4月22日，在掘金技術(shù)社區(qū)主辦的沙龍上，王濤以《區(qū)塊鏈技術(shù)VS數(shù)據(jù)庫技術(shù)：顛覆還是融合》為題做了分享。王濤曾就職于 IBM DB2 數(shù)據(jù)庫北美實(shí)驗(yàn)室，作為 IBM DB2 全球***技術(shù)專家小組的成員，參與了 IBM 下一代大數(shù)據(jù)平臺的架構(gòu)規(guī)劃，精通數(shù)據(jù)庫內(nèi)核及體系結(jié)構(gòu)，是數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域國際***的專家。在 IBM 多倫多實(shí)驗(yàn)室工作了八年后，王濤選擇了回國創(chuàng)業(yè)。在這次演講中，他從技術(shù)角度介紹了區(qū)塊鏈和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的異同，以及未來技術(shù)融合的方向。

以下為王濤的演講精編，由巴比特整理。

現(xiàn)在區(qū)塊鏈所說的“3.0階段”，實(shí)際上更多的是偏向于業(yè)務(wù)，從數(shù)據(jù)庫角度來看，現(xiàn)在區(qū)塊鏈底層技術(shù)有很多可以提升的余地。剛開始大家只是做一個數(shù)字貨幣，隨著合規(guī)的加入，大家可以在上面跑一些業(yè)務(wù)。

但區(qū)塊鏈底層鏈，包括性能、處理能力、通用功能，離商業(yè)化還有很大的距離。如果把區(qū)塊鏈技術(shù)未來暢想成一個10分的東西，我們認(rèn)為現(xiàn)在區(qū)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(shù)角度理解，其實(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)就是一個特殊的分布式多活數(shù)據(jù)庫。

區(qū)塊鏈技術(shù)具體有什么樣的演進(jìn)方向？

方向1：從專業(yè)化向通用化演進(jìn)。

現(xiàn)在玩以太坊和比特幣，都是為了專門目的設(shè)計的一套軟件，比特幣是專門為轉(zhuǎn)賬設(shè)計的，以太坊是轉(zhuǎn)賬+智能合約，通用方面，可以使用JAVA、C++程序，寫任何邏輯。現(xiàn)在區(qū)塊鏈基本是為專有系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)化演進(jìn)。

搞區(qū)塊鏈最重要的是協(xié)議，而不是軟件，大家只要知道比特幣之間交互協(xié)議，可以使用專為比特幣設(shè)計的礦機(jī)，也可以自己寫一套東西，只要有協(xié)議就行?，F(xiàn)在很多人做公鏈，每個公鏈都是獨(dú)立的通信協(xié)議，這就會造成鏈與鏈中間通信受到影響，可以用跨鏈機(jī)制、側(cè)鏈機(jī)制打破這些壁壘。相信未來在整個協(xié)議層可能會有更多通用化、標(biāo)準(zhǔn)化東西。

方向3：產(chǎn)品化與模塊化不斷加強(qiáng)。

現(xiàn)在基本上大部分?jǐn)?shù)據(jù)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(qū)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(kuò)展性。

針對分片、內(nèi)存計算、磁盤結(jié)構(gòu)等進(jìn)行優(yōu)化，從單點(diǎn)磁盤結(jié)構(gòu)到多分片對等多活架構(gòu)，從而使得性能發(fā)揮到***。這一塊需要技術(shù)上繼續(xù)突破才能實(shí)現(xiàn)性能的提升。

區(qū)塊鏈技術(shù)行業(yè)現(xiàn)狀：

1.區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)沒有被統(tǒng)一。

2.區(qū)塊鏈開發(fā)語言極其混亂。

3.需求多種多樣，無標(biāo)準(zhǔn)使用范式。

大家在學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈技術(shù)時，成本很高，搞一個鏈要學(xué)一套新的開發(fā)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(tǒng)大數(shù)據(jù)庫的，大家用的都是SQL，比較標(biāo)準(zhǔn)化。

另外，現(xiàn)在區(qū)塊鏈基本還沒有一個真正的殺手項(xiàng)目，沒有出現(xiàn)哪一個業(yè)務(wù)必須用區(qū)塊鏈來完成，這樣大家都想嘗試，用區(qū)塊鏈在這塊玩一玩，在那塊玩一玩，試試醫(yī)療、試試物流、試試IoT，哪個行業(yè)真正能用區(qū)塊鏈顛覆，核心價值在哪，怎么用區(qū)塊鏈做這個事情，這些問題是未來一段時間行業(yè)里需要去回答的，這幾點(diǎn)暫時是薄弱環(huán)節(jié)。

一、區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)庫相同點(diǎn)

特性：共識機(jī)制、存儲機(jī)制、智能合約、分片、應(yīng)用開發(fā)接口、安全。這些實(shí)際上都是區(qū)塊鏈底層老生常談的一些模塊，對應(yīng)到數(shù)據(jù)庫，有沒有一些對應(yīng)的點(diǎn)？

共識機(jī)制。在過去數(shù)據(jù)庫架構(gòu)里，所謂一致性控制都是有一個主節(jié)點(diǎn)，所有寫操作會被復(fù)制到另外一個存節(jié)點(diǎn)做高可用配置。區(qū)塊鏈上，可以把這個體系擴(kuò)展，假設(shè)主節(jié)點(diǎn)并不是固定的，而是每10分鐘換一次，在主節(jié)點(diǎn)MySQL，10分鐘換一次主節(jié)點(diǎn)，某種程度上是相通的。不管是POW、POS所謂共識機(jī)制，真正本質(zhì)是到底在一段時間之內(nèi)以誰的信息為準(zhǔn)，這個數(shù)據(jù)庫里是以主節(jié)點(diǎn)為主，當(dāng)它掛了以后，怎么選出一個新的節(jié)點(diǎn)，這些都不重要，只是實(shí)現(xiàn)問題。

存儲機(jī)制。在區(qū)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(tài)存儲，比如鏈很長，可能有100GB，涉及到某個賬戶多次修改，鏈本身實(shí)際上是交易日志，記錄每一條記錄修改方式，展現(xiàn)形式要?dú)w到一個數(shù)據(jù)庫里，都是要內(nèi)嵌一個小型數(shù)據(jù)庫，把最終結(jié)果放到里面。這一套體系對應(yīng)到數(shù)據(jù)庫里，無外乎就是數(shù)據(jù)庫的存儲+事務(wù)日志。

智能合約。是用戶自定義的托管程序，在數(shù)據(jù)庫里托管程序叫存儲過程，在區(qū)塊鏈里，本質(zhì)是一樣的，***不同點(diǎn)在于安全性方面。在數(shù)據(jù)庫里調(diào)存儲過程，記錄最終結(jié)果，但是在區(qū)塊鏈里，因?yàn)椴豢尚湃危涗浾{(diào)用。

分片。大部分區(qū)塊鏈項(xiàng)目里做得還不太成熟、不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)庫分片是非常成熟的東西，區(qū)塊鏈行業(yè)，由于分片之間交易很難保障，大部分區(qū)塊鏈公鏈項(xiàng)目很難做好的分片。

應(yīng)用開發(fā)接口。在MySQL或Oracle用SQL，無外乎寫一段應(yīng)用程序，扔到系統(tǒng)里，別人調(diào)用。而區(qū)塊鏈技術(shù)也需要一個統(tǒng)一的訪問方式，才能更好實(shí)現(xiàn)通用化應(yīng)用。

安全機(jī)制。在數(shù)據(jù)庫里，一個表單，到底誰能讀、誰能寫，有一套定義，但在區(qū)塊鏈里，安全是行級的安全，比如在比特幣里，相當(dāng)于全局可讀，只有輸入可寫的安全配置。

從這幾塊來看，區(qū)塊鏈和數(shù)據(jù)庫的世界有很多相通之處。

數(shù)據(jù)庫共識方式。所有讀寫操作都是主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)會把信息傳給兩個從節(jié)點(diǎn)。在區(qū)塊鏈里，它的主節(jié)點(diǎn)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(yàn)證，誰先算出那個數(shù)，大家廣播一把，我算出數(shù)，大家跟我看齊。這是大家競爭主節(jié)點(diǎn)的過程。在區(qū)塊鏈的世界，主節(jié)點(diǎn)是隨時跳躍的，當(dāng)每一個節(jié)點(diǎn)自己認(rèn)為自己變成主節(jié)點(diǎn)以后，會把一段時間之內(nèi)接收到新的信息，通過區(qū)塊方式傳送給其他節(jié)點(diǎn)，這個傳輸過程和我們之前從主節(jié)點(diǎn)發(fā)送到從節(jié)點(diǎn)的方式基本也是很類似的，涉及到P2P的東西，核心本質(zhì)都是一樣的。

事務(wù)日志。數(shù)據(jù)庫里事務(wù)日志和區(qū)塊鏈的鏈本身就是一個事情，在區(qū)塊鏈里，每一個區(qū)塊對應(yīng)到數(shù)據(jù)庫，可以認(rèn)為對應(yīng)的就是一個日志文件。最本質(zhì)的區(qū)別是在于區(qū)塊鏈同步標(biāo)準(zhǔn)以區(qū)塊為單位，每一次主節(jié)點(diǎn)要把交易信息打包成區(qū)塊，這個區(qū)塊作為交易日志。當(dāng)有任何信息以后，立刻就可以把數(shù)據(jù)同步給其他節(jié)點(diǎn)。

共識機(jī)制。

POW本質(zhì)是一種自我證明的方法，就是每一個節(jié)點(diǎn)大家都想讓別人跟自己同步，自己想成為主節(jié)點(diǎn)，怎么成為主節(jié)點(diǎn)？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(yàn)證，如果驗(yàn)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(dāng)中，而對于網(wǎng)絡(luò)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(dāng)于一大屋子人都想成為主節(jié)點(diǎn)，大家通過某種方式進(jìn)行投票，這種機(jī)制不需要自己去搞，但對網(wǎng)絡(luò)壓力很大，因?yàn)槊恳淮瓮镀倍家O(shè)計上萬個節(jié)點(diǎn)競選，網(wǎng)絡(luò)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?yàn)楫?dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)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(wǎng)絡(luò)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(zhì)的區(qū)別，不管是POS還是POW，做得都是跟我看齊的事，本質(zhì)是當(dāng)某一個人在一段時間之內(nèi)成為一個基準(zhǔn)，大家跟基準(zhǔn)點(diǎn)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(zhǔn)點(diǎn)，當(dāng)在DAG網(wǎng)絡(luò)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(zhǔn)出塊的節(jié)點(diǎn)，壞處是沒有辦法做時序控制，因?yàn)槊總€人討論東西順序不一樣。DAG唯一能做的事情就是轉(zhuǎn)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(jié)果不一樣。DAG算法里暫時很難突破排序的問題。傳統(tǒng)區(qū)塊鏈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)沒有這個問題，這個節(jié)點(diǎn)先做加做做乘，沒關(guān)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(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)區(qū)塊鏈方式***的區(qū)別。

區(qū)塊鏈鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫日志結(jié)構(gòu)是什么樣的？

數(shù)據(jù)庫日志結(jié)構(gòu)。在一個事務(wù)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(shù)據(jù)庫的日志結(jié)構(gòu)和區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)有很多共同之處。

區(qū)塊鏈用UTXO的形式，這個并不是最關(guān)鍵的點(diǎn)，UTXO只是一種協(xié)議的表示，在底層完全可以使用數(shù)據(jù)庫把它表示出來。對于一個數(shù)據(jù)庫里面的結(jié)構(gòu)體和區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)體，兩者之間有很多相通的地方，完全可以有互換的關(guān)系。

典型區(qū)塊鏈賬本結(jié)構(gòu)。區(qū)塊鏈涉及到交易活動日志、數(shù)據(jù)狀態(tài)庫，在狀態(tài)庫基礎(chǔ)上增加索引。對應(yīng)到數(shù)據(jù)庫里也是一模一樣的，包括數(shù)據(jù)庫Ctransaction、數(shù)據(jù)管理部分、索引，從結(jié)構(gòu)來看，看待區(qū)塊鏈底層結(jié)構(gòu)和上層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)都是非常相通的。

區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)庫功能模塊對應(yīng)關(guān)系。

區(qū)塊鏈?zhǔn)菙?shù)據(jù)庫交易日志，區(qū)塊鏈State Store對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲，區(qū)塊鏈共識算法對應(yīng)的是數(shù)據(jù)庫一致性算法，區(qū)塊鏈智能合約對應(yīng)的是數(shù)據(jù)庫存儲過程等等。

二、區(qū)塊鏈與數(shù)據(jù)庫的不同

***的不同是一致性。

對于數(shù)據(jù)庫來講，一般都是強(qiáng)一致，比如Oracle，寫入一條記錄以后，確保數(shù)據(jù)一定是存在的，并且這條數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫日志里確保不能被更改。在分布式數(shù)據(jù)庫里則是最終一致性，當(dāng)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(nèi)這個記錄一定存在。不管強(qiáng)一致還是最終一致，本身要求是寫入成功的數(shù)據(jù)一定會存在在數(shù)據(jù)庫里某一時刻。

但區(qū)塊鏈不一定，區(qū)塊鏈可能會出現(xiàn)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?yàn)樵谥袊兔绹?wù)器不一樣，一個服務(wù)器接收我給A做交易是成功的，在第二個美國服務(wù)器接收同樣消息，轉(zhuǎn)給B的也是成功的，但這兩個人不能同時成功。在區(qū)塊鏈一定有交易成功確認(rèn)過程，這在數(shù)據(jù)庫里是沒有交易確認(rèn)，只要在數(shù)據(jù)庫里寫的東西一定可以成功。如果在中國向A轉(zhuǎn)10個比特幣，在美國向B轉(zhuǎn)10個比特幣，假設(shè)由于中美開戰(zhàn)了，中美之間網(wǎng)絡(luò)突然斷掉了，可能斷了三天，三天之內(nèi)，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(dāng)兩個網(wǎng)絡(luò)合并時就會產(chǎn)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，***當(dāng)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(qiáng)一致，去中心化存儲里和中心化存儲***的區(qū)別，就是在于一致性。

為了確保一致性，在數(shù)據(jù)庫里用鎖，因?yàn)樗胁僮髟谥鞴?jié)點(diǎn)執(zhí)行，幾個并行操作里，結(jié)構(gòu)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(xù)。

區(qū)塊鏈沒有鎖的機(jī)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(nèi)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(jié)點(diǎn)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(rèn)時，誰先提交誰成功，后面發(fā)現(xiàn)記錄變了，重新做一個。相對于區(qū)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(xù)。

從安全級別來講，區(qū)塊鏈有很多機(jī)制確保安全性。對于數(shù)據(jù)庫大家的想法是這個東西是跑在數(shù)據(jù)中心里的，區(qū)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(xié)議層面確保其他對等節(jié)點(diǎn)、相鄰節(jié)點(diǎn)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(shù)字簽名、智能合約數(shù)字簽名，就是當(dāng)做一筆交易時，一定要通過數(shù)字簽名來驗(yàn)證帳號是否有權(quán)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(qū)塊級的安全機(jī)制，當(dāng)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(yàn)，這是對于區(qū)塊安全的保障。對于鏈級安全機(jī)制，怎么確保這個鏈?zhǔn)强孔V的，利用前一個區(qū)塊生成校驗(yàn)碼、分叉解決方案。

分片機(jī)制。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分片很容易，都在一個數(shù)據(jù)中心之內(nèi)，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(zhǔn)備好了，可以提交了，確保大家都在同一個狀態(tài)下。但有一個問題，沒有辦法在多個分片之間做控制。在區(qū)塊鏈里除非有某種機(jī)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(shù)確保，因?yàn)殒湶痪邆溥@個功能。不是技術(shù)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(cè)鏈機(jī)制、跨鏈機(jī)制。

三、區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)融合的形式

而在底層技術(shù)上，我認(rèn)為通過兩者的技術(shù)融合，可能會出現(xiàn)“去中心化數(shù)據(jù)庫”這么一種產(chǎn)品形態(tài)。

對于去中心化數(shù)據(jù)庫，其主要的技術(shù)點(diǎn)有一下幾個：

1.***去中心化，是一個區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)庫。

2.沒有全局鎖。

3.非固定節(jié)點(diǎn)生成日志，每個節(jié)點(diǎn)都有可能成為出塊的節(jié)點(diǎn)。

4.異步事務(wù)確認(rèn)。

5.一次性策略調(diào)整。

6.行級安全性與觸發(fā)器。

應(yīng)用場景，包括電商、金融、信用、物聯(lián)網(wǎng)，這些都有可能，這個形式非常好?，F(xiàn)在的商業(yè)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(qū)塊鏈機(jī)制，或者叫做去中心化的數(shù)據(jù)庫的機(jī)制，被普遍應(yīng)用的話，從整個商業(yè)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(yè)現(xiàn)有的商業(yè)模式解耦。

對于未來區(qū)塊鏈商業(yè)模式來說，區(qū)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(rèn)為未來會是一個去中心化的協(xié)作組織。

例如，攜程是中心化的旅游網(wǎng)站，有各種各樣的資源，包括酒店、機(jī)票、旅游景點(diǎn)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(qū)塊鏈攜程或攜程區(qū)塊鏈，它的做法是統(tǒng)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(wǎng)站的，專門把這個鏈里所有資源整合起來，做成網(wǎng)站掛出去，相當(dāng)于去中介化，不需要用攜程這樣的組織把所有的資源統(tǒng)一起來賣差價，而是讓所有的人都自發(fā)參與到去中心化組織里，來達(dá)到商業(yè)目的。

我們認(rèn)為區(qū)塊鏈未來是去中心化協(xié)作，而不僅僅只是交易這么一套東西。

基本就是這些，謝謝！