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公有连、私有连,联盟连等区块链企业该怎么选?

区块链一开始问世是以比特币之姿,公开透明、公平竞争。随后世界开始探索如何把区块链用在各种场景,许多人就想到,也许不需要全世界人的参与,也不需要挖矿,我们只需要用到区块链去信任、可追溯的特性,透过较少节点达到拜占庭将军容错,于是私有链就诞生了。

但私有链仍是中心化,难以维持去中心化的优势:共识决。因此又有了为企业体联盟而生的联盟链(consortium blockchain)。

公有链

公有链向全世界任何人公开,所有人都可访问,发送、接收、认证交易。所有人都能参与其中共识过程的区块链——共识过程决定哪个区块可被添加到区块链中,也因此公有链「通常」被认为是完全去中心化的。

· 特色:不可篡改,匿名公开,技术门槛低,是真正的去中心化。每个参与者可以看到所有的帐户余额和其所有的交易活动。
· 缺点:分散式治理仰赖共识决,更新迭代慢、自行开发的话,目前技术发展框架,初期建置成本高昂。若企业直接采用公有链,则会受限于扩容问题、以及企业需求无法满足(通常会以侧链妥协,但侧链则容易陷入中心化疑虑)。
· 举例:比特币、以太坊。

私有链

私有链是完全私有的区块链,指写入权限仅限于在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放,或者被一定程度地进行了限制。整个网络由成员机构共同维护,网络接入一般通过成员机构的网关节点接入,共识过程由预先选好的节点控制。这类区块链被认为是「部分去中心化」。

· 特点:交易速度快,保护隐私,交易成本极低;仍保有不可篡改性。
· 缺点:由于完全中心化的特性,私有链是的代币(若有发行的话)价格是可以被操作的,代码也是可以修改的,集中风险较大。
· 在近年因为企业对区块链的探索与需求,发展出了在这两种区块链的混合,有一种区块链称为联盟链,保有私有链的隐私性,又能维持多节点共识治理的特性。

联盟联

联盟链适合于机构间的交易、结算或清算等B2B 场景。例如在银行间进行支付、结算、清算的系统就可以采用联盟链的形式,将各家银行的网关节点作为记帐节点。

通常情况下,外部观察者可以查询,但是不可交易,联盟链是指其共识过程受到预选节点控制的区块链;区块链或许允许每个人都可读取,区块的Root Hash及其API (应用程式接口)对外公开,API可允许外界用来作有限次数的查询和获取区块链状态的资讯。这些区块链可视为「部分去中心化」。

联盟链与私链类似,其开放程度和去中心化程度是有所限制的,其读写权、记帐权由组织决定。与私有链最大的不同在于,联盟链是为一个联盟,比如一个行业服务的;而私链则是为一个组织,比如一家公司内部服务。

区块链目前正在四个方面进行技术性的优化。

一是共识算法,正在由低频低效向高频高效转变;
二是治理方式,从链上处理到链上链下协同;
三是服务分片,由全员周知到范围通知;
四是组织架构,从单一链条到多链组合。

究竟联盟链的优势在哪里,该企业或组织该如何挑选适合自己商业模式的区块链开发方式,接下来进行比较。

公、私有区块链有共同之处?

首先,两者都是分散的「对等」网络,其中「每个参与者」都负责维护数字签名交易的共享,并在每个节点附加分类帐的副本,而两者都通过称为共识的协议保持副本同步。

即使某些参与者怀有恶意,两者都对帐本的不可改变性提供了一定程度上的保证。

也就是说,从区块链本身架构和主要属性的角度提供了,我们在无论公、私区块链或其他公共分布式帐本平台下理解的特点与内容(如去信任、不可篡改、去除中介、效率提升,只是规模上的不同)。

不过这也导致了一个有趣的问题,即:是什么特性把他们区别开来。

简单提出一个答案,区别主要在于谁被允许参与网络、执行共识协议和维护共享分类帐。这样的解释是部分正确的,但除了要求认证和授权访问区块链之外,还要了解私有分布式分类帐平台的潜力。

因此,要区别链的公私有性,简单理解的话就是内部参与节点与外部观察者的访问权限区分。但这样去区分会出现的问题是,实际上链的治理与参与者的能见透明度,该怎么去制定会根据采用者的需求不同而有所权衡,实际上的影响这个平衡因素则在文章后半会提出。

企业的需求

本篇文章后段会分析企业该如何选择适合自己的链种。在讨论链之前,必须先让我们先从典型的企业客户需求开始。

1. 保密性(Confidentiality)

保密性是确保只有参与特定交易的实体才具有该部分的知识和访问权限的特性。一个企业中,在潜在竞争者参与的联盟网络中,必须在同伴之间启用区块链通道,而这些通道对于联盟的所有成员都不可见。使用密码学或零知识证明(zero-knowledge-proof)方案可以在参与节点彼此之间保持数据机密性。只需了解联盟中同行之间需要透明的交易。在许多区块链平台上实现此要求非常困难,因为它们多数已经写定了交易执行架构,其中网络的每个成员在网络的区块中执行交易以同步其状态。一些私有和许可制区块链解决方案(如Hyperledger)可以实现利用不同架构(执行顺序验证)的机密性、以内建本地端支持创建私有通道,并在共享区块链基础架构上。

2. 吞吐量(through-put)

吞吐量是按时间段处理的交易数量的度量标准。在区块链结构中是每秒写入到区块链上的速度。目前运行在关联数据库或分布式数据库构建的解决方案,已经可以实现每秒数万个事务(交易)的吞吐量(Visa的TPS:22000),而区块链有较多的节点需要同步势必会妥协到效率的表现。但有些人可能会认为,倘若能建立信任、不变性等相比,较低的性能是可被妥协的在这方面,具有私有性质的大多数公有区块链都处于完全不同的境界。与大多数公有区块链相比,私人区块链提供了数量级更高的吞吐量,因为他们的共识设计不必包括对矿工的激励(Incentives),且区块链上成员的身份是已知的,激励因此可能丧失可信度,私链的可扩展性侧重于吞吐量而不是节点数量。

3. 终局性(finality)

在区块链结构中,终局性指的是对所有的块一旦被提交到区块链就不会被撤销的结构完整的确定性难度。当用户进行交易时,他们希望在交易完成后确信交易不能随意更改或撤消。

终局性决定了企业必须等待多长时间才能得到保证的结果,因为用区块链写的交易是不可逆转的,或企业提交的事务不会成为孤儿块(orphaned block)。

这也是商业的重要考量标准。像许多业务流程一样,如果区块链网络需要跟传统业务流仇等待一个小时。大多数公共区块链使用基于随机的的算法来选择节点以提出新块,这将会十分耗时。

因此,大多数私有区块链都采用基于投票的共识算法。当大多数节点投票时,该块就可以被最终确定。在公链上,由于共识需要更多的信息交换,它几乎直接的限制了终局扩展性。对于私有区块链而言,这通常不是一个大问题,因为与一般公有链环境相比,参与者数量低了几个数量级,并且部署在具有低延迟和保证吞吐量的WAN中。

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