在一篇文章中了解区块链的基础知识和常见用例

关键点

梳理区块链领域可能是一件很有挑战性的事情。

已经有大量关于这个主题的文章，其中许多充斥着炒作、技术专长和其他行话。

在本文中，我们将解释区块链项目的两个主要分支（公共和私有）之间的区别以及与该领域相关的一些基本技术术语。

今天，我们将借此机会回答有关区块链和相关解决方案的一个基本问题：公共去信任区块链、分布式私有分类账和传统数据库的有效用例是什么？

区块链领域出现的一些最重要的术语：

有关这些术语的更多详细信息，一些最重要的方面包括：

在阐明了这些主要定义（以及一些分支）之后，现在可以查看当今使用的一些主要的基于区块链的技术。

比特币

最原始的加密货币，它使用未花费的交易输出 (UTXO) 模型作为其分类帐。 它使用简单的工作量证明算法来猜测一个随机字符串，结合最后一个交易块的 SHA-256 哈希值，该字符串在数值上应该小于一个小阈值。

成功猜出答案“挖出了一个区块”的参与者以及区块中包含的交易被添加到账本中。

这允许使用一种非常简单的方法来确定共识——参与者只需同意最长的链应被视为挖掘下一个交易块的基础。

比特币不是为智能合约设计的。 因此，可用的函数非常有限，得到的函数肯定不是图灵完备的，但大多数对比特币的分析都忽略了这一点。

因此，由此产生的系统纯粹是一个安全的加密分类账。

除了使用加密签名来验证交易的来源之外，它没有身份语义并且完全不需要信任。

以太坊

这个账本也是基于比特币的一些思想，但是模拟的是单个全局虚拟机的状态，而不是使用UTXO模型。 以太坊的关键创新是增加了图灵完备的智能合约能力。 以太坊虚拟机 (EVM) - 设计用于具有智能合约的分布式账本环境的虚拟机。

在以太坊中，程序状态是私有的，属于单一合约地址以太坊虚拟机处理的事务包含，通过一系列EVM字节码指令修改，是智能合约的内容。

然后，通过聚合每个合约地址的程序状态来获得整体全局状态。

以太坊网络中的所有全节点都遵循该模型的规则。 他们可以在自己的机器上计算任何合约地址状态的系统状态，只要他们使用相同的交易（形成以太坊模型中的输入数据），他们就会得到相同的结果。

由于以太坊采用全球共识算法，具有全球最新区块的概念，因此以太坊虚拟机整体的交易处理速度受到区块生成率的限制。 向以太坊网络添加更多硬件和计算能力并不能使其更快或更强大，它只会增加防篡改能力。

使用图灵完备的智能合约可以为网络添加额外的功能，而不需要所有参与者都知道它们。 例如，以太坊网络因此可以发行在以太坊虚拟机中状态附加的软件令牌。 这构成了所谓的首次代币发行 (ICO) 的基础。

从表面上看，EVM 类似于 JVM 和其他类似环境，但在一些重要方面的设计有所不同。 特别是EVM字节码的设计，使得编译后代码的静态分析变得更加困难。 这不是需要高度透明性和可验证性的执行环境的卖点。

EVM底层环境并不是一个特别友好的编程环境，所以有一些高级语言可以编译成EVM字节码。 其中最著名的就是Solidity。

受 JavaScript 和 Java 等更主流编程语言的启发，Solidity 语言还融入了与以太坊区块链交互的新功能。

在某种程度上，以太坊是其自身成功的牺牲品。 其作为 ICO 首选平台的作用导致 2018 年初 ETH（以太坊代币）价格上涨。由于以太坊团队本身拥有大量这种加密货币，因此许多主要参与者对其拥有巨大的既得利益，并且希望能够实现它。

科尔达

R3 Corda 使用 UTXO 模型（如比特币），但也将图灵完备的智能合约作为设计的一部分。 这些合约表示为 JVM 字节码，带有可选的确定性保证来约束合约的语义。

这种方法不使用单个全局锁来控制账本状态的推进，而是允许执行不冲突的交易。 这使得锁定更细粒度，代价是需要更复杂和微妙的时间和时钟概念。 在 Corda 模型中——简单的“最长链获胜”规则不再适合作为共识算法。

参与者是知名的和值得信赖的，因为第三方身份验证是 Corda 架构的一个组成部分。

由于致力于消除全球账本锁，Corda 提供了退出/进入语义，用于理清主链中的交易并防止所有交易随着时间的推移变得纠缠在一起。 这是可能的，因为该架构严重依赖于受信任的第三方模型。

因此，某些参与者撤销账本项目并用没有交易历史的等价物替换它们的权力可以由身份权威机构保证。

Corda 的创造者并不认为它与加密货币相似。

相反，他们将技术视为整个市场层面共享基础设施的基础，而不是个别公司。

这使得 Corda 成为企业区块链，企业可以从公共基础设施和世界状况的共享视图中受益，而无需维护不可避免地需要协调的单独版本的记录。

超级账本

IBM 赞助的 HyperLedger 项目是另一个领先的企业区块链解决方案。

Hyperledger Fabric 是一个区块链框架实现，是 Linux 基金会托管的 Hyperledger 项目之一。

IBM 对该项目的主要设计目标包括机密性、弹性、灵活性和可扩展性。

与 Corda 一样，Hyperledger 使用许可架构。

它实现了实用拜占庭容错 (PBFT) 算法，确保交易在收到完成通知后实际完成。

IBM 在与 Docker 的集成方面投入了大量资金，包括在容器内进行测试。

Hyperledger的智能合约可以用Java编写，并提供专用的SDK（也可以用Go语言编写合约）。

Hyperledger 按角色划分节点，其中包括完整的对等节点、证书颁发机构节点（授权所需）以及将交易分组到块中的证书申请者。

Hyperledger 区块链状态被建模为版本化的键值存储（KVS），其中键是名称（字符串），值是任意二进制对象。

这是一个非常低级的接口，Hyperledger 在该接口之上提供了一个名为 Ledger 的层，该层提供了所有成功状态更改的可验证历史记录。

Hyperledger 的代码和架构仍在快速发展，现实世界的生产试验开始出现以太坊虚拟机处理的事务包含，它与 Corda 一样是更可能被企业使用的解决方案之一。

例子

区块链用例仍在激烈争论中。

抗审查数字货币就是一个非常明显的例子。

然而，2018 年加密货币市场的波动和碎片化似乎表明去信任数字货币的实际适用性非常有限。

从企业的角度来看，很明显，它们还可以用于创建系统或网络，这些系统或网络充当多个实体之间的共享结构，这些实体不一定相互信任，但希望共享数据并确保各方安全。 在关注的问题上有某种共识。

使用案例仍在不断涌现，在这些案例中，这种类型的集中授权要么对参与者来说是不可接受的，要么设置起来成本太高。

2019年，随着越来越多的项目进入市场，区块链能否实现其倡导者承诺的长期重大影响还有待观察。

关于作者

Ben Evans 是 JVM 性能优化公司 jClarity 的联合创始人。 他是 LJC（伦敦 JUG）的组织者和 JCP 执行委员会的成员，帮助定义 Java 生态系统的标准。 Ben 是 Java 冠军、3 次“JavaOne Rockstar 演讲者”、“The Well-Grounded Java Developer”、新版“Java in a Nutshell”和“Optimizing Java”的作者。 他经常就 Java 平台、性能、体系结构、并发性、初创公司和相关主题发表演讲。

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