什么是区块链数据库

区块链是未来十年互联网的微不足道的技能。

区块链，或DLT（分布式账本技术）是一个重要的概念，最初源自比特币，本质上是一个去中心化的数据库。区块链系统可以大大降低成本，降低风险和管理成本，提高流动性，增加创新产品和服务的机会。可以说，区块链和大数据、云计算、人工智能一样，是未来十年的小菜一碟。

在笔者看来，未来区块链最大的价值不在虚拟货币范畴，而是在替代原本需要中央和第三方验证的系统区块链是做什么的能不能赚钱，以数字系统的信任。

酸，

传统数据库符合 ACID。我们先来看看“买卖”的概念。业务是一系列操作和不可分割的基本工作单元。在传统的数据库管理系统（DBMS）中，业务应具备四个特点：

原子性、一致性、隔离性和持久性。

取这四个英文单词的首字母缩写词，我们得到 ACID。

原子性是指业务是不可分割的基本操作单元，业务中的所有操作要么执行，要么不执行；一致性是指数据库的完整性约束不会被任何业务破坏，即数据库的业务数据的完整性不能被破坏；隔离是指同时访问多个服务时，服务是隔离的，一个服务不应该影响其他服务的运行。持久化是指事务完成后，业务对数据库所做的更改将永久保存在数据库中，即使系统本身发生意外，也不会改变。

从ACID的四个特点，我们发现比特币区块链系统几乎具备这些特点：

一个块要么完全记录在区块链上，要么不被识别，不能有中心状态；

区块链加入区块后，原区块链系统保持不变；

一次只能将一个区块添加到区块链中，因此隔离是自然的；

区块写入链后，新的区块链将被复制到所有区块链节点并永久保存。

基本

因为区块链节点遍布全球，并且这些节点受到不同用户的保护，实际上我们无法保证每次访问区块链系统都能获取到数据，对应于互联网的分布式数据系统时代。可以称为 BASE 的功能。

在 BASE 的想法中，基本可用性意味着允许系统在发生不可预知的故障时失去一些可用性。软状态是指允许系统中的数据有一个中心状态，但这个中心状态的存在不会影响系统的整体可用性。终极一致性是指经过一段时间的同步，所有的数据副本最终都会保持一致。

平头帽

让我们看看区块链系统上的CAP理论与分布式数据系统之间的联系。在分布式数据系统中，有三个重要的属性，分别是：

一致性：数据一致性。任何读操作总是可以读到上一次写操作的结果，即在分布式环境中，多点数据是一致的。

可用性：响应性能好区块链是做什么的能不能赚钱，每次操作总是可以在一定时间内回来，即系统随时可用。

网络分区的容差：可靠性。在网络分区（如断网）的情况下，分离出来的系统可以正常运行。

CAP 原理解释了这三个属性之间的联系。 CAP原理是指分布式系统不能同时满足一致性、可用性和分区容错三个要求，最多只能满足两个要求。上限原理是美国伯克利大学布鲁尔教授提出的。

区块链有什么特点？

在区块链进入我们的视野之前，分布式数据系统一直是学术界关注的一个方向。然而，在区块链概念提出后，人们发现原来的分布式系统也可以有新的解决方案。

基于区块链的数据系统特点

distributed or disorganized（分布式的或无组织的）

区块链最大的特点是使用分布式计算和存储，减少甚至消除了中心化的硬件或管理组织。在区块链上，任何节点的权利和责任都是平等的，系统中的数据块由整个系统中具有保护功能的节点共同保护。

开放性（开放性）

系统是开放的，除了每个买卖双方的私人信息都经过加密，区块链的数据对所有人开放，任何人（授权）都可以通过开放的接口查询区块链数据，开发相关应用，所以整个系统的信息是高度透明的。

自治

区块链是基于一致的规范和协议（比如一套公开透明的算法），让整个系统中的所有节点都可以在去信任的环境中自由、安全地交换数据，做到对“人”的信任更改 为了信任机器，无需人工干预。

信息不可篡改（non-tamperable）

一旦信息被验证并添加到区块链中，它将被永久存储。单节点数据库修改无效，区块链数据稳定性和可靠性极高。

匿名（匿名）

由于节点之间的通信遵循固定的算法，节点之间的数据交互不需要信任（区块链中的程序规则会判断活动是否有效），所以买卖双方不需要暴露自己的身份，让对方信任自己。

区块链的核心是数据。

区块链和大数据是过去几年发展迅速的两项技术。 2016年第46届世界经济论坛达沃斯年会的主题是“驾驭第四次工业革命”，包括人工智能、无人驾驶、区块链、量子计算等技术前沿领域在会上被反复提及。和。

目前，区块链所能承载的信息量是有限的，远未达到我们用“大数据”的标准来衡量的地步。然而，千里之行始于足下，我们必须一步一个脚印。

如果区块链要承载大数据，我现在看到的区块链系统没有这个能力。

区块链系统是分布式的，而大数据侧重于可扩展和可量化的数据；区块链系统匿名私密，大数据关注个性化；区块链系统是安全的，信息相对独立，大数据重要的是信息的整合和分析。

区块链系统的局限和门槛

微软亚洲研究院系统算法组首席研究员Thomas Moscibroda在2017年首届科技金融国际峰会上提到了区块链的效率和隐私。交易记录需要每个人验证、记录和存储。一方面，这个过程会减慢传统数据库的区块链速度。另一方面，在区块链上进行买卖的过程中，第三方必须了解并验证买卖的合法性和合法性。每个人都可以知道买卖双方的中心数据，这也带来了隐私问题。

String Labs 联合创始人 Tom Ding 认为，区块链技术实际上是一个门槛非常高的技术，世界上可能只有少数团队能够开发出底层的区块链系统。

Alphabet 的 DeepMind 健康部门已宣布计划使用分布式账本等系统来监控当前使用的患者数据。他们的工具被命名为可验证日期审计 (VDA)。 Alphabet 声称 VDA 不是区块链，而是类似区块链的人。 VDA 借鉴了比特币区块链的许多特性，包括不变性。它还提供了一定程度的透明度，因此第三方机构可以验证数据。

基于区块链思想的区块链数据库

作者一直坚持无用技能是流氓，那么如何让区块链系统真正商业化？受到微软和谷歌同学的启发，我们认为区块链系统要想商业化，唯一的出路就是区块链数据库。

我们设计的区块链数据库结合了区块链系统和数据库系统的优点。

区块链数据库中的数据

区块链可扩展性是一个大问题。如果不增加块大小，整体业务量无法增加，但如果增加块大小，因为每个客户端节点都会有一个完整的数据库副本，数据存储会很头疼。

区块链数据库的一致模块

区块链数据库中一致性模块的作用是维护系统中所有数据节点的一致性。如果将新服务添加到节点的区块链中，则数据库中的所有其他节点也会将相同的服务添加到各自的区块链中。

一致性的关键是保护整个系统中所有业务序列的一致性。

以太坊和比特币区块链中的算法一致性是通过工作量证明 (POW) 或权益证明 (POS) 来实现的，而 IBM Hyperledger 等区块链系统想要提高效率则使用 PBFT（有用的拜占庭容错）协议后者效率更高，但网络传输的数据随着节点数量的增加呈指数增长。

在区块链数据库中，我们将使用Paxos共识算法。