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區塊鏈底層技術開發

  現在區塊鏈所說的“3.0階段”,實際上更多的是偏向于業務,從數據庫角度來看,現在區塊鏈底層技術有很多可以提升的余地。剛開始大家只是做一個數字貨幣,隨著合規的加入,大家可以在上面跑一些業務。

  從技術角度理解,其實區塊鏈技術就是一個特殊的分布式多活數據庫。

  區塊鏈技術具體有什么樣的演進方向?

  方向1:從專業化向通用化演進。

  現在玩以太坊和比特幣,都是為了專門目的設計的一套軟件,比特幣是專門為轉賬設計的,以太坊是轉賬+智能合約,通用方面,可以使用JAVA、C++程序,寫任何邏輯。現在區塊鏈基本是為專有系統定制的一套軟件,而不是一個通用的軟件。

  方向2:各自為政向標準化演進。

  搞區塊鏈最重要的是協議,而不是軟件,大家只要知道比特幣之間交互協議,可以使用專為比特幣設計的礦機,也可以自己寫一套東西,只要有協議就行。現在很多人做公鏈,每個公鏈都是獨立的通信協議,這就會造成鏈與鏈中間通信受到影響,可以用跨鏈機制、側鏈機制打破這些壁壘。

  方向3:產品化與模塊化不斷加強。

  現在基本上大部分數據庫模塊化做的非常好,比如希望用一種特殊的加密算法,就把這個加密的庫替換原來庫就可以,這是未來區塊鏈需要提升的地方,就是框架能夠做到更好的模塊化。

  方向4,性能與可擴展性。

  針對分片、內存計算、磁盤結構等進行優化,從單點磁盤結構到多分片對等多活架構,從而使得性能發揮到極致。這一塊需要技術上繼續突破才能實現性能的提升。

  現在區塊鏈基本還沒有一個真正的殺手項目,沒有出現哪一個業務必須用區塊鏈來完成,這樣大家都想嘗試,用區塊鏈在這塊玩一玩,在那塊玩一玩,試試醫療、試試物流、試試IoT,哪個行業真正能用區塊鏈顛覆,核心價值在哪,怎么用區塊鏈做這個事情,這些問題是未來一段時間行業里需要去回答的,這幾點暫時是薄弱環節。

  區塊鏈與數據庫相同點

  特性:共識機制、存儲機制、智能合約、分片、應用開發接口、安全。這些實際上都是區塊鏈底層老生常談的一些模塊,對應到數據庫,有沒有一些對應的點?

  共識機制。在過去數據庫架構里,所謂一致性控制都是有一個主節點,所有寫操作會被復制到另外一個存節點做高可用配置。

  不管是POW、POS所謂共識機制,真正本質是到底在一段時間之內以誰的信息為準,這個數據庫里是以主節點為主,當它掛了以后,怎么選出一個新的節點,這些都不重要,只是實現問題。

  存儲機制。在區塊鏈里,存儲說的都是鏈本身這個事,大家有興趣看一下比特幣、以太坊,除了鏈本身,還有類似于狀態存儲,比如鏈很長,可能有100GB,涉及到某個賬戶多次修改,鏈本身實際上是交易日志,記錄每一條記錄修改方式,展現形式要歸到一個數據庫里,都是要內嵌一個小型數據庫,把最終結果放到里面。

  分片。大部分區塊鏈項目里做得還不太成熟、不穩定,數據庫分片是非常成熟的東西,區塊鏈行業,由于分片之間交易很難保障,大部分區塊鏈公鏈項目很難做好的分片。

  應用開發接口。在MySQL或Oracle用SQL,無外乎寫一段應用程序,扔到系統里,別人調用。而區塊鏈技術也需要一個統一的訪問方式,才能更好實現通用化應用。

  安全機制。在數據庫里,一個表單,到底誰能讀、誰能寫,有一套定義,但在區塊鏈里,安全是行級的安全,比如在比特幣里,相當于全局可讀,只有輸入可寫的安全配置。

  從這幾塊來看,區塊鏈和數據庫的世界有很多相通之處。

  數據庫共識方式

  所有讀寫操作都是主節點,主節點會把信息傳給兩個從節點。在區塊鏈的世界,主節點是隨時跳躍的,當每一個節點自己認為自己變成主節點以后,會把一段時間之內接收到新的信息,通過區塊方式傳送給其他節點,這個傳輸過程和我們之前從主節點發送到從節點的方式基本也是很類似的。

  事務日志

  數據庫里事務日志和區塊鏈的鏈本身就是一個事情,在區塊鏈里,每一個區塊對應到數據庫,可以認為對應的就是一個日志文件。

  共識機制

  POW本質是一種自我證明的方法,就是每一個節點大家都想讓別人跟自己同步,自己想成為主節點,怎么成為主節點?POW方式是給大家很難的題自己去算,算完了以后,告訴大家算出來了,讓大家來驗證,如果驗證是對的,跟我看齊。好處是大家會把大部分時間花在計算過程當中,而對于網絡沒什么太大壓力。

  POS正好相反,POS沒有過多自我計算的過程,相當于一大屋子人都想成為主節點,大家通過某種方式進行投票,這種機制不需要自己去搞,但對網絡壓力很大,所以為什么POS也不能夠完全真正解決高性能問題,因為當節點數太多,POS效率非常低。

  DPOS,就是一屋子人選幾個代表,大家跟幾個代表看齊,從某種程度上是減少了網絡壓力。但怎么信這個代表,這個代表是不是代表廣大人民的利益,是不是靠譜,這又是一個問題。

  DAG,這跟我們一直說了POW、POS是本質的區別,不管是POS還是POW,做得都是跟我看齊的事,本質是當某一個人在一段時間之內成為一個基準,大家跟基準點看齊。

  DAG唯一能做的事情就是轉賬,DAG算法里暫時很難突破排序的問題。傳統區塊鏈鏈式結構沒有這個問題,這個節點先做加做做乘,沒關系,只要說好了,他說先加就是先加,他說先乘就是先乘,這塊是DAG網絡和傳統區塊鏈方式最大的區別。

  區塊鏈鏈式結構和數據庫日志結構是什么樣的?

  數據庫日志結構

  在一個事務里先做一個加法操作,再做乘法操作,兩個操作之間同樣有一套指針或鏈接,在數據庫的日志結構和區塊鏈結構有很多共同之處。

  區塊鏈用UTXO的形式,這個并不是最關鍵的點,UTXO只是一種協議的表示,在底層完全可以使用數據庫把它表示出來。

  典型區塊鏈賬本結構

  區塊鏈涉及到交易活動日志、數據狀態庫,在狀態庫基礎上增加索引。對應到數據庫里也是一模一樣的,包括數據庫Ctransaction、數據管理部分、索引,從結構來看,看待區塊鏈底層結構和上層數據庫結構都是非常相通的。

  區塊鏈與數據庫功能模塊對應關系

  典型區塊鏈賬本結構

  區塊鏈涉及到交易活動日志、數據狀態庫,在狀態庫基礎上增加索引。對應到數據庫里也是一模一樣的,包括數據庫Ctransaction、數據管理部分、索引,從結構來看,看待區塊鏈底層結構和上層數據庫結構都是非常相通的。

  區塊鏈與數據庫功能模塊對應關系

  而在底層技術上,我認為通過兩者的技術融合,可能會出現“去中心化數據庫”這么一種產品形態。

  對于未來區塊鏈商業模式來說,區塊鏈未來絕不僅僅被局限于交易這么一個簡單的操作,未來會是一個去中心化的協作組織。

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