資料庫、分散式賬本與區塊鏈

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序言

最近區塊鏈技術在輿論上掀起新的熱潮，連人民日報都開始科普什麼是區塊鏈。那麼，究竟什麼是區塊鏈，區塊鏈到底能解決什麼問題，區塊鏈真的是萬能的嗎？我們將在本文中解答這些問題。

英格蘭銀行在2017年8月發布的文章《The Economics of Distributed Ledger Technology for Securities Settlement》，清晰地對比了區塊鏈技術與傳統資料庫技術異同，並通過分析證券行業的後交易環節如何使用區塊鏈技術，解釋了區塊鏈技術的優勢和不足。因此，我們節選翻譯了該文最精華的部分，以饗讀者。

本文分為兩個章節：

第一章：資料庫、分散式賬本與區塊鏈;

第二章：區塊鏈技術的應用與思考——以證券後交易流程為例。

分兩篇文章推送，歡迎關注。

資料庫、分散式賬本與區塊鏈

在傳統的中心化資料庫架構中，信息被固定、存儲和維護在一個單獨的位置，由中央管理員控制，確保其完整性。數據通常以原始形式存儲，並且有某種安全邊界可以保護資料庫免受外部攻擊。

分散式資料庫，其數據或數據副本分散在網路中，並存儲在不同的物理位置。雖然其數據是跨節點共享的，但是其控制通常是集中的，資料庫的完整性依賴於中央管理員，並需要一個中心化的應用程序用於管理資料庫並同步數據。其所有節點均位於安全邊界內，是受信任的，並且訪問由中央管理員控制。

圖a.傳統中心化資料庫、分散式資料庫與分散式賬本

分散式賬本（Distributed Ledger）從廣義上講也是一種分散式資料庫，每個節點都有一個同步的數據副本，但是它與傳統的分散式資料庫體系結構有三個重要的區別：

1.分權：資料庫的控制（讀/寫訪問）是分散的，由多個（或全部）網路參與者執行。數據的完整性或者節點之間的一致性並不由中央管理員控制，而是通過一些共識機制或驗證協議來實現的。

2.在不安全的環境下仍然可靠：共識機制確保資料庫的一致性和完整性，即使參與的各方不完全互相信任。

3.密碼學加密：賬本使用加密工具執行以上（1）和（2）。與傳統的分散式資料庫相比，這三個特點使得DLT成為後交易行業(Post-trade Industry)應用的有力候選者。

雖然分散式資料庫（Distributed Database）也可以提供賬本共享，同步副本，最終也可以減少對賬過程的數量，但是去中心化(Decentralization)可以使得節點能夠更好地控制自己的信息，並且可以通過促進非中介化來進一步降低後交易過程 (Post-trade Process）的成本。

最後，雖然傳統的分散式資料庫依賴於可信節點，並將賬本的副本保存在由中央管理員控制的安全邊界內，但是在金融業，與不受信任的第三方競爭的環境中安全運行的能力是任何潛在應用的關鍵組成部分。

區塊鏈是分散式賬本的一種特定架構，在該架構下，數據被利用加密工具打包放入一系列彼此鏈接的區塊。各個區塊中的數據均依賴於前序的區塊，這種依賴關係使逆向修改資料庫變得極為困難。

圖b.分散式資料庫與分散式賬本

共識機制

分散式賬本中，與任何資料庫一樣，為了確保賬本的完整性，對賬本的修改必須經過驗證。例如，對於每個新交易，必須有人檢查交易對手是否在其賬戶中擁有足夠的資產（或資金），並確保這些的資產（或資金）不被用於多個交易（即雙重支付）。

在沒有中央權威機構進行交易驗證的情況下，為了解決這個問題，分散式賬本通常依賴於共識機制，即由選定的部分節點（或全部節點）就哪些交易是有效的、以及哪一個狀態屬於整個網路的最新狀態達成決議。

共識機制的設計在很大程度上取決於分散式賬本節點接入是否有準入機制（即公鏈或私鏈）。

（本文轉載自眾享互聯）

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