前言：區(qū)塊鏈是一種分布式賬本的技術(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 通過比較以太坊、Hyperledger Fabric和R3 Corda來闡述這個問題，對于我們認識區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)有幫助。本文來源于media.consensys.net,由藍狐筆記社群“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。在對區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)平臺及其帶給企業(yè)的價值進行合理評估時，對其核心功能和特性進行系統(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)中才能實現(xiàn)。

在本文中，我們將評估面向企業(yè)平臺（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系統(tǒng)是如何整體優(yōu)化的，無論它是通過傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)還是通過區(qū)塊鏈系統(tǒng)。

特別是，我們將重點關(guān)注三個關(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)濟內(nèi)部激勵層 - 系統(tǒng)機制如何構(gòu)建，以便不同的利益相關(guān)者和用戶基于經(jīng)濟激勵來確保系統(tǒng)的有效運行，例如博弈論和機制設(shè)計。

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

區(qū)塊鏈的主要目標：企業(yè)想通過這項技術(shù)實現(xiàn)什么目標？

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。然而想知道企業(yè)希望利用區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)什么樣的目標很難，就像20世紀90年代的互聯(lián)網(wǎng)剛剛誕生時一樣，當(dāng)時企業(yè)也不知道如何使用這種強大的工具。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)邏輯上還需要進一步了解和評估其底層功能。

有三個主要的評估維度：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，同時允許將這些功能進一步外推到其他商業(yè)業(yè)務(wù)場景中。通過這三個方面的討論，可以揭示實體企業(yè)使用該技術(shù)的背后邏輯。

有效處理及協(xié)調(diào)信息

如果以改進分布式系統(tǒng)設(shè)計或數(shù)據(jù)庫協(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)塊鏈是基于技術(shù)促進平臺中數(shù)據(jù)傳輸，達到更好的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和分布式共識機制。

雖然有用，但這些所需功能特性的重要部分也可通過更好協(xié)調(diào)中央數(shù)據(jù)庫或分布式系統(tǒng)設(shè)計進行優(yōu)化。在評估當(dāng)中，有必要確定平臺和協(xié)議試圖優(yōu)化現(xiàn)有數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)功能與實施新的區(qū)塊鏈功能程度。區(qū)塊鏈不僅只適用于更高級的數(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。如ConsenSys的Andrew Keys所說“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。”

這個論點體現(xiàn)了區(qū)塊鏈希望實現(xiàn)的精神，同時為我們的社會及商業(yè)提供了另一條路。額外的變量將是價值的數(shù)字化。當(dāng)信任價值被錨定到系統(tǒng)時，某些聯(lián)盟結(jié)構(gòu)和激勵機制將影響和激勵系統(tǒng)內(nèi)的正確行為，從而形成強大的平臺。

在設(shè)計一個系統(tǒng)時，不可更改（不變性）常常被用作信任的同義詞，即因為系統(tǒng)是不可變的，所以人們相信系統(tǒng)不變性機制能確保做壞事會受到懲罰。在我們的平臺協(xié)議評估中，重要的是要評估可信系統(tǒng)實施背后的機制，以確保商業(yè)模式機制（通過密碼經(jīng)濟學(xué)進一步探索）會對平臺用戶有益。

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。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)庫協(xié)調(diào)實質(zhì)上是集中運行或通過傳統(tǒng)軟件模式分布在一個或多個交易小組之間，因此數(shù)字化水平可能會受限于數(shù)字化平臺提供的自由度。

雖然數(shù)字化商品的概念聽起來像一個簡單的過程，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)濟激勵動力和經(jīng)濟推理的不同方面，我們要重新考慮，哪個平臺負責(zé)數(shù)字化，哪個供應(yīng)商平臺在哪種情況下出現(xiàn)“供應(yīng)商鎖定”程度以及對哪個管理平臺的依賴。

記錄和注冊管理機構(gòu)（如權(quán)證系統(tǒng)和供應(yīng)鏈）也可以通過分布式賬本系統(tǒng)實現(xiàn)，但如果依賴封閉的專有系統(tǒng)，數(shù)字資產(chǎn)與經(jīng)濟激勵層的互動水平相當(dāng)有限，并且在擴散到數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)或市場時會嚴重受阻。利用開放市場提供的自由市場系統(tǒng)對于在不斷發(fā)展的數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)中起促進作用。

評估數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)特性

數(shù)據(jù)庫協(xié)調(diào)：特征

當(dāng)深入分析了這些平臺的功能特性時，如不可變性，安全性，可擴展性，可管理性和性能，但通過了解構(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。

進一步的相似性可以在協(xié)議中顯示出來，例如Tendermint，BPFT共識引擎被設(shè)計為具有與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。

通過評估Apache Kafka及數(shù)據(jù)流服務(wù)如何在企業(yè)環(huán)境中實現(xiàn)高水平吞吐量，我們可以根據(jù)對這些數(shù)據(jù)庫協(xié)調(diào)和優(yōu)化的不同級別的依賴關(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)的以太坊實現(xiàn)正在利用像MapReduce這樣的工具來增強UTXO和基于賬戶的模型之上的某些映射功能，同時也將組件減少到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。通過了解這些細節(jié)，可以進一步了解如何最好地評估這些軟件平臺的技術(shù)特性。

數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)：平臺比較

IBM Fabric

通過深入了解Fabric體系結(jié)構(gòu)，該平臺創(chuàng)建了一個復(fù)雜的開發(fā)環(huán)境，專注于軟件體系結(jié)構(gòu)的詳細配置實現(xiàn)出色的吞吐量，從而在分布式節(jié)點環(huán)境中實現(xiàn)最佳性能。客戶端和分布式背書節(jié)點網(wǎng)絡(luò)之間的鏈碼的移動，以及滿足認可政策的交易機制和收據(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)施強大且有能力，但在思考如何設(shè)計架構(gòu)以允許多邊協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的過程中，要考慮最終可能存在一個難以管理的網(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信息處理和最大交易吞吐量而設(shè)計的系統(tǒng)中。

主要思想是渠道提供了在平臺內(nèi)移動交易的機會。在查看體系結(jié)構(gòu)時，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是一個功能強大的工具，具有將各種交易排序附加到單獨的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平臺，該分布式存儲平臺可以記錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，影射在區(qū)塊上或有時記錄在“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)，價值儲存配置。在此軟件框架中承認的是，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，因為它們主要與該軟件生態(tài)系統(tǒng)中的其他用戶一起工作。

圖3：Apache Kafka

盡管應(yīng)該認識到哈希的配置并不遵循與來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，但實際上Fabric采用了分布式帳本的子結(jié)構(gòu)來部署某些哈希鏈接的數(shù)據(jù)存儲。

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，此過程不一定會將數(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在具有不同散列實例的數(shù)據(jù)庫類型結(jié)構(gòu)中。

在Fabric生態(tài)系統(tǒng)中，交付事件稱為塊，而鏈代碼通過部署事件最終將數(shù)據(jù)保護在排序服務(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)庫體系結(jié)構(gòu)預(yù)期的交易吞吐量，盡管應(yīng)該承認，資產(chǎn)代碼協(xié)調(diào)仍然是一個尚未完全解決的挑戰(zhàn)，作為資產(chǎn)和價值的Fabric生態(tài)系統(tǒng)不一定具有可以在賬簿中進行協(xié)調(diào)的數(shù)字表達。

R3 Corda

R3 Corda聲稱不建立區(qū)塊鏈的環(huán)境之上，而是一個分布式的數(shù)據(jù)庫，利用各種形式的結(jié)構(gòu)重新配置來構(gòu)建，它主要由銀行和其他機構(gòu)用于其流程的系統(tǒng)。該平臺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)點結(jié)構(gòu)，該架構(gòu)有助于保持其他平臺中驗證器結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有效性，該結(jié)構(gòu)有抽象共識功能。節(jié)點由附加在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的關(guān)系數(shù)據(jù)庫組成，允許使用SQL進行查詢。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)的各方才能訪問信息。類經(jīng)過轉(zhuǎn)換，變成稱為Fibers或協(xié)同例程的狀態(tài)機。該體系結(jié)構(gòu)與子流進行通信，并與在平臺范圍內(nèi)具有預(yù)定義功能的流庫進行交互。此外，Corda內(nèi)還有一個自包含的身份層，允許在整個網(wǎng)絡(luò)中進行不同程度的訪問控制。

R3 Corda公開聲明不打算成為區(qū)塊鏈，因為考慮到將分布式數(shù)據(jù)庫的概念重新配置到分布式數(shù)據(jù)庫確實非常依賴傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(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)成進行架構(gòu)，但該平臺確實具有數(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)計中實施，所以已經(jīng)犧牲了與實際區(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)這些能力進行評估。在評估以太坊的這一方面時，最有意義的是綜合以太坊私有鏈的網(wǎng)絡(luò)拓撲的不同細微差別。

以太坊黃皮書頒布了關(guān)于以太坊的規(guī)范以及代碼庫的技術(shù)細節(jié)。由于嚴格遵守此協(xié)議，以太坊的分支以及聯(lián)盟實施方案確實與原有的技術(shù)基礎(chǔ)相類似。事實上，無論是在工作證明（Proof of Work, PoW ），權(quán)威證明（Proof of Authority）或利益證明（Proof of Stake, PoS）實施方面，相同的規(guī)范都是連續(xù)的，因為協(xié)議被認為是相同的以太坊虛擬機（EVM）規(guī)范的后代。

改進的體系結(jié)構(gòu)仍然指定與原始EVM對齊。像Quorum這樣的平臺的關(guān)鍵變化包括改變共識機制，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)允許該軟件從原來的以太坊配置中維護系統(tǒng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時通過改進實現(xiàn)更高的交易吞吐量。除了Quorum提供的改進的數(shù)據(jù)交易優(yōu)化之外，通過諸如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展性。

通過對Plasma等工具的技術(shù)評估以及在Casper中獲得一致意見的形式，數(shù)據(jù)庫管理工具（如MapReduce和Abstract Rewrite Systems）將在Ethereum中實施。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。

通過結(jié)合防欺詐機制設(shè)計（Fraud-proof mechanism designs）和權(quán)益激勵結(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之間的動態(tài)。

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

數(shù)據(jù)庫協(xié)調(diào)：結(jié)論

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

R3 Corda仍在進一步定義其功能，同時為銀行和金融機構(gòu)提供多種協(xié)調(diào)服務(wù)，對比特幣協(xié)議中的細微差別進行私人重新配置。以太坊雖然設(shè)計用于公有鏈的兼容性，它沒有IBM Fabric的原始數(shù)據(jù)庫處理能力，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，以太坊和互補客戶的私人實例可以作為構(gòu)建大型系統(tǒng)的構(gòu)件。與Ethereum相關(guān)的代碼庫旨在與Fabric等數(shù)據(jù)庫平臺的事務(wù)吞吐量功能相媲美，同時允許Corda和Fabric中不存在的功能，但互補關(guān)系也可跨平臺進行探索。主要的區(qū)分因素可能會從后續(xù)因素的評估中進一步闡明。

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