内容大纲：

什么是区块链底层技术？

解释了区块链的基本概念，并介绍了区块链底层技术的作用

为什么要研究区块链底层技术？

分析了研究区块链底层技术的意义和优势，对区块链行业的发展趋势做出了预测

现有区块链技术存在的性能问题

具体分析了现有区块链技术在性能上存在的瓶颈和不足，如TPS等问题

区块链底层技术如何提高性能？

分析了提高区块链性能的方案和技术手段，如共识算法和拜占庭容错算法等

影响区块链安全性的因素

探究了影响区块链安全性的各种因素，如哈希算法，加密技术等

区块链底层技术如何提高安全性？

详细介绍了提高区块链安全性的方案和技巧，如哈希函数的使用，多重签名技术等

如何实现区块链底层技术的可扩展性？

引入了可扩展性的概念，探讨了如何实现区块链底层技术的可扩展性与性能之间的平衡

什么是区块链底层技术？

区块链底层技术是指支撑区块链进行数据存储、交互、验证和处理的技术，主要包括共识算法、哈希算法、加密算法等核心底层技术。

共识算法，顾名思义是为了在全网的节点之间达成共识而设计的。常见的共识算法有POW、POS、PBFT等，不同的共识算法有着各自的特点和应用场景，影响着区块链的性能和安全。

哈希算法是为了保证区块链的不篡改性和数据安全而设计的，比如我们很熟悉的SHA256算法就是其中一种，通过哈希算法可以将任意长度的数据转换为固定长度的哈希值，从而保证数据的唯一性。

加密算法主要是为了保证区块链中交互数据的安全性，涉及到对数据的加密解密，常见的加密算法有RSA、ECC等。

为什么要研究区块链底层技术？

研究区块链底层技术有以下几个优势：

首先，区块链技术的发展离不开底层技术的支持。提高底层技术的性能和安全性，可以保证区块链技术的发展方向的正确性。

其次，底层技术是构建区块链中不可替代的一环。研究底层技术可以引导开发人员正确使用底层技术和区块链进行开发。

最后，底层技术一直是工程项目的基本支柱。随着区块链的深入应用，我们需要关注的是如何在底层技术上降低成本、提高效率，从而促进区块链广泛的应用。

现有区块链技术存在的性能问题

现有区块链技术存在的性能问题主要包括以下几点：

第一，交易处理速度慢，导致过多的交易等待以及交易拥堵;

第二，系统的吞吐量瓶颈，即TPS（每秒处理事务数）过低;

第三，数据量大，数据存储成本高，并且不利于数据的快速同步;

综上，这些问题影响着区块链技术的实际应用，因此不断的迭代升级，提升区块链性能和稳定性是当务之急。

区块链底层技术如何提高性能？

为提高区块链的性能，主要需要共识算法、哈希算法以及智能合约等底层技术。

共识算法方面，可以通过对现有算法，比如加入一定程度的随机性来提高性能，比如POW算法和PBFT共用的Tendermint算法。

哈希算法方面，可以应用哈希指针来提高查询效率，减低交互成本。

另外，智能合约也是极具性能潜力的一块，如利用高效数据结构代替现有的Merkle Tree。

影响区块链安全性的因素

保证区块链安全的因素很多，其中主要包括了密码加密和哈希算法。

哈希算法是保证区块链安全中最重要的一个环节，其能够将输入的任意文本信息转化为固定长度的摘要（或者叫做哈希值、消息摘要），哈希算法有多种不同的算法设计，这些算法在数据摘要的效率、安全性等方面有不同体现。

密码学是区块链安全的另一大保障，包括非对称密码、对称密码等，应用广泛，常见的技术实现是数字签名和加密解密。

区块链底层技术如何提高安全性？

提高区块链安全性的主要手段有以下几种：

首先，加密节点间通讯。在区块链底层中，如果节点间的通讯不加密，则很容易被中间人攻击，为了防止这种情况，加密节点间通讯是一种非常有效的手段。

其次，利用哈希算法实现对数据的校验和去重。通过稳定高效的哈希算法，方便用户快速地对存储的数据进行去重等操作。

最后，多重签名技术也是一种保证区块链安全的有效手段。比如，多个私钥掌握者在某些情况下需要一起签名，以保证数据的完整性和安全性。

如何实现区块链底层技术的可扩展性？

区块链技术一直饱受可扩展性的限制，实现区块链底层技术的可扩展性主要有以下几个方案：

一是分层技术，将区块链上的智能合约和资料分层，网络拓扑，进一步增加区块链的可扩展性。

二是引入新型共识机制，新的共识机制普遍性交易签名容易，开发成本低，可扩展性强。

三是引入分片技术，分片技术能够将整个区块链网络拆分成多个碎片，以便于存储和访问，从而实现区块链的可扩展性。

通过以上介绍，我们可以看到，研究区块链底层技术可以很好地改善当前区块链技术所存在的问题，既提高了区块链的性能，也提高了区块链的安全性。可扩展性方面也受到了不同的方案研究与应用，未来会越来越好。同时我们也看到，人们在实践中对于区块链底层技术的不断挖掘和升级，为区块链的广泛应用奠定了坚实的基础。