比特幣:區塊鏈科普：一文講透區塊鏈是不是數據庫？_區塊鏈技術發展現狀和趨勢比特幣中國官網聯系方式

「分布式數據庫」、「分布式賬本」常被許多人理解為區塊鏈的另一個名字。很多時候，他們「看起來一樣」甚至「用起來也差不多」。

那么到底能不能把區塊鏈跟數據庫劃上等號？

人們常說區塊鏈就是一個又慢又貴的數據庫，可擴展性還不好。真是這樣嗎？

確實，區塊鏈永遠不會像傳統數據庫那樣快。然而，與數據庫相比區塊鏈更勝一籌，我們有必要了解這些優勢。

本文中，我們將從數據的角度來討論區塊鏈到底是什么，然后再來看看區塊鏈和數據庫之間最重要的區別。

「塊鏈」到「區塊鏈」

從數據角度來看，區塊鏈用一個個塊來存儲數據，是一個與「鏈表」非常類似的結構。鏈表是一個線性數據結構，入口點稱為鏈表頭。鏈表中每個元素都是一個單獨的對象，由數據和指針組成，最后一個塊的指針為空。

格魯吉亞將學歷證書納入區塊鏈:格魯吉亞將學歷證書納入Cardano支持的區塊鏈，將是世界上首個使用第三代Cardano支持的區塊鏈技術來存儲、跟蹤和驗證教育證書的國家。（agenda.ge）[2020/3/15]

鏈表結構

區塊鏈增加了一個功能來防止歷史數據被篡改。

1991年，StuartHaber和W.ScottStornetta兩位作者首次對以加密學為基礎的「塊鏈」進行研究，想要構建一個不能篡改文檔的時間戳系統。

1992年，Bayer、Haber和Stornetta將Merkle樹嵌入設計之中，將多個文檔證書收集到一個塊中，提高了塊鏈的效率。

密碼學為安全基礎的「塊鏈」結構

要注意當時還沒有使用「區塊鏈」這個詞，而是使用了「塊鏈」，中本聰在比特幣白皮書中使用的也是「塊鏈」一詞。

如今，概念被再定義。許多項目和IT巨頭都在談論區塊鏈技術。我們已經知道最開始的區塊鏈實際上指的是密碼學為安全基礎的「塊鏈」的數據結構，后來，區塊鏈隨著人們的談論產生含義變化，區塊鏈一詞更廣泛的來表示相同數據結構的分布式網絡，更多的以「分布式賬本」被談起。

動態 | Gartner發布2019年十大戰略技術發展趨勢 包含區塊鏈:據人民郵電報消息，2018年年末，美國最具權威的IT研究與顧問咨詢公司Gartner發布了2019年十大戰略技術發展趨勢，分別為自主設備、增強分析、AI驅動的開發、邊緣計算、沉浸式體驗、區塊鏈、智能空間、隱私與道德、量子計算。[2019/1/18]

區別1：數據存取只能「CR」、不能「UD」

常見的數據庫不使用「塊」，而是使用「表」。表是數據庫中以表格式保存的相關數據集合，由列和行組成。

在關系數據庫中，表是一組數據元素，使用垂直列和水平行的模型，形成行和列相交的單元格。表具有指定數量的列，但可以有任意數量的行。

數據表

人們可以在數據庫中對數據使用四種基本操作：創建、讀取、更新和刪除。

然而，區塊鏈只允許兩種操作：創建和讀取。區塊鏈只能在區塊鏈的末尾附加一個完整的區塊，添加后數據無法更新或刪除。

數據庫允許人們不斷地更改甚至刪除過去存儲的數據。區塊鏈有意保持歷史數據不變并始終可用。

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區別2：數據權限「一組管理員」≠區塊鏈節點

除了「允許進行什么操作」，「誰來操作」也是看待區塊鏈和數據庫之間不同的另一個重要層面。

數據庫由一個或者一組管理員維護。管理員有權對數據做任何他想做的事情。管理者通常是大公司的雇員，必須遵守公司所有者制定的規則，會授予用戶有限的權力來創建、讀取、修改或刪除數據。

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但是，即使用戶輸入了正確的數據，管理員還是可以修改或刪除它。如果對數據正確性存在爭議，用戶沒有或者僅掌握有限的修改權限，管理員總是比用戶擁有更多的權限。

區塊鏈中不存在修改和刪除權限數據的管理員。網絡中的節點必須對任何要添加的數據達成一致。一旦添加了塊并得到確認，就沒人能輕易地更改歷史數據，而且人們總是可以通過區塊鏈對過去發生的事情進行證實。

區塊鏈取代了由管理員維護的單一服務器的方式，換以一組獨立節點，對添加的內容達成共識。

從直接參與者的角度來看，少數實體之間的私有區塊鏈可以看作是一個分布式、去中心化的系統。如果私有區塊鏈在單個公司中使用，那么雖然它有一些分布式系統的優勢，但仍然是中心化的解決方案。對于單個公司，數據庫可能是更好的選擇。

區別3：數據備份「冗余數據庫」≠區塊鏈

長島冰茶計劃購買比特幣礦機 區塊鏈技術將優化供應鏈管理:長島冰茶公司計劃通過發行股票募集高達840萬美元的資金，其中的部分資金會被用于購買S9比特幣礦機。但該公司又表示要取消股票發行，并提出會繼續支持購買比特幣礦機的計劃。當前，飲料公司也在進軍區塊鏈技術領域，并希望能夠改善其核心業務，例如優化供應鏈管理等。[2018/1/10]

傳統數據庫進行「數據復制」，主要是防止數據丟失，不能防止篡改歷史數據或管理員重寫數據。如果一個服務器接受了更改，而其他服務器沒有，還可能存在數據不一致的情況。

數據復制

區塊鏈利用去中心化共識，簡潔的解決了上述問題。一旦網絡中的所有或大多數節點同意添加一個新塊，數據就會寫入許多硬盤。即便生產新塊的節點在這一同步后立即崩潰，數據也總能在其他節點上確保安全，崩潰的節點隨后還能夠獲得關于所有區塊的有效版本。

數據在所有節點達成一致后被寫入所有磁盤

多個備份數據庫也不能與區塊鏈具有同等的安全性。

「數據復制」意味著一個服務器向其他服務器發送數據以進行備份。在存儲數據之前，服務器之間并沒有對儲存某個版本數據達成共識。如果一個服務器發送了無效或錯誤的數據，其他服務器只是盲目地接收和存儲它。

與此相反，在區塊鏈中，大多數節點在將一個塊存儲到區塊鏈之前必須達成一致意見。

區別4：數據傳輸分布式系統≠去中心化方案

傳統數據庫采取主從式架構(client-server)，這是一種軟件結構模型，由客戶端系統和服務器系統兩部分組成。它們通過計算機網絡或在同一臺計算機上通信。主從式架構的應用程序是由客戶端和服務器軟件組成的分布式系統，但還是以一個以服務器為中樞的中心化解決方案。

數據庫建立在服務器上。因此，如果只有一個服務器，那有可能造成所謂的單點故障。一旦服務器不能運行，所有的客戶端都不能與服務器通信，也就不能彼此通信。

從數據的角度看，所有的客戶端必須依賴于服務器，認為它誠實且做足了安全保障。

現在，很少看到只有一個服務器的網絡。在大多數情況下，網絡中有更多的冗余服務器。如果一個服務器崩潰或暫時不可用，則會有另一個服務器代為處理所有請求，但這只有在服務器之間已經復制數據的情況下才有可能。

如果向服務器發送交易或請求，數據將在給定時間內寫入一個數據庫，然后再將數據備份到其他數據庫。通常會有一些延遲，還有可能出現數據傳輸不一致的情況。

區別5：數據存儲不可更改與價值證明

數據庫可以用于安全監控、信號提示、信息收集和授權等場景。許多數據庫以數據庫觸發器的形式提供有效的數據庫特性。在使用云數據庫時，數據通常只對少數人很重要，實現在數據庫系統中安全性就足夠了。用戶可以信任數據庫所有者，因為有法律等其他機制可以解決可能出現的問題。

當要求存儲不可改變的信息，比如證明狀態X在Z時點對用戶Y有效時，區塊鏈的優勢就體現出來了。它適合保存并證明所有權。這就是為什么人們可以在區塊鏈上創建數字貨幣。這類信息不能被個人所改變，安全性必須很高。添加區塊的過程其實就是以一種免信任的方式為大量用戶添加許多X狀態的過程。

區別與權衡

數據庫很強大，人們可以利用它實現幾乎所有想要的功能，但區塊鏈的特有功能，數據庫是做不到的。

讓我們回顧一下，看看傳統數據庫無法實現，區塊鏈具備的特性：

數據不可更改。區塊鏈本質上是一個去中心化分布式網絡，數據在達成一致后被同時寫入許多磁盤，改變歷史數據非常困難，幾乎不可能。主要區別在于是否以去中心化方式實現一個數據庫。

附加的安全數據。正如上一點談到的，只有在大多數實體同意的情況下，新塊才會被添加。因此，插入一些被認為無效的數據是不可能的。參與者必須嚴格遵守規則，更多的相互獨立的實體共同關注規則的執行。

沒有管理員。區塊鏈上沒有管理員這樣一個角色來掌握更改任何內容的權力。節點相互協商，共擔責任。區塊鏈具有免信任、抗刪除的特點。

沒有單點故障。這主要適用于PoS和PoW共識機制。對于DPoS共識來講，當幾個節點同時不可用時，可能會出現問題。

人們可以根據需求的不同，選擇用傳統數據庫或者區塊鏈技術。在采用區塊鏈時，通過選擇私鏈或公鏈，來實現不同程度的去中心化數據管理。

很難實現高可擴展性并保持高度的去中心化。數據必須分布在世界各地，因此必須考慮網絡延遲。達成全球共識需要一些時間。區塊鏈永遠不會像數據庫那樣有效，但它可以在免信任、去中心化和防止篡改歷史數據等方面提供保護。

去中心化的方式也同樣具備替代傳統互聯網巨頭的潛力，讓更多人掌握數據并從中受益。

編譯：stakefish

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