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区块链和分布式账本技术(上)

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区块链与分布式账本技术(上)

区块链是一种分布式账本技术,但并不完全等同于分布式账本技术。两者有什么区别?作者Brent Xu通过对Ethereum、Hyperledger Fabric和R3 Corda的比较说明了这个问题,有助于我们了解和分布式ledger技术。

与分布式账本技术(如Hyperledger Fabric或R3 Corda)相比,以太坊区块链既有相似之处,也有不同之处。在合理评估区块链和分布式账本技术平台对企业的价值时,有必要系统梳理其核心功能和特点。由于区块链起源于密码学和数据配置原理,有些功能已经在协同数据库系统中得到了很好的应用,而有些功能只能在真正的区块链技术中实现。

在本文中,我们将评估企业平台(包括以太坊、Hyperledger Fabric和R3 Corda)的基本业务功能,包括软件如何获得其影响以及整个系统如何作为一个整体进行优化,无论是通过传统的分布式系统还是区块链系统。

我们将特别关注三个关键功能:

数据协调——系统中的信息和信任如何更好地在利益相关者之间分配和分布;密码经济的内部激励层——如何构建系统机制,使不同的利益相关者和用户基于经济激励,如博弈论、机制设计等,保证系统的有效运行;数字资产整合——系统如何整合到数字商品经济中,这被称为代币经济学。区块链的主要目标:企业想通过这项技术实现什么?

像以太坊这样的区块链和其他分布式图书技术类似,目标也类似。但是,很难知道企业想用区块链技术达到什么样的目标,就像90年代互联网刚诞生的时候,企业不知道如何使用这个强大的工具。类似于现在的情况,目前我们都知道区块链技术可以实现很多功能,但是如何将这些功能结构化为业务逻辑,还需要对其底层功能做进一步的了解和评估。

有三个主要的评价方面:数据处理和协调、可信和不可改变的记录以及资产的数字化。

这三个维度足以涵盖区块链的主要用途,同时允许将这些功能进一步推广到其他商业业务场景。通过这三个方面的讨论,我们可以揭示实体企业使用这种技术背后的逻辑。

有效处理和协调信息

如果唯一的目的是改进分布式系统设计或数据库协调,那么区块链就没有必要了。在传统宣传中,区块链是基于技术来推动平台中的数据传输,从而实现更好的数据协调和分布式共识机制。

虽然有用,但这些必需功能特性的重要部分也可以通过更好地协调中央数据库或分布式系统的设计来优化。在评估中,需要确定平台和协议试图优化现有数据协调功能和实现新区块链功能的程度。区块链不仅适用于更高级的数据协调。

和不可变/可信的产品交易记录。

关于我们为什么需要区块链的原始论文围绕着“数字信任”的概念。正如ConsenSys的Andrew Keys所说,“互联网导致信息的数字化,而区块链导致信任和协议的数字化。”

这个论点体现了区块链希望达到的精神,同时也为我们的社会和商业提供了另一种方式。额外的变量将是价值的数字化。当信任价值锚定在系统中时,一些联盟结构和激励机制会影响和激励系统内的正确行为,从而形成一个强大的平台。

在设计制度时,不可变(immutable)常被用作信任的代名词,即因为制度是不可变的,所以人们相信制度不可变的机制能保证坏事会受到惩罚。在我们的平台协议评估中,重要的是评估可信系统实现背后的机制,以确保商业模式机制(通过密码经济学进一步探索)将有利于平台用户。

资产的数字化

并且商品资产的数字化被认为是大多数区块链或分布式账本技术的主要目标。如果一个企业正在尝试将其资产数字化,分布式图书的数据库协调可以提供一些功能,但要考虑这些数字产品的可用性。

由于数据库协调本质上是通过传统的软件模式集中或分布在一个或多个交易组中,数字化水平可能会受到数字化平台提供的自由度的限制。

虽然数字商品的概念听起来是一个简单的过程,但我们不得不围绕房产的数字化,在经济动机和经济推理的不同方面,甚至是人的注意力和电,重新考虑哪一个平台负责数字化,哪一个供应商平台有“供应商锁定”度,我们依赖哪一个管理平台。

记录和注册(如权证系统和供应链)也可以通过分布式账本系统来实现,但如果我们依靠封闭的专有系统,数字资产和经济激励层之间的交互水平相当有限,传播到数字生态系统或市场时会受到严重阻碍。利用开放市场提供的自由市场体系,可以促进数字生态系统的发展。

评估数据协调特征数据库协调:特征

当深入分析这些平台的功能特性,如不变性、安全性、可扩展性、可管理性和性能时,我们可以通过了解建筑架构的基础来了解更多信息。

分布式系统中有许多数据协调工具。一个重要的例子就是Hadoop及其生态系统集成工具如Spark、Hive和Zookeeper。对这些产品的依赖显示了分布式系统工具和协议的大量集成。

更多的相似之处可以在协议中显示。例如,Tendermint和BPFT共识引擎被设计成具有与Apache Zookeeper和其他工具相似的功能。在国内,也有沿着事件排序数据库方向发展的研究,它可以从一个协调的数据共享系统中复制各种所需的功能。

通过评估Apache Kafka和数据流服务如何在企业环境中实现高水平的吞吐量,我们可以根据对这些数据库的协调和优化的依赖程度的不同,来区分区块链和分布式总账之间的功能差异。

包括Plasma在内的以太坊实现正在使用MapReduce等工具来增强UTXO和基于帐户的模型上的一些映射功能,同时还将组件减少到Merkle proof,尽管协议的基本层仍然依赖于以太坊区块链。通过了解这些细节,我们可以进一步了解如何最好地评估这些软件平台的技术特征。

数据协调:平台比较

(1)IBM织物

该平台通过对Fabric架构的深入理解,创建复杂的开发环境,专注于软件架构的详细配置,以实现卓越的吞吐量,从而在分布式节点环境中实现最佳性能。客户和分布式背书节点网络之间的链码移动,以及满足批准策略的交易机制和收据传输在封闭系统中是有效的。

Gossip协议在专用通道中传播事务,允许协调大型数据集。虽然基础设施是强大和有能力的,但在考虑如何设计允许多边协调结构的架构的过程中,我们应该考虑一个无法管理的网络最终存在所涉及的因素。

图2: Hyperledger结构架构

该图显示了结构的一些体系结构配置,以及如何将组件组织到一个专为高级信息处理和最大事务吞吐量而设计的系统中。

主要思想是渠道为平台内的移动交易提供机会。在查看架构时,OSN(订购服务节点)的功能用于记录Apache Kafka交易订购功能。在数据流生态系统中,Kafka是一个强大的工具,它具有将各种交易指令附加到单独的Kafka集群中,并最终进行分区的功能。

在这种设置中,数据可以分布在集群中以形成分布式存储平台,该平台可以记录数据结构,该数据结构被称为“块”或块上的Blob,或者有时被记录在“状态”的结构定义和值存储配置中。这个软件框架中公认的是,这个生态系统中的所有参与者和数据结构都是本地的,因为他们主要与这个软件生态系统中的其他用户一起工作。

图3:阿帕奇卡夫卡

虽然要认识到hash的配置并没有遵循从比特币或者以太坊到区块链系统关联的原始架构设计,但实际上Fabric采用了分布式账本的子结构来部署一些hash关联的数据存储。

尽管数据二进制大对象被成批处理,并经历交付事件以最终创建事务散列链接,但必须理解,该过程不一定将数据转换成系统状态的修改。相反,这些块是以这样一种方式配置的,即信息存储在具有不同散列实例的数据库类型结构中。

在Fabric生态系统中,交付事件被称为块,而链代码通过部署事件最终保护排序服务结构的链接部分中的数据。系统的数据结构和模块配置可以允许分布式数据库架构的预期事务吞吐量,尽管应该承认,资产代码的协调仍然是一个尚未完全解决的挑战。织物生态系统作为一种资产和价值,不一定有可以在账簿中协调的数字表达。

(2)R3 Corda

R3 Corda宣称不是要建立一个区块链环境,而是一个分布式数据库,通过各种形式的结构重构来构建。它主要用于银行和其他机构的流程系统。该平台大量借鉴了比特币交易中使用的UTXO模型,其中状态由一系列输入和输出定义,输入的不同重新配置可以决定输出的状态。

R3 Corda架构框架依赖于名为公证人子模块的节点结构,有助于保持其他平台中验证者结构的网络有效性,这种结构具有抽象一致性的功能。节点由连接到数据结构的关系数据库组成,允许使用SQL进行查询。交易受制于子协议。

这些过程相当于IBM Fabric中的通道架构,只有参与交易的各方才能访问信息。类被转换成称为纤程或协同例程的状态机。该架构与子流进行通信,并与平台范围内具有预定义功能的流库进行交互。此外,在Corda中有一个独立的身份层,允许在整个网络中进行不同级别的访问控制。

R3 Corda公开表示不打算成为区块链,因为考虑到将分布式数据库的概念重新配置为分布式数据库确实非常依赖传统的数据库系统。虽然系统是围绕新的数据结构和不同的分布式系统组织形式来构建的,但是平台确实具有数据分发的功能,并且找到了优化数据分发系统功能的各种方法。

应当记住,由于该系统仅限于特定架构内的数据协调,与实际区块链系统的集成已经被牺牲,因为在最初的设计中没有实现模块化和互操作性。

图4: R3 Corda工作流程

(3)以太坊

以太坊生态系统由私有链和公有链生态系统组成。公链不具备数据协同环境中描述的吞吐量和数据处理能力,因此不应该根据这些能力进行评估。在评价以太坊这方面的时候,最有意义的就是综合以太坊私链的网络拓扑的不同细微差别。

以太坊黄皮书颁布了以太坊的规范和代码库的技术细节。由于严格遵守这个协议,以太坊的分支和联盟的实现方案确实和原来的技术基础差不多。事实上,无论在工作证明(Proof of Work,POW)、权限证明(Proof Authority,PoW)还是利益证明(Proof Stake,PoS)的实现中,相同的规范都是连续的,因为协议被视为相同以太坊虚拟机(Ethereum Virtual Machine,EVM)规范的后代。

改进的架构仍然指定与原始EVM对齐。像Quorum这样的平台的关键变化包括改变共识机制,修改全局根状态以适应私有和公共状态,Patricia Merkle的尝试和处理私有事务的附加模块。

这种架构允许软件维护来自原始以太坊配置的系统和数据结构,同时通过改进实现更高的事务吞吐量。除了Quorum提供的改进的数据事务优化,通过Plasma、Truebit和Cosmos等工具协调和集成公共以太坊环境的功能为协议提供了额外的可扩展性。

数据库管理工具(如MapReduce和抽象重写系统)将通过Casper中的Plasma和consensus等工具的技术评估在以太坊中实现。在Plasma系统中,MapReduce是bitmaps-UTXO承诺结构的一个组件,它集成了基于帐户的系统的协调和多个设置。

通过将防欺诈机制设计与富达债券激励结构相结合,并利用根链、血浆链和子链之间的相互作用,精心规划的交易处理范式有助于满足阻止扣缴和大规模提款面之间的动态情况。

它还允许使用来自Casper或Truebit系统的机制来填充更多的加密经济结构,以便根据空间中普遍存在的数据可用性问题来反映擦除编码中使用的概念。对于多连接架构,以太坊将能够将分布式数据库系统的数据库协调和吞吐量功能与实际区块链的公共链兼容功能结合起来。

数据库协调:结论

关于数据库协调能力的一个可行结论是,由于依赖于传统的数据库和分布式系统软件架构,IBM构建了基于整体单一设计和大量资源密集型流程的Fabric,IBM拥有优秀的数据库管理工具集。

R3 Corda还在进一步定义其功能,同时为银行和金融机构提供多种协调服务,私下重新配置比特币协议中的细微差别。虽然以太坊是为了公链的兼容性而设计的,不具备IBM Fabric原有的数据库处理能力,但相比Fabric,在企业案例中具有良好的可用性和可扩展性。

遵循基于unix概念的模块化设计,以太坊和互补客户的私有实例可以作为大规模系统的构建模块。与以太坊相关的代码库被设计成可与Fabric等数据库平台的事务吞吐量功能相媲美,同时允许Corda和Fabric中不存在的功能,但也可以跨平台探索互补关系。通过对后续因素的评估,可以进一步阐明主要的区别因素。

—未完待续—

作者:布伦特徐

原地址:media.consensys.net

译者:由蓝狐笔记社区的“安东尼”翻译

本文由@蓝狐笔记社区“安东尼”翻译发布,人人都是产品经理。未经许可,禁止复制。

题目来自Pixabay,基于CC0协议。

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