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2018年8月13日 星期一

Blockchain or Database: Explained!


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來源: 巴比特

關於數據庫和區塊鏈,總會有很多的困惑。區塊鏈其實是一種數據庫,因為他是數位賬本,並且在區塊的數據結構上,儲存資訊。數據庫中儲存資訊的結構,被稱為表格。

但是,區塊鏈是數據庫,數據庫可不是區塊鏈。他們雖然都是儲存資訊的,但是設計卻完全不同,所以不可以互換。而且,這兩者存在的目標也不同,所以對於很多人來說,他們不是很清楚為什麼區塊鏈是需要的,以及為什麼數據庫,更適合儲存某些數據。首先,我們來看看數據庫和區塊鏈之間的區別。

數據庫(資料庫)
傳統數據庫,是用來儲存資訊的數據結構。這包含能夠用來製作支持各類商業,金融和管理決定的報告,所需要的數據。政府也會使用數據庫,來儲存大型數據,可以會有幾百萬個記錄。

數據庫從文件分級系統開始,提供了最基本的資訊獲取和儲存功能。然後,數據庫使用相關的模型,透過將多個數據庫進行相關,可以有更多複雜的方式來獲得數據。

儲存在數據庫中的資訊,可以使用管理系統來進行管理。簡單的數據庫,被儲存在數據行列中,被稱為表格。表格中包含不同領域,用來定義不同記錄的種類,儲存數據被稱為屬性。每個領域包含列和航,代表儲存的記錄。



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數據庫是被管理員可以修改,管理和控制的。數據庫總是會有管理員,並且可以完全控制數據庫。他們可以創建,刪除,修改數據庫中的任何記錄。

他們能優化數據庫的性能和大小。越大的數據庫就會有更慢的性能,所以管理員可以使用方法來優化。管理員也可以把這個身份轉給別人。

例如,管理員可以把身份轉給另外的用戶,讓他們來進行數據庫備份。但是,問題也會有,例如伺服器垮了,唯一的方法就是從備份恢復。數據庫也是遞歸的,也就是說你可以回去重複某個任務,或者說刪除任務。

如果資訊已經備份,那麼管理員就會刪除之前的記錄,和其他過期資訊。比如你在現在數據庫寫入了「John Smith」,現在需要更新住址。但是現在已經有「John Smith」的備份了,所以你可以透過現有數據庫的新地址進行更新。

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數據庫可以透過伺服器架構來實現。這是因為電腦需要連接伺服器,它們管理數據庫,從而可以獲得資訊和儲存的數據。最初地時候,數據庫客戶端使用ODBC連接,這是由管理員設定的,然後連接到數據庫。這個客戶端軟體然後就會運行,來完成加密連接,但是必須要有權限才能進入。

這個權限能夠被管理員設置,或者用戶透過密碼也可以進入。這就是為什麼用戶賬號會被創造,可以讓認證的用戶進入,同時拒絕那些沒有認證的。現在大多數系統,都會使用網頁接口。但是對於私人資訊,還是需要認證,但是公開數據庫就可以很容易地透過網頁進入。

我們可以看出,數據庫需要足夠的控制,這會讓它高度中心化。同時,這也是需要允許的,也就是說需要管理員,來設定如何讓用戶進入。在生產環境下,DB管理員需要設定只讀權限,他們也需要給用戶設定更新,和寫入的權限。

傳統數據庫的中心化,會保證系統的安全和信任。很多數據庫都會在私人網路下運行,同時背後是大公司的防火牆。其他也有數據庫是基於雲伺服器。但是他們仍然是需要管理員來控制他們。

區塊鏈
對於區塊鏈的描述,我們會想到比特幣。但是也有很多在企業環境下運行的私有鏈。區塊鏈在2009年誕生,比特幣是基於它的第一個系統。在比特幣系統中,區塊鏈是不可更改的數位賬本,並且也是逐漸增長的加密分布式數據庫。

區塊鏈會在同等大小的區塊中儲存資訊。每個區塊都會包含前個區塊的哈希資訊,從而提供加密安全性。這個哈希的資訊,就是前個區塊中的數據和簽名,並且前個區塊的哈希,會回到區塊鏈的首個區塊,被稱為「創世區塊」。

整個資訊就會透過哈希通過,並且指向下個區塊的地址。區塊鏈數據結構,例如默克爾樹,是很有效地數據驗證方式。


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為了讓區塊能夠加入到區塊鏈上,整個過程中包含了博弈論。網路中作為節點的電腦,被稱為「礦工」,必須要競爭來從nonce中找出正確的數值。

礦工必須要用計算資源,來解決這個數值,而且這也需要電腦硬體。區塊鏈內置的協議,可以透過全網算力,來得出解決難題的難易程度。

這意味著如果有越多的礦工,解決問題的難度也就越高。這是因為如果有更多礦工,網路上就會有更多的計算資源,同時提高了哈希力,也就是h/s。

一旦礦工驗證了區塊,他們會因為提供算力而獲得獎勵。這部分激勵,就是推動節點來挖礦的動力,因為他們會獲得交易費用和代幣。在比特幣中,這也被稱為工作量證明算法。

就像我們看到的,區塊鏈使用去中心化的分布式網路。去中心化意味著網路所有的節點,都會儲存區塊鏈的備份。節點儲存全節點的備份,或者是挖礦,或者他們兩者都可以做到。

沒有任何的管理員來驗證區塊轉賬。你需要能夠解決加密問題的礦工,但是這是基於全網算力的比例。一旦區塊被加入到鏈上,那麼這些資訊就是不可改變以及透明的。

區塊鏈轉賬是不可以逆轉的,這也意味著一旦驗證了區塊,他們就不能重複使用。區塊鏈是可以容錯的,因為如果一個或者多個節點宕機,總是會有其他節點在運行區塊鏈。

去中心化的另個優勢,就可以讓那些不認識或者不信任的人,獲得透明性。區塊鏈會透過記錄轉賬來提高信任,並且提供加密安全算法來交易數據。


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區塊鏈是P2P的網路架構。它並不需要中心化的數據庫,而是網路所有的節點,都會互相連接起來。所以,沒人可以控制所有的節點。區塊鏈上無需管理員。如果節點中有人詐欺呢?這會影響整個網路嗎?理論上的答案是如果他們獲得大多數算力,那麼就是可能的。

理論上,如果有人可以控制51%的算力,就可以控制網路。這需要非常多的計算資源,所以產生攻擊是非常昂貴的。使用計算資源挖礦是有利可圖的。能夠保證區塊鏈安全的本質,就是去中心化,如果有人想修改區塊鏈上的任何資訊,就需要其他人的幫助來驗證。

這就會從主鏈中分割出新的鏈,並且只有比主鏈長才會有效。類似比特幣有幾千個節點,所以如果需要進行詐欺,就需要改變網路中的所有節點。實際上,這是需要大量計算和電力的,也非常困難完成。

這是一種監管的方式,為了保證沒人可以欺騙任何人。這就是為何區塊鏈是不可更改的。同時,由於轉賬資訊任何人都能看到,因此這也是透明的。

這就是區塊鏈和數據庫,在底層架構上的區別。


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區塊鏈和數據庫,何時應該用哪個?
數據庫由於很好的穩定性,對於企業網路來說,是比較適合的。他們對於用戶來說,也更加友好,並且對於管理員和開發人員,也有很多支持性的管理系統。

福布斯前500的企業,都會使用數據庫來運行高端系統,從而處理大量的數據。數據庫可以擴容到幾百萬記錄,而且可以每秒處理幾千個轉賬。

對於處理大量流量,例如零售,數據庫是最好的解決方案。區塊鏈不需要儲存大量的處理來進行分析,數據庫可以儲存更多的數據,並且由於不需要節點,處理速度也更快。

你也不需要對於每個數據進行加密。通常,數據庫是不加密的,因為加密會讓數據庫增加很多冗餘。傳統數據庫會透過授權,來提高加密性。

非結構性數據是不需要區塊鏈的另個地方,這些更適合數據庫管理系統。數據不需要信任驗證,就好像商店每天的數據,都會記錄在數據庫中。

如果使用區塊鏈,來儲存私密資訊,就會成本很高。只有某些公司才能知道的資訊,例如社交安全和病歷,都是儲存在數據庫中。能夠透過公開驗證系統使用的資訊,都可以基於區塊鏈。這些個人資訊能夠基於公鑰加密算法,來在區塊鏈上認證。

數據庫適合用於:
需要不停更新的數據,例如監控和傳感器
快速在線轉賬過程

私密資訊(不能對公眾開放的)
需要快速處理的金融數據

不需要驗證的數據
儲存數據的應用

關係數據
區塊鏈的需求是建立信任和透明。簡單來說,它就是可以讓任何人獲得資訊的公開賬本。它可以幫助B2B轉賬,例如供應鏈,貨品分布以及庫存去驗證資訊。

透明性可以幫助企業例如廣告業,透過建立廣告公司的更多驗證,從而最小化欺詐行為。

區塊鏈,不是說大型數據記錄,就會有更多的資訊驗證。比特幣是區塊鏈首個成功部署,而且它也是作為價值轉移,和支付轉賬驗證的系統。比特幣的成功也提出了雙花問題,可以讓用戶針對同個代幣花銷兩次。

比特幣使用了能夠使用時間戳,順序的來對轉賬進行驗證。這就同個讓系統,同時處理轉賬,從而防止雙花,這會是按照時間順序來完成的。

有些項目正在研究區塊鏈的許可性系統,將他們應用到投票系統中。由於區塊鏈可以驗證身份,以及誰來投票,其實就會很有意義。

主要的目標是防止欺詐,所以區塊鏈可以保證信任的公平,一些區塊鏈不需要數位貨幣或者挖礦,例如企業級別的區塊鏈。在私有和可許可環境中,使用區塊鏈科技,可以有新級別的系統,有時候也會和數據庫整合,完成混合系統。

數據庫管理員會發現,區塊鏈是不相關的。你不能在不同的區塊鏈,和相關數據創建聯繫。這就是這兩者重大的不同,所以當資訊需要相關性的時候,區塊鏈就不適用於這些。

其他區塊鏈的應用,例如乙太坊上的智能合約。這些更像是數據庫的儲存流程,其中觸發器可以用來執行代碼來處理轉賬。在乙太坊網絡中,智慧合約會在網路中的所有節點運行代碼。乙太坊和其他數位貨幣,例如EOS和NEO會使用區塊鏈,作為他們的智慧合約生態。這是區塊鏈和傳統數據庫區分的案例。

區塊鏈適合用於:
資金轉賬、價值轉移、可信數據的驗證(身份,信譽,信用等等)、公鑰驗證、去中心化APP、投票系統。

關於區塊鏈和數據庫,還有很多可以討論。我們只是從技術角度,來發現其中的一些情況。其實數據庫和區塊鏈,並沒有誰比誰好。他們都有自己的目標,以及根據你想要處理數據的方法,來選擇不同的方案。






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