巨杉數據庫 CTO 王濤：區塊鏈+數據庫，底層技術融合是否帶來更大爆發？

4 月 22 日，在掘金技術社區主辦的沙龍上，巨杉數據庫 CTO 王濤以《區塊鏈技術 VS 數據庫技術：顛覆還是融合》為題做了分享。王濤曾就職于 IBM DB2 數據庫北美實驗室，作為 IBM DB2 全球最高技術專家小組的成員，參與了 IBM 下一代大數據平臺的架構規劃，精通數據庫內核及體系結構，是數據庫領域國際頂尖的專家。在 IBM 多倫多實驗室工作了八年后，王濤選擇了回國創業，成為了 SequoiaDB 巨杉數據庫的聯合創始人兼 CTO。在這次演講中，他從技術角度介紹了區塊鏈和傳統數據庫的異同，以及未來技術融合的方向。

以下為王濤的演講精編，由巴比特整理。

現在區塊鏈所說的“3.0 階段”，實際上更多的是偏向于業務，從數據庫角度來看，現在區塊鏈底層技術有很多可以提升的余地。剛開始大家只是做一個數字貨幣，隨著合規的加入，大家可以在上面跑一些業務。

但區塊鏈底層鏈，包括性能、處理能力、通用功能，離商業化還有很大的距離。如果把區塊鏈技術未來暢想成一個 10 分的東西，我們認為現在區塊鏈功能只是在 1 分到 2 分的級別，還有非常長的路要走。

從技術角度理解，其實區塊鏈技術就是一個特殊的分布式多活數據庫。

區塊鏈技術具體有什么樣的演進方向？

方向 1：從專業化向通用化演進。

現在玩以太坊和比特幣，都是為了專門目的設計的一套軟件，比特幣是專門為轉賬設計的，以太坊是轉賬+智能合約，通用方面，可以使用 JAVA、C++程序，寫任何邏輯。現在區塊鏈基本是為專有系統定制的一套軟件，而不是一個通用的軟件。

方向 2：各自為政向標準化演進。

搞區塊鏈最重要的是協議，而不是軟件，大家只要知道比特幣之間交互協議，可以使用專為比特幣設計的礦機，也可以自己寫一套東西，只要有協議就行。現在很多人做公鏈，每個公鏈都是獨立的通信協議，這就會造成鏈與鏈中間通信受到影響，可以用跨鏈機制、側鏈機制打破這些壁壘。相信未來在整個協議層可能會有更多通用化、標準化東西。

方向 3：產品化與模塊化不斷加強。

現在基本上大部分數據庫模塊化做的非常好，比如希望用一種特殊的加密算法，就把這個加密的庫替換原來庫就可以，這是未來區塊鏈需要提升的地方，就是框架能夠做到更好的模塊化。

方向 4，性能與可擴展性。

針對分片、內存計算、磁盤結構等進行優化，從單點磁盤結構到多分片對等多活架構，從而使得性能發揮到極致。這一塊需要技術上繼續突破才能實現性能的提升。

區塊鏈技術行業現狀：

1. 區塊鏈體系結構沒有被統一。?2. 區塊鏈開發語言極其混亂。?3. 需求多種多樣，無標準使用范式。

大家在學習區塊鏈技術時，成本很高，搞一個鏈要學一套新的開發語言，這個東西可能不流行了就要換新的語言，這會有很大的問題。做傳統大數據庫的，大家用的都是 SQL，比較標準化。

另外，現在區塊鏈基本還沒有一個真正的殺手項目，沒有出現哪一個業務必須用區塊鏈來完成，這樣大家都想嘗試，用區塊鏈在這塊玩一玩，在那塊玩一玩，試試醫療、試試物流、試試 IoT，哪個行業真正能用區塊鏈顛覆，核心價值在哪，怎么用區塊鏈做這個事情，這些問題是未來一段時間行業里需要去回答的，這幾點暫時是薄弱環節。

一、區塊鏈與數據庫相同點

特性：共識機制、存儲機制、智能合約、分片、應用開發接口、安全。這些實際上都是區塊鏈底層老生常談的一些模塊，對應到數據庫，有沒有一些對應的點？

共識機制。?在過去數據庫架構里，所謂一致性控制都是有一個主節點，所有寫操作會被復制到另外一個存節點做高可用配置。區塊鏈上，可以把這個體系擴展，假設主節點并不是固定的，而是每 10 分鐘換一次，在主節點 MySQL，10 分鐘換一次主節點，某種程度上是相通的。不管是 POW、POS 所謂共識機制，真正本質是到底在一段時間之內以誰的信息為準，這個數據庫里是以主節點為主，當它掛了以后，怎么選出一個新的節點，這些都不重要，只是實現問題。

存儲機制。?在區塊鏈里，存儲說的都是鏈本身這個事，大家有興趣看一下比特幣、以太坊，除了鏈本身，還有類似于狀態存儲，比如鏈很長，可能有 100 GB，涉及到某個賬戶多次修改，鏈本身實際上是交易日志，記錄每一條記錄修改方式，展現形式要歸到一個數據庫里，都是要內嵌一個小型數據庫，把最終結果放到里面。這一套體系對應到數據庫里，無外乎就是數據庫的存儲+事務日志。

智能合約。?是用戶自定義的托管程序，在數據庫里托管程序叫存儲過程，在區塊鏈里，本質是一樣的，最大不同點在于安全性方面。在數據庫里調存儲過程，記錄最終結果，但是在區塊鏈里，因為不可信任，記錄調用。

分片。?大部分區塊鏈項目里做得還不太成熟、不穩定，數據庫分片是非常成熟的東西，區塊鏈行業，由于分片之間交易很難保障，大部分區塊鏈公鏈項目很難做好的分片。

應用開發接口。?在 MySQL 或 Oracle 用 SQL，無外乎寫一段應用程序，扔到系統里，別人調用。而區塊鏈技術也需要一個統一的訪問方式，才能更好實現通用化應用。

安全機制。?在數據庫里，一個表單，到底誰能讀、誰能寫，有一套定義，但在區塊鏈里，安全是行級的安全，比如在比特幣里，相當于全局可讀，只有輸入可寫的安全配置。

從這幾塊來看，區塊鏈和數據庫的世界有很多相通之處。

數據庫共識方式。?所有讀寫操作都是主節點，主節點會把信息傳給兩個從節點。在區塊鏈里，它的主節點是隨時會變化的，比如比特幣每 10 分鐘做一次出塊，這是 POW 自我驗證，誰先算出那個數，大家廣播一把，我算出數，大家跟我看齊。這是大家競爭主節點的過程。在區塊鏈的世界，主節點是隨時跳躍的，當每一個節點自己認為自己變成主節點以后，會把一段時間之內接收到新的信息，通過區塊方式傳送給其他節點，這個傳輸過程和我們之前從主節點發送到從節點的方式基本也是很類似的，涉及到 P2P 的東西，核心本質都是一樣的。

事務日志。?數據庫里事務日志和區塊鏈的鏈本身就是一個事情，在區塊鏈里，每一個區塊對應到數據庫，可以認為對應的就是一個日志文件。最本質的區別是在于區塊鏈同步標準以區塊為單位，每一次主節點要把交易信息打包成區塊，這個區塊作為交易日志。當有任何信息以后，立刻就可以把數據同步給其他節點。

共識機制。

POW 本質是一種自我證明的方法，就是每一個節點大家都想讓別人跟自己同步，自己想成為主節點，怎么成為主節點？POW 方式是給大家很難的題自己去算，算完了以后，告訴大家算出來了，讓大家來驗證，如果驗證是對的，跟我看齊。好處是大家會把大部分時間花在計算過程當中，而對于網絡沒什么太大壓力。

POS 正好相反，POS 沒有過多自我計算的過程，相當于一大屋子人都想成為主節點，大家通過某種方式進行投票，這種機制不需要自己去搞，但對網絡壓力很大，因為每一次投票都要設計上萬個節點競選，網絡壓力很大，所以為什么 POS 也不能夠完全真正解決高性能問題，因為當節點數太多，POS 效率非常低。

DPOS，就是一屋子人選幾個代表，大家跟幾個代表看齊，從某種程度上是減少了網絡壓力。但怎么信這個代表，這個代表是不是代表廣大人民的利益，是不是靠譜，這又是一個問題。

DAG，這跟我們一直說了 POW、POS 是本質的區別，不管是 POS 還是 POW，做得都是跟我看齊的事，本質是當某一個人在一段時間之內成為一個基準，大家跟基準點看齊。但 DAG 的思路是一幫菜市場大媽去傳播謠言，沒有一個基準點，當在 DAG 網絡里，所有傳輸都是異步的，好處是不需要任何人成為這個基準出塊的節點，壞處是沒有辦法做時序控制，因為每個人討論東西順序不一樣。DAG 唯一能做的事情就是轉賬，后面涉及到操作無外乎是加和減，如果菜市場大媽互相傳播方式，做一些高階操作，A 和 B 兩個人先做加法再做乘法，C 和 D 兩個人先做乘法再做加法，兩個結果不一樣。DAG 算法里暫時很難突破排序的問題。傳統區塊鏈鏈式結構沒有這個問題，這個節點先做加做做乘，沒關系，只要說好了，他說先加就是先加，他說先乘就是先乘，這塊是 DAG 網絡和傳統區塊鏈方式最大的區別。

區塊鏈鏈式結構和數據庫日志結構是什么樣的？

數據庫日志結構。在一個事務里先做一個加法操作，再做乘法操作，兩個操作之間同樣有一套指針或鏈接，在數據庫的日志結構和區塊鏈結構有很多共同之處。

區塊鏈用 UTXO 的形式，這個并不是最關鍵的點，UTXO 只是一種協議的表示，在底層完全可以使用數據庫把它表示出來。對于一個數據庫里面的結構體和區塊鏈的結構體，兩者之間有很多相通的地方，完全可以有互換的關系。

典型區塊鏈賬本結構。?區塊鏈涉及到交易活動日志、數據狀態庫，在狀態庫基礎上增加索引。對應到數據庫里也是一模一樣的，包括數據庫 Ctransaction、數據管理部分、索引，從結構來看，看待區塊鏈底層結構和上層數據庫結構都是非常相通的。

區塊鏈與數據庫功能模塊對應關系。

區塊鏈是數據庫交易日志，區塊鏈 State Store 對應數據庫的數據存儲，區塊鏈共識算法對應的是數據庫一致性算法，區塊鏈智能合約對應的是數據庫存儲過程等等。

二、區塊鏈與數據庫的不同

最大的不同是一致性。

對于數據庫來講，一般都是強一致，比如 Oracle，寫入一條記錄以后，確保數據一定是存在的，并且這條數據在數據庫日志里確保不能被更改。在分布式數據庫里則是最終一致性，當寫一條記錄以后，不一定能夠立刻看到這個東西，但是能夠確保在未來一段時間之內這個記錄一定存在。不管強一致還是最終一致，本身要求是寫入成功的數據一定會存在在數據庫里某一時刻。

但區塊鏈不一定，區塊鏈可能會出現分叉，分叉完了還要做合并。比如某一個人賬戶里有 10 個比特幣，在同一個時刻，在中國和美國兩個不同賬戶里做交易，因為在中國和美國服務器不一樣，一個服務器接收我給 A 做交易是成功的，在第二個美國服務器接收同樣消息，轉給 B 的也是成功的，但這兩個人不能同時成功。在區塊鏈一定有交易成功確認過程，這在數據庫里是沒有交易確認，只要在數據庫里寫的東西一定可以成功。如果在中國向 A 轉 10 個比特幣，在美國向 B 轉 10 個比特幣，假設由于中美開戰了，中美之間網絡突然斷掉了，可能斷了三天，三天之內，中國大陸所有比特幣交易沒有辦法通暢，這樣就會超過比特幣 6 塊的問題，當兩個網絡合并時就會產生分叉，如果未來去做合并時，在中國做交易，給 10 個比特幣，把一堆東西賣給我，在美國也一樣，這樣在線下收到 20 個比特幣，最后當做比特幣合并時，其中一方肯定會被損失。在極端情況下，在比特幣體系里沒有辦法真正保證強一致，去中心化存儲里和中心化存儲最大的區別，就是在于一致性。

為了確保一致性，在數據庫里用鎖，因為所有操作在主節點執行，幾個并行操作里，結構沒有提交時會鎖住，其他操作過來以后，一定要保證這套交易成功才能釋放這個鎖，保證繼續。

區塊鏈沒有鎖的機制，比如在中國做一筆交易以后，不可能在毫秒級或微秒級之內就把交易信息傳到美國去，如果美國對同樣記錄做操作時，就會面臨這樣問題，兩者有沖突，在去中心化或多活、多主節點寫入里，無法保證全局鎖，這個時候怎么確保這個東西，Oracle 最終確認時，誰先提交誰成功，后面發現記錄變了，重新做一個。相對于區塊鏈，以太坊使用 NAS，確保每一個賬戶更有順序化，這時候從某種策略選出其中一個正確的。如果順序錯了，會把錯誤繼續。

從安全級別來講，區塊鏈有很多機制確保安全性。?對于數據庫大家的想法是這個東西是跑在數據中心里的，區塊鏈基本上有一個筆記本就可以了，所以除了確保本地安全以外，更重要的是協議層面確保其他對等節點、相鄰節點有沒有作惡的壞人。在三個層面上確保安全，對于記錄級安全，屬于交易數字簽名、智能合約數字簽名，就是當做一筆交易時，一定要通過數字簽名來驗證帳號是否有權利修改這套記錄，通過加密，從記錄級確保修改這條記錄的人一定是本人。區塊級的安全機制，當收到塊以后怎么確保這個塊是正確的，這個塊包括默克爾樹、挖礦校驗，這是對于區塊安全的保障。對于鏈級安全機制，怎么確保這個鏈是靠譜的，利用前一個區塊生成校驗碼、分叉解決方案。

分片機制。?傳統數據庫分片很容易，都在一個數據中心之內，如果做兩個分片之間的操作，先問所有參與交易的人是不是都準備好了，可以提交了，確保大家都在同一個狀態下。但有一個問題，沒有辦法在多個分片之間做控制。在區塊鏈里除非有某種機制確保不會分叉，不可能確保其中某個操作在在另一個鏈里未來會不會被退掉，沒有技術確保，因為鏈不具備這個功能。不是技術上操作不了，是理論上行不通。如果這么做也會有一些方法，找到第三方中介做這個事，他來背鍋是有可能的，或者用側鏈機制、跨鏈機制。

三、區塊鏈技術和數據庫技術融合的形式

而在底層技術上，我認為通過兩者的技術融合，可能會出現“去中心化數據庫”這么一種產品形態。

對于去中心化數據庫，其主要的技術點有一下幾個：

1. 百分之百去中心化，是一個區塊鏈的數據庫。?2. 沒有全局鎖。?3. 非固定節點生成日志，每個節點都有可能成為出塊的節點。?4. 異步事務確認。?5. 一次性策略調整。?6. 行級安全性與觸發器。

應用場景，包括電商、金融、信用、物聯網，這些都有可能，這個形式非常好。現在的商業模式是中間商把所有人資源整合，利用整個資源提供便利性，賺中間差價，如果是區塊鏈機制，或者叫做去中心化的數據庫的機制，被普遍應用的話，從整個商業模式上來講，不太需要資源密集型中間商，可能會把這些行業現有的商業模式解耦。

對于未來區塊鏈商業模式來說，區塊鏈未來絕不僅僅被局限于交易這么一個簡單的操作，我們認為未來會是一個去中心化的協作組織。

例如，攜程是中心化的旅游網站，有各種各樣的資源，包括酒店、機票、旅游景點資源，會把這些資源打包賣給要出行的各位。未來會不會有一個區塊鏈攜程或攜程區塊鏈，它的做法是統一一套體系，可以讓希爾頓和長城飯店直接連到鏈里，另外可以找某一個人或某一個組織，專門是做網站的，專門把這個鏈里所有資源整合起來，做成網站掛出去，相當于去中介化，不需要用攜程這樣的組織把所有的資源統一起來賣差價，而是讓所有的人都自發參與到去中心化組織里，來達到商業目的。

我們認為區塊鏈未來是去中心化協作，而不僅僅只是交易這么一套東西。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的巨杉数据库 CTO 王涛：区块链+数据库，底层技术融合是否带来更大爆发？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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