技术的演化与分类

区块链技术自比特币网络设计中被大家发掘关注,从最初服务数字货币系统,到今天在分布式账本场景下发挥着越来越大的技术潜力。

区块链的演化

比特币区块链已经支持了简单的脚本计算,但仅限于数字货币相关的处理。除了支持数字货币外,还可以将区块链上执行的处理过程进一步泛化,即提供智能合约(Smart Contract)。智能合约可以提供除了货币交易功能外更灵活的合约功能,执行更为复杂的操作。

这样扩展之后的区块链,已经超越了单纯数据记录的功能了,实际上带有点“智能计算”的意味了;更进一步地,还可以为区块链加入权限管理,高级编程语言支持等,实现更强大的、支持更多商用场景的分布式账本。

从计算特点上,可以看到现有区块链技术的三种典型演化场景:

场景 功能 智能合约 一致性 权限 类型 性能 编程语言 代表
公信的数字货币 记账功能 不带有或较弱 PoW 无 公有链 较低 简单脚本 比特币网络
公信的交易处理 智能合约 图灵完备 PoW、PoS 无 公有链 受限 特定语言 以太坊网络
带权限的分布式账本处理 商业处理 多种语言,图灵完备 包括 CFT、BFT 在内的多种机制,可插拔 支持 联盟链 可扩展 高级编程语言 超级账本

区块链与分布式记账

古老的账本
图 1.5.2.1 - 古老的账本

记账技术历史悠久,现代复式记账系统(Double Entry Bookkeeping)是由意大利数学家卢卡·帕西奥利 1494 年在《Summa de arithmetica, geometrica, proportioni et proportionalità》一书中最早制定。复式记账法对每一笔账目同时记录来源和去向,首次将对账验证功能引入记账过程,提升了记账过程的可靠性。

从这个角度来看,区块链是首个自带对账功能的数字记账技术实现。

更广泛地,区块链属于一种去中心化的记录技术。参与到系统上的节点,可能不属于同一组织,彼此无需信任;区块链数据由所有节点共同维护,每个维护节点都能复制获得一份完整或部分记录的拷贝。

跟传统的记账技术相比,基于区块链的分布式账本应该包括如下特点:

  • 维护一条不断增长的链,只可能添加记录,而发生过的记录都不可篡改;
  • 去中心化,或者说多中心化,无需集中的控制而能达成共识,实现上尽量分布式;
  • 通过密码学的机制来确保交易无法被抵赖和破坏,并尽量保护用户信息和记录的隐私性。

分类

根据参与者的不同,可以分为公有(Public)链、联盟(Consortium)链和私有(Private)链。

公有链,顾名思义,任何人都可以参与使用和维护,典型的如比特币区块链,信息是完全公开的。

如果进一步引入许可机制,可以实现私有链和联盟链两种类型。

私有链,由集中管理者进行管理限制,只有内部少数人可以使用,信息不公开。

联盟链则介于两者之间,由若干组织一起合作维护一条区块链,该区块链的使用必须是带有权限的限制访问,相关信息会得到保护,典型如供应链机构或银行联盟。

目前来看,公有链更容易吸引市场和媒体的眼球,但更多的商业价值会在联盟链和私有链上落地。

根据使用目的和场景的不同,又可以分为以数字货币为目的的货币链,以记录产权为目的的产权链,以众筹为目的的众筹链等……,也有不局限特定应用场景的通用链。

现有大部分区块链实现都至少包括了网络层、共识层、智能合约和应用层等结构,联盟链实现往往还会引入一定的权限管理机制。

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