| 标题 | 区块链数据库与传统数据库的对比 |
| 范文 | 詹煜 摘要：区块链作为一种新兴的概念正在快速兴起，区块链中包含有容错率很高的分布式数据库。该文试图将区块链中的数据存储与传统数据库存储在运行机制等方面上做一个简要对比。 关键词：区块链；分布式数据存储；传统数据库；运行机制 中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）23-0044-02 1 前言 区块链[1]是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。其中，区块链中的分布式数据存储除了具有很强的容错性外也有别于现有的数据库。本文将从区块链分布式数据存储与传统数据库的运行机制入手，对二者进行一个对比。区块链功能示意图如图1所示。 2 传统数据库与区块链数据库的运行机制 传统的数据库采用的是C/S架构，在C/S架构中，数据存放在服务器端，而用户可以通过客户端，对存储在数据库中的数据进行修改。在传统数据库的架构中，服务器端会对不同的用户分配不同的数据修改权限，而这种对用户的控制权则存放在指定授权的机构处，由机构进行统一的分配。从某种意义上说，数据库的管理是由指定的授权机构来完成的。那么，一旦授权机构的安全受到侵害，则整个数据库中的数据都会面临泄露、修改甚至被完全删除的风险。传统数据库的示意图如图2所示。 从图中可以看出，在传统数据库的工作机制中，授权中心并不直接对数据库进行操作，对数据库的操作都是由经授权中心认证的用户来完成。 区块链数据库由多个分散的节点组成。区块链中的每个节点都会参与整个数据管理的过程。面对数据库中的内容修改问题，所有节点都会验证新的修改，而且只有在大多数甚至是全部节点都达成共识的情况下，本次修改才会被确认写入数据库，这个就是区块链数据库的共识机制。 比特币（Bitcoin）[2]是区块链技术的一个实际应用。在比特币中，这种共识机制是通过各个节点计算复杂的哈希（hashing）问题的解来达成的，这个求解的过程通常也被叫作“挖矿”。而在区块链的另一个实际应用——以太坊[3]中，这种共识机制是由股权证明来完成的。 从以上运行机制的对比可以发现，区块链数据库对于传统的数据技术而言，其运行机制构成了区块链数据库的两大特点，即完整性与透明性。首先，在区块链数据库中，由于共识机制的存在，因此每个用户所检索的数据从数据被写入的那一刻起就不会遭到损坏或改写，保证了区块链数据库的完整性。其次，同样由于共识机制的存在，每个用户都可以获知并且验证区块链数据库中的内容变化，并且这种内容变化与时间推移是有着明确的相关性的，保证了数据库的透明性。区块链数据库的示意图如图3 所示。 3 传统数据库与区块链数据库的操作机制 传统的数据库中，用户对于数据库的操作有以下4大類：1）创建数据库；2）读取数据库；3）更新数据库；4）删除数据库。每种操作机制与数据库的授权权限相关，存在多个用户权限相同的情况。 区块链数据库中，仅仅支持两类用户对数据库的操作：1）读取；2）增加。从这个层面看，区块链的数据库只能增加，即新数据只能以附加块的形式向区块链中数据库加入，而先前数据库中的数据将会永久保存，仅供读取，无法更改。 4 区块链数据库的增加机制 区块链有时候也被称作不可更改的分布式的账本[4]，其原因在于区块链还拥有交易验证和交易结果写入的机制，但是这种机制的基础在于整个区块链数据库在整个交易发生之前的数据是不可更改的。在此基础上，新的交易通过验证（共识机制）后，仅能更改相应节点的数据状态，同时整个交易也会背记录在区块链上（同样通过共识机制来完成）。而且由于区块链数据库中的数据只能增加，因此每个节点随着时间推移的数据变化都会永久的保留在区块链中。这也是区块链被称作不可更改的分布式账本的具体原因。区块链交易流程图如图3所示。 5 结语 通过以上分析，我们可以看出，区块链数据库跟传统数据库相比，区块链数据库去掉了传统数据库的授权机构，也就是所谓的去中心化，避免了授权机构的安全问题导致的数据安全问题。其次，区块链数据库在去中心化的同时，区块链数据库在操作上仅保留了读取和增加两种，且增加的过程必须通过共识机制来完成增加数据的验证。最后，这种共识机制同时保证区块链数据库具备完整性与透明性，建立了在整个区块链结构中的安全架构。 参考文献： [1]袁勇，王飞跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报，2016，42（04）：481-494. [2]贾丽平.比特币的理论、实践与影响[J].国际金融研究，2013（12）：14-25. [3]黄秋波，安庆文，苏厚勤.一种改进PBFT算法作为以太坊共识机制的研究与实现[J].计算机应用与软件，2017，34（10）：288-293，297. [4]胡乃静，周欢，董如振.区块链技术颠覆金融未来及在上海金融中心的发展建议[J].上海金融学院学报，2016（03）：31-41. 【通联编辑：张薇】 |
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