区块链核心技术之基本问题

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对区块链的基础问题进行讨论，并澄清一些认识误区

定义及原理

区块链的定义

公认的最早的关于区块链的描述性文献，便是中本聪所撰写的《比特币：一种点对点的的电子现金系统》(该文献在之前的文章里提到过)，但是该文献并没有明确提出区块链的概念，而是更加侧重于电子现金系统。 另外，在维基百科上，将区块链类比为一种分布式数据库技术，通过维护数据块的链式结构，可以维持持续增长的、不可篡改的数据记录。 在参考文献[1]中，从两个方面来看待区块链的

  1. 狭义角度：区块链是一种以区块为基本单位的链式数据结构，区块中利用数字摘要对之前的交易历史进行校验，适合分布式记账场景下防篡改和可扩展性的需求
  2. 广义角度： 区块链还指代基于区块链结构实现的分布式记账技术，包括分布式共识、隐私与安全保护、点对点通信技术、网络协议、智能合约等

区块链的演化

比特币区块链面向转账场景，支持简单的脚本计算。很自然想到如果引入更多复杂的计算逻辑，将能支持更多应用场景，这就是智能合约（Smart Contract）。智能合约可以提供除了货币交易功能外更灵活的功能，执行更为复杂的操作。 引入智能合约后的区块链，已经超越了单纯的数据记录功能，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系统。 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[1]：

场景功能智能合约一致性权限类型性能编程语言代表
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
分布式应用引擎智能合约图灵完备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

认识上的误区

1.区块链是完全创新的，是颠覆性的 作为融合多项已有技术而出现的事物，区块链跟现有记账科技和信息体系是一脉相承的。区块链在解决多方合作和可信计算问题上向前多走了一步，但并不意味着它就是万能的（从来不会存在一项万能的科技），更不会快速颠覆已有的众多商业模式。很长一段时间里，区块链的应用场景仍需不断摸索，区块链在自身发展的同时也会与已有系统共存互通。

2. 区块链必然是非中心化的，非中心化的一定优于中心化设计 比较两种技术的优劣必须要先确定场景前提，区块链也是如此。不可能存在某种技术在任意场景下都是最优的。目前区块链两大形态——公有链和联盟链之所以在技术选型上存在较大差异，正是因为它们面向的场景不同。中心化设计往往具有设计简单、管理完善、性能高、安全可控的特点，但容错性能比较差；非中心化（多中心化）的设计可以提高容错性能，可以利用多方共识来降低篡改风险，但意味着设计较复杂，性能较差。从实际需求出发，现有大部分区块链技术都介于绝对的中心化和绝对的非中心化之间，以取得不同指标上的平衡。例如某些公有链为了提高性能，选择部分代表节点来参与共识。

3. 区块链离不开加密数字货币 虽说区块链的早期应用之一是比特币等加密数字货币，但发展到今日，区块链技术早已脱颖而出，两者也各自发展为不同的目标。前者侧重从金融角度发掘加密数字货币的实验和实践意义；后者则从技术层面探讨和研究分布式账本科技的商业价值，并试图拓展到更多分布式互信的场景。

4. 区块链是一种数据库技术 虽然区块链中可以使用数据库技术，也可以用来存储或管理数据（Data Management）技术，但它要面向的核心问题是多方数据互信协作（Data Collaboration）问题，这是传统数据技术无法解决的。另外，单纯从数据存储或管理角度，区块链效率可能不如传统数据库效率高，因此一般不推荐把大量原始数据直接放到区块链系统中。当然，区块链系统可以很好的与现有数据库和大数据等技术集成，也有人尝试将区块链的一些特点引入到数据库设计中，解决非中心化的管理问题，如 BigchainDB。

5. Token 等于加密数字货币 早在区块链概念出现之前，Token（令牌）就大量应用在计算机系统中。作为权限证明，它可以协助计算机系统进行认证等操作。作为分布式系统，区块链中很自然也可以在某些场景（如游戏积分）下借用 Token 机制，带来应用生态的管理便利。而加密数字货币试图借用数字化技术来实现货币功能，更强调经济价值，跟计算机系统中的原生功能无必然联系。

参考文献