可能采用了多种技术, 如蚂蚁链 [57] 同时使用了 Merkle 树和 MPT (Merkle patricia trie) [44] 两种数
据结构. 后者是因为部分区块链软件的官网或技术文档中没有具体介绍所使用的技术, 如部分区块链软件仅声明
其使用了对称加密算法, 但并未具体说明是哪种算法.
3.1 数据层
区块链技术是一种去中心化的分布式账本系统, 通过共识算法确保数据的安全和透明性. 其核心是数据层, 这
是整个区块链系统的基础, 负责存储和管理区块链中的交易记录和状态信息. 数据层的有效运行依赖于 3 大关键
概念: 数据结构、数据库和加密算法. 数据结构决定了数据的组织和访问模式, 数据库则负责保存和管理这些数
据, 而加密算法则确保数据的安全性和隐私性. 在区块链软件中, 统计分析这些技术的使用情况和效率对于理解系
统性能、优化资源管理、提升安全性具有重要意义. 这种分析有助于发现潜在的优化点, 提升区块链应用的整体
表现和安全保障.
3.1.1 数据结构
区块链软件数据层的数据结构主要涉及区块链底层的区块和交易的存储方式, 例如比特币中用于验证交易
的 Merkle 树、以太坊中管理账户状态和交易的 MPT, 以及星火链中用于组织交易的 DAG (directed acyclic graph).
Merkle 树作为一种数据结构, 能够快速验证交易的存在性和正确性, 已在比特币中得到了广泛应用. 随着智能
合约的引入, 以太坊迅速发展, 并采用了一种名为 MPT 的数据结构. MPT 结合了 Merkle 树和 Patricia 树的优点,
更高效地处理和存储账户状态等信息. 与 MPT 和 Merkle 树不同, DAG 是一种专门用于区块存储的数据结构. 在
DAG 结构中, 每个新的数据单元可以指向多个之前的数据单元, 这在处理高并发交易时具有显著优势. 然而,
DAG 也面临数据确认规则复杂和安全性验证难度大的挑战. 我们按照时间顺序对不同区块链软件数据层的数据
结构进行了统计与分析, 结果如图 8 所示.
现象 10: 目前大多数国产区块链软件 (共 24 个) 在数据层中采用 Merkle 树, 仅有少量软件 (不超过 10 个) 采
用 MPT 和 DAG 两种数据结构. 产生这一现象的原因主要包括以下几点: 1) 技术成熟度: Merkle 树技术简单易懂,
易于实现, 且具有较高的技术成熟度; 2) 适用性: Merkle 树完全能够满足大多数常见区块链应用的需求, 如验证交