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 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 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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