區塊鏈與傳統數據庫技術概述

沈周科

摘要：現階段在互聯網領域區塊鏈持續“高燒”，“坊間”普遍認為區塊鏈可能與云計算、大數據、AI等共同推動經濟社會轉型升級的顛覆性技術。但人們在談論區塊鏈時往往就談到區塊鏈技術的巨大商業價值，甚至有極端的以為有區塊鏈技術就可以完全替代傳統的數據存儲技術。本文分析了區塊鏈的特點，并舉例說明了硬件層面特有的設備布局和業務場景。為相關讀者特別是IT技術人員進一步明晰區塊鏈的應用范圍提供參考。

關鍵詞：區塊鏈；分布式；互聯網金融

中圖分類號：TS896 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0228-01

1 區塊鏈背景

近幾年，隨著比特幣的興起，支持比特幣的主要技術區塊鏈也得到人們的高度重視，尤其是在銀行、貿易等領域獲得了越來越廣泛的關注。傳統IT巨頭ORACLE、IBM等也紛紛投巨資研發區塊鏈技術。歐洲七家銀行組成的數字貿易鏈協會已經建立了一個使用IBM區塊鏈的貿易融資平臺，其中五家銀行使用了IBM云平臺和區塊鏈技術。

區塊鏈（block chain）是用分布式數據庫識別、傳播和記載信息的智能化對等網絡。比特幣的開發者兼創始者日裔美國人中本聰在2008年首先提出“區塊鏈”的概念，并在2009年創立了比特幣網絡，開發出第一個區塊。區塊鏈主要有三種形式：公有鏈、私有鏈和聯盟鏈。其中公有鏈是指所有人都可讀取和發布交易和確認交易行為，所有人都能參與共識過程的區塊鏈。私有鏈指寫入權限局限在在一個個人或組織里的區塊鏈，私有鏈無法發揮區塊鏈的優勢，實際上等同于中心化的應用軟件，當前在傳統軟件技術中有廣泛應用，但在區塊鏈中沒有實際的業務應用場景。聯盟鏈面向特定的組織開放，組織內部每個個體都運行著區塊鏈節點，交易行為的確認生效需要組織確認或組織中特定比例個體的確認。現階段，常規的商業組織在區塊鏈領域的主要的精力仍然投入在聯盟鏈。

2 區塊鏈技術細節

區塊鏈的核心要點是分布式多副本和信息的不可篡改。沒錯，區塊鏈看似難以理解，本質上可以簡化理解成一個分布式數據庫上融合了特定的鏈式存儲結構將數據區塊鏈有序鏈接而成，同時通過特定的HASH等密碼學算法形成無法被篡改的數據記錄。當然這個無法被篡改是相對的，即區塊鏈中每個節點都擁有最新的完整數據拷貝。即使本地強制修改了也無法被廣泛認同，系統會自動認為最多次出現的數據記錄為真。如果需要被廣泛認同則要付出高昂的代價且勢必被第三方節點所發現。這就為數據的安全性提供了充足的保障，即使節點被黑客攻破，也不影響第三方節點的數據安全性和有效性。

那么區塊鏈能否完全替代傳統數據庫技術呢，筆者認為兩者各有優勢。由于區塊鏈是一種全量的存儲技術，數據集合包含著每一筆交易的歷史。隨著時間的增長和規模的擴大，數據量將急速膨脹。常用的聯盟鏈會涉及到組織之間的數據傳輸，必然依賴于互聯網、專線等傳輸鏈路以及服務器和存儲等資源。和傳統的中心化技術相比區塊鏈在數據傳輸、處理及存儲上沒有優勢，甚至和傳統的雙活技術一樣，存在個體拖累全局的“木桶效應”。若單位時間的系統交易量超過軟硬件和網絡環境的承載能力，或超過處理能力最弱節點的性能，相關交易將會類似消息處理系統產生積壓隊列，給使用者造成處理緩慢的不良體驗。為此區塊鏈技術除需要高性能CPU以外，還需要保障網絡帶寬和存儲空間。筆者認為，這也正是傳統IT硬件制造商IBM等高度重視該技術的的重要原因。在當前資源特別是互聯網帶寬相對有限的狀況下，對于高實效性的交易行為如果完全依賴區塊鏈數據存儲技術，將無法實現良好的客戶體驗。

此外區塊鏈技術雖然力圖解決記賬節點之間、非記賬節點、客戶端與記賬節點之間的數據可靠傳輸問題。但在真實的業務場景下，不可能把所有的業務數據都記錄在記賬簿中，前端業務數據還是要保存在業務系統中，這就需要在技術框架上做到本地業務數據與區塊鏈的記賬簿保持一致。為此，傳統數據庫技術在區塊鏈背后仍然有獨特的發展空間。

當然筆者所定義的傳統數據庫并不特指關系型數據庫，而是用于區別區塊鏈數據存儲而定義的廣義的傳統數據庫，包括傳統意義的集中型關系型數據庫如ORACLE，也包括分布式部署的MYSQL數據庫，還包括大數據背景下的MONGODB等數據庫。傳統數據庫在強一致性、高速可靠的處理、多維度分析和持久化上仍有特有的優勢。通過傳統數據庫技術和區塊鏈技術的有機結合，既可以實現業務系統處理效率的最大化，也從根本上解決了實際業務場景的“信任危機”，兩者融合的趨勢幾乎無法阻擋。

還有一個誤區是認為使用了區塊鏈技術數據就安全了。雖然區塊鏈任何節點對數據的操作都會被其他節點所監控。同時區塊鏈中的各節點的身份信息是采用私鑰的形式獲得的，而只有信息的擁有者才擁有私鑰，故即便是信息泄露了，如沒有私鑰，信息由于無法與節點身份進行匹配也無法使用。但從底層上看，存在某個節點整套應用部署體系均被黑客攻破的可能，故仍然需要從根本上加強節點的網絡和數據安全。

3 區塊鏈發展展望

可喜的是近幾年全國多運營商鏈路的高速廣域網逐步建成，云計算和大數據技術也在阿里等骨干IT企業的帶領下也獲得了長足的發展。傳統IT企業也廣泛涉足萬兆局域網、多運營商公網接入、高速數據緩存、云計算等技術。為區塊鏈技術的廣泛應用打下了堅實的基礎。但離區塊鏈技術在各行業的普及無論技術成熟度還是理念的普及度均有很長的路要走。在區塊鏈的實際應用中我們要充分考慮分步走的戰略，重點從需求迫切又技術相對領先的金融等領域入手，優先建設“聯盟鏈”，達到快速見效引領示范的效果。

參考文獻

[1]李董，魏進武.區塊鏈技術原理、應用領域及挑戰[J].電信科學，2016，（12）：20-25.

[2]鄭益，毛楚祥.傳統數據庫技術與信息檢索技術的集成[J].計算機時，2010，（8）：1-3，6.