前言：區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式賬本的技術(shù)，但它又不完全等同于分布式賬本技術(shù)。它們有什么區(qū)別？本文作者Brent Xu 通過(guò)比較以太坊、Hyperledger Fabric和R3 Corda來(lái)闡述這個(gè)問(wèn)題，對(duì)于我們認(rèn)識(shí)區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)有幫助。本文來(lái)源于media.consensys.net,由藍(lán)狐筆記社群“Anthony”翻譯。

與分布式賬本技術(shù)（如Hyperledger Fabric或R3 Corda）相比，以太坊區(qū)塊鏈保持了相似性但也有差異。在對(duì)區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)平臺(tái)及其帶給企業(yè)的價(jià)值進(jìn)行合理評(píng)估時(shí)，對(duì)其核心功能和特性進(jìn)行系統(tǒng)梳理是很有必要的。 由于區(qū)塊鏈源于密碼學(xué)和數(shù)據(jù)配置原則，某些功能在協(xié)同數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用，而其他一些功能只有在真正的區(qū)塊鏈技術(shù)中才能實(shí)現(xiàn)。

在本文中，我們將評(píng)估面向企業(yè)平臺(tái)（包括Ethereum，Hyperledger Fabric和R3 Corda）的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)功能，包括軟件如何獲取其影響以及整個(gè)系統(tǒng)是如何整體優(yōu)化的，無(wú)論它是通過(guò)傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)還是通過(guò)區(qū)塊鏈系統(tǒng)。

特別是，我們將重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)關(guān)鍵功能：

1.數(shù)據(jù)協(xié)調(diào) - 系統(tǒng)中的信息和信任是如何更好地在利益相關(guān)者之間分發(fā)和分配

2.加密經(jīng)濟(jì)內(nèi)部激勵(lì)層 - 系統(tǒng)機(jī)制如何構(gòu)建，以便不同的利益相關(guān)者和用戶基于經(jīng)濟(jì)激勵(lì)來(lái)確保系統(tǒng)的有效運(yùn)行，例如博弈論和機(jī)制設(shè)計(jì)。

3.數(shù)字資產(chǎn)整合 – 系統(tǒng)如何融入數(shù)字商品經(jīng)濟(jì)，也就是所謂的代幣經(jīng)濟(jì)學(xué)。

區(qū)塊鏈的主要目標(biāo)：企業(yè)想通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)？

像Ethereum這樣的區(qū)塊鏈與其他分布式帳本技術(shù)類似，有著相似的目標(biāo)。然而想知道企業(yè)希望利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)什么樣的目標(biāo)很難，就像20世紀(jì)90年代的互聯(lián)網(wǎng)剛剛誕生時(shí)一樣，當(dāng)時(shí)企業(yè)也不知道如何使用這種強(qiáng)大的工具。與現(xiàn)在的情況類似，目前我們都知道區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能，但如何將這些功能架構(gòu)到商業(yè)業(yè)務(wù)邏輯上還需要進(jìn)一步了解和評(píng)估其底層功能。

有三個(gè)主要的評(píng)估維度：數(shù)據(jù)的處理和協(xié)調(diào)，可信及不可變的記錄以及資產(chǎn)的數(shù)字化。

這三大維度足以涵蓋區(qū)塊鏈的主要用途，同時(shí)允許將這些功能進(jìn)一步外推到其他商業(yè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景中。通過(guò)這三個(gè)方面的討論，可以揭示實(shí)體企業(yè)使用該技術(shù)的背后邏輯。

有效處理及協(xié)調(diào)信息

如果以改進(jìn)分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)或數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)性作為唯一目的，那么區(qū)塊鏈不一定是必需的。在傳統(tǒng)的宣傳上，區(qū)塊鏈?zhǔn)腔诩夹g(shù)促進(jìn)平臺(tái)中數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到更好的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和分布式共識(shí)機(jī)制。

雖然有用，但這些所需功能特性的重要部分也可通過(guò)更好協(xié)調(diào)中央數(shù)據(jù)庫(kù)或分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。在評(píng)估當(dāng)中，有必要確定平臺(tái)和協(xié)議試圖優(yōu)化現(xiàn)有數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)功能與實(shí)施新的區(qū)塊鏈功能程度。區(qū)塊鏈不僅只適用于更高級(jí)的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。

產(chǎn)品和交易記錄的不可變/可信記錄

關(guān)于為什么我們需要區(qū)塊鏈的原始論文圍繞著“數(shù)字化信任”的概念展開(kāi)。如ConsenSys的Andrew Keys所說(shuō)“互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)致信息數(shù)字化，而區(qū)塊鏈導(dǎo)致信任和協(xié)議的數(shù)字化。”

這個(gè)論點(diǎn)體現(xiàn)了區(qū)塊鏈希望實(shí)現(xiàn)的精神，同時(shí)為我們的社會(huì)及商業(yè)提供了另一條路。額外的變量將是價(jià)值的數(shù)字化。當(dāng)信任價(jià)值被錨定到系統(tǒng)時(shí)，某些聯(lián)盟結(jié)構(gòu)和激勵(lì)機(jī)制將影響和激勵(lì)系統(tǒng)內(nèi)的正確行為，從而形成強(qiáng)大的平臺(tái)。

在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，不可更改（不變性）常常被用作信任的同義詞，即因?yàn)橄到y(tǒng)是不可變的，所以人們相信系統(tǒng)不變性機(jī)制能確保做壞事會(huì)受到懲罰。在我們的平臺(tái)協(xié)議評(píng)估中，重要的是要評(píng)估可信系統(tǒng)實(shí)施背后的機(jī)制，以確保商業(yè)模式機(jī)制（通過(guò)密碼經(jīng)濟(jì)學(xué)進(jìn)一步探索）會(huì)對(duì)平臺(tái)用戶有益。

資產(chǎn)數(shù)字化

商品和資產(chǎn)的數(shù)字化被視為大多數(shù)區(qū)塊鏈或分布式賬本技術(shù)的主要目標(biāo)。如果企業(yè)正在嘗試資產(chǎn)數(shù)字化，分布式賬本的數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)能夠提供一些功能，但更應(yīng)該考慮這些數(shù)字產(chǎn)品的可用性。

由于數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)實(shí)質(zhì)上是集中運(yùn)行或通過(guò)傳統(tǒng)軟件模式分布在一個(gè)或多個(gè)交易小組之間，因此數(shù)字化水平可能會(huì)受限于數(shù)字化平臺(tái)提供的自由度。

雖然數(shù)字化商品的概念聽(tīng)起來(lái)像一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，但圍繞房地產(chǎn)，甚至人類注意力及電力等商品如何數(shù)字化在經(jīng)濟(jì)激勵(lì)動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)推理的不同方面，我們要重新考慮，哪個(gè)平臺(tái)負(fù)責(zé)數(shù)字化，哪個(gè)供應(yīng)商平臺(tái)在哪種情況下出現(xiàn)“供應(yīng)商鎖定”程度以及對(duì)哪個(gè)管理平臺(tái)的依賴。

記錄和注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)（如權(quán)證系統(tǒng)和供應(yīng)鏈）也可以通過(guò)分布式賬本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，但如果依賴封閉的專有系統(tǒng)，數(shù)字資產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)激勵(lì)層的互動(dòng)水平相當(dāng)有限，并且在擴(kuò)散到數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)或市場(chǎng)時(shí)會(huì)嚴(yán)重受阻。利用開(kāi)放市場(chǎng)提供的自由市場(chǎng)系統(tǒng)對(duì)于在不斷發(fā)展的數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)中起促進(jìn)作用。

評(píng)估數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)特性

數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)：特征

當(dāng)深入分析了這些平臺(tái)的功能特性時(shí)，如不可變性，安全性，可擴(kuò)展性，可管理性和性能，但通過(guò)了解構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，可以了解更多內(nèi)容。

在分布式系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)，已經(jīng)有許多工具了。其中重要的例子就是Hadoop 及其生態(tài)系統(tǒng)集成的Spark，Hive和Zookeeper等工具。對(duì)這些產(chǎn)品的依賴顯示了分布式系統(tǒng)工具和協(xié)議的大量集成。

進(jìn)一步的相似性可以在協(xié)議中顯示出來(lái)，例如Tendermint，BPFT共識(shí)引擎被設(shè)計(jì)為具有與Apache Zookeeper等工具類似的功能。在內(nèi)部，也有研究沿著事件排序數(shù)據(jù)庫(kù)的方向發(fā)展，可以從協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)中復(fù)制所需的多種功能。

通過(guò)評(píng)估Apache Kafka及數(shù)據(jù)流服務(wù)如何在企業(yè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高水平吞吐量，我們可以根據(jù)對(duì)這些數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)和優(yōu)化的不同級(jí)別的依賴關(guān)系區(qū)分區(qū)塊鏈和分布式分類賬之間的功能差異。

包括Plasma在內(nèi)的以太坊實(shí)現(xiàn)正在利用像MapReduce這樣的工具來(lái)增強(qiáng)UTXO和基于賬戶的模型之上的某些映射功能，同時(shí)也將組件減少到Merkle證明中，盡管協(xié)議的基礎(chǔ)層依然依賴以太坊區(qū)塊鏈。通過(guò)了解這些細(xì)節(jié)，可以進(jìn)一步了解如何最好地評(píng)估這些軟件平臺(tái)的技術(shù)特性。

數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)：平臺(tái)比較

IBM Fabric

通過(guò)深入了解Fabric體系結(jié)構(gòu)，該平臺(tái)創(chuàng)建了一個(gè)復(fù)雜的開(kāi)發(fā)環(huán)境，專注于軟件體系結(jié)構(gòu)的詳細(xì)配置實(shí)現(xiàn)出色的吞吐量，從而在分布式節(jié)點(diǎn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)最佳性能。客戶端和分布式背書(shū)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)之間的鏈碼的移動(dòng)，以及滿足認(rèn)可政策的交易機(jī)制和收據(jù)傳輸在封閉系統(tǒng)中是有效的。

而在專用信道內(nèi)傳播交易的Gossip 協(xié)議允許協(xié)調(diào)大型數(shù)據(jù)集。雖然基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)大且有能力，但在思考如何設(shè)計(jì)架構(gòu)以允許多邊協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，要考慮最終可能存在一個(gè)難以管理的網(wǎng)絡(luò)涉及的因素。

圖2：Hyperledger Fabric架構(gòu)

該圖展示了Fabric的一些架構(gòu)配置以及組件如何組織到為高級(jí)信息處理和最大交易吞吐量而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。

主要思想是渠道提供了在平臺(tái)內(nèi)移動(dòng)交易的機(jī)會(huì)。在查看體系結(jié)構(gòu)時(shí)，OSN（ordering service nodes）的功能用于記錄Apache Kafka交易排序的功能。在數(shù)據(jù)流生態(tài)系統(tǒng)中，Kafka是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具，具有將各種交易排序附加到單獨(dú)的Kafka集群并最終分區(qū)的功能。

這種設(shè)置中，數(shù)據(jù)能夠分布在集群中以形成分布式存儲(chǔ)平臺(tái)，該分布式存儲(chǔ)平臺(tái)可以記錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，影射在區(qū)塊上或有時(shí)記錄在“狀態(tài)”的結(jié)構(gòu)定義內(nèi)被稱為“塊”或Blob的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，價(jià)值儲(chǔ)存配置。在此軟件框架中承認(rèn)的是，該生態(tài)系統(tǒng)中的所有參與者和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是本地的，因?yàn)樗鼈冎饕c該軟件生態(tài)系統(tǒng)中的其他用戶一起工作。

圖3：Apache Kafka

盡管應(yīng)該認(rèn)識(shí)到哈希的配置并不遵循與來(lái)自比特幣或以太坊的區(qū)塊鏈系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的原始架構(gòu)設(shè)計(jì)，但實(shí)際上Fabric采用了分布式帳本的子結(jié)構(gòu)來(lái)部署某些哈希鏈接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

雖然數(shù)據(jù)blob被批量處理并經(jīng)歷交付事件以最終創(chuàng)建交易的散列鏈接，但必須了解，此過(guò)程不一定會(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)狀態(tài)的修改。相反，這些塊的配置方式是將信息存儲(chǔ)在具有不同散列實(shí)例的數(shù)據(jù)庫(kù)類型結(jié)構(gòu)中。

在Fabric生態(tài)系統(tǒng)中，交付事件稱為塊，而鏈代碼通過(guò)部署事件最終將數(shù)據(jù)保護(hù)在排序服務(wù)結(jié)構(gòu)的鏈接部分中。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和模塊的配置能夠允許分布式數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)預(yù)期的交易吞吐量，盡管應(yīng)該承認(rèn)，資產(chǎn)代碼協(xié)調(diào)仍然是一個(gè)尚未完全解決的挑戰(zhàn)，作為資產(chǎn)和價(jià)值的Fabric生態(tài)系統(tǒng)不一定具有可以在賬簿中進(jìn)行協(xié)調(diào)的數(shù)字表達(dá)。

R3 Corda

R3 Corda聲稱不建立區(qū)塊鏈的環(huán)境之上，而是一個(gè)分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用各種形式的結(jié)構(gòu)重新配置來(lái)構(gòu)建，它主要由銀行和其他機(jī)構(gòu)用于其流程的系統(tǒng)。該平臺(tái)大量借鑒了比特幣交易中使用的UTXO模型，其中狀態(tài)由一系列輸入和輸出定義，并且輸入的不同重新配置可以決定輸出的狀態(tài)。

R3 Corda架構(gòu)框架依賴于被稱為公證的子模塊的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，該架構(gòu)有助于保持其他平臺(tái)中驗(yàn)證器結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有效性，該結(jié)構(gòu)有抽象共識(shí)功能。節(jié)點(diǎn)由附加在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)組成，允許使用SQL進(jìn)行查詢。交易通信中受制于子協(xié)議。

這些流程與IBM Fabric中看到的渠道體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)，只有與交易相關(guān)的各方才能訪問(wèn)信息。類經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，變成稱為Fibers或協(xié)同例程的狀態(tài)機(jī)。該體系結(jié)構(gòu)與子流進(jìn)行通信，并與在平臺(tái)范圍內(nèi)具有預(yù)定義功能的流庫(kù)進(jìn)行交互。此外，Corda內(nèi)還有一個(gè)自包含的身份層，允許在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行不同程度的訪問(wèn)控制。

R3 Corda公開(kāi)聲明不打算成為區(qū)塊鏈，因?yàn)榭紤]到將分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的概念重新配置到分布式數(shù)據(jù)庫(kù)確實(shí)非常依賴傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。雖然系統(tǒng)圍繞新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分布式系統(tǒng)組織方式的不同構(gòu)成進(jìn)行架構(gòu)，但該平臺(tái)確實(shí)具有數(shù)據(jù)分配的功能，并找到了各種優(yōu)化數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)功能的方法。

需要記住的是，由于系統(tǒng)僅限于特定架構(gòu)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)，因此，由于模塊化和互操作性未在原始設(shè)計(jì)中實(shí)施，所以已經(jīng)犧牲了與實(shí)際區(qū)塊鏈系統(tǒng)的集成。

圖4：R3 Corda工作流程

Ethereum

以太坊生態(tài)系統(tǒng)由私有鏈和公有鏈生態(tài)系統(tǒng)組合而成。公有鏈沒(méi)有在數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)環(huán)境中描述的吞吐量和數(shù)據(jù)處理能力，因此不應(yīng)根據(jù)這些能力進(jìn)行評(píng)估。在評(píng)估以太坊的這一方面時(shí)，最有意義的是綜合以太坊私有鏈的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟煌?xì)微差別。

以太坊黃皮書(shū)頒布了關(guān)于以太坊的規(guī)范以及代碼庫(kù)的技術(shù)細(xì)節(jié)。由于嚴(yán)格遵守此協(xié)議，以太坊的分支以及聯(lián)盟實(shí)施方案確實(shí)與原有的技術(shù)基礎(chǔ)相類似。事實(shí)上，無(wú)論是在工作證明（Proof of Work, PoW ），權(quán)威證明（Proof of Authority）或利益證明（Proof of Stake, PoS）實(shí)施方面，相同的規(guī)范都是連續(xù)的，因?yàn)閰f(xié)議被認(rèn)為是相同的以太坊虛擬機(jī)（EVM）規(guī)范的后代。

改進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)仍然指定與原始EVM對(duì)齊。像Quorum這樣的平臺(tái)的關(guān)鍵變化包括改變共識(shí)機(jī)制，修改全球根狀態(tài)以適應(yīng)私有和公有狀態(tài)，Patricia Merkle嘗試以及處理私人交易的附加模塊。

該架構(gòu)允許該軟件從原來(lái)的以太坊配置中維護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過(guò)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)更高的交易吞吐量。除了Quorum提供的改進(jìn)的數(shù)據(jù)交易優(yōu)化之外，通過(guò)諸如Plasma，Truebit和Cosmos等工具協(xié)調(diào)和集成公共以太坊環(huán)境的功能為協(xié)議提供了額外的可擴(kuò)展性。

通過(guò)對(duì)Plasma等工具的技術(shù)評(píng)估以及在Casper中獲得一致意見(jiàn)的形式，數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具（如MapReduce和Abstract Rewrite Systems）將在Ethereum中實(shí)施。在Plasma體系統(tǒng)中，MapReduce是匯集基于賬戶的系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和多重設(shè)置的位圖 - UTXO承諾結(jié)構(gòu)的組成部分。

通過(guò)結(jié)合防欺詐機(jī)制設(shè)計(jì)（Fraud-proof mechanism designs）和權(quán)益激勵(lì)結(jié)構(gòu)（Fidelitybond incentive structures），利用根鏈，Plasma鏈和子鏈之間的相互作用，精心策劃的交易處理范例有助于滿足Block-withholding和Mass withdrawalsurfaces之間的動(dòng)態(tài)。

它還允許使用來(lái)自Casper或Truebit等系統(tǒng)的機(jī)制來(lái)填充更多的加密經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，以便根據(jù)空間中普遍存在的數(shù)據(jù)可用性問(wèn)題鏡像擦除編碼中使用的概念。對(duì)于多連接體系結(jié)構(gòu)，以太坊將能夠?qū)⒎植际綌?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)和吞吐量功能與實(shí)際區(qū)塊鏈的公有鏈兼容功能相結(jié)合。

數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)：結(jié)論

關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)調(diào)能力的一個(gè)可行結(jié)論是，由于依賴傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式系統(tǒng)軟件架構(gòu)，IBM基于整體單一設(shè)計(jì)和大量資源密集型過(guò)程，構(gòu)建了Fabric，IBM擁有卓越的數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具集。

R3 Corda仍在進(jìn)一步定義其功能，同時(shí)為銀行和金融機(jī)構(gòu)提供多種協(xié)調(diào)服務(wù)，對(duì)比特幣協(xié)議中的細(xì)微差別進(jìn)行私人重新配置。以太坊雖然設(shè)計(jì)用于公有鏈的兼容性，它沒(méi)有IBM Fabric的原始數(shù)據(jù)庫(kù)處理能力，但和Fabric相比，在企業(yè)案例中具有很好的可用性和可伸縮性。

遵循基于unix理念的模塊化設(shè)計(jì)，以太坊和互補(bǔ)客戶的私人實(shí)例可以作為構(gòu)建大型系統(tǒng)的構(gòu)件。與Ethereum相關(guān)的代碼庫(kù)旨在與Fabric等數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的事務(wù)吞吐量功能相媲美，同時(shí)允許Corda和Fabric中不存在的功能，但互補(bǔ)關(guān)系也可跨平臺(tái)進(jìn)行探索。主要的區(qū)分因素可能會(huì)從后續(xù)因素的評(píng)估中進(jìn)一步闡明。

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