与分布式超级帐本技术(如Hyperledger Fabric或R3 Corda)相比,以太坊区块链保持了类似性和差别性。在对区块链和分布式超级帐本平台进行有根据的评估及其为企业带来的价值时,根据平台的核心功能和特征对平台进行分类是有用的。因为区块链源自密码学和数据配置的原则,某些功能能够在协调的数据库系统中复制,而其余功能仅在真正的区块链环境中可行。php
在本文中,咱们将评估面向平台的主要企业的基本业务功能,包括以太网,Hyperledger Fabric和R3 Corda,不管是经过传统的分布式系统仍是经过现代的区块链基础系统,均可以从软件获取其影响的位置以及系统的总体优化方式进行评估。java
图1:基础技术的划分node
特别是,咱们将重点关注三个关键功能领域:python
像以太坊这样的区块链与他们的分布式对手有相似的目标。肯定企业但愿使用区块链技术实现目标的目标多是一种具备挑战性的方法,由于像1990年代的互联网同样,企业还不知道如何概念化强大工具的使用。相似地,今天已知区块链技术可以实例化各类功能,可是如何将这些功能构建到业务解决方案中须要对底层能力的进一步看法和评估。android
探索的三个主要轴:数据的处理和协调,可信和不可变记录以及资产的数字化。足够普遍,能够封装区块链的主要可用性,同时容许将这些功能进一步推断到业务场景中。经过讨论这三个方面,能够揭示商业实体为何要使用该技术背后的含义。程序员
若是改进的分布式系统设计或数据库协调是协议或平台的惟一目的,那么区块链可能不必定是所须要的。区块链平台传统上促进了更好的数据协调和分布式共识机制的概念,其中数据经过技术平台获得促进和传递。虽然有用,但经过更好地协调中央数据库或改进的分布式系统设计,能够得到这些所需功能特征的重要部分。在此调查中,有必要肯定平台和协议尝试优化现有数据协调功能与实施新区块链功能的程度。区块链的设计不只仅是高级数据协调。web
关于咱们为何须要区块链的原始论文围绕着数字化信任的概念。ConsenSys的Andrew Keys推出的一个主题是“随着互联网致使信息数字化,区块链致使信任和协议的数字化。”这篇有意义的论文体现了区块链但愿实现的精神,同时也为其铺平了道路。另外一条路。附加变量是值的数字化。当值附加到系统中实现的信任时,某些对齐结构和激励机制将影响和激励系统内的正确行为,从而造成一个强大的平台。算法
一般状况下,在设计系统时,不可变性与信任同义使用,即由于系统是不可变的,因此可信的是坏事不会逍遥法外。虽然在咱们的平台协议评估中,重要的是还要评估可信系统如何实施的机制,以确保能够有益于平台用户的业务模型(经过加密经济学进一步探索)。mongodb
商品和资产的数字化被认为是大多数区块链或分布式帐本平台的主要目标。若是企业正在寻找资产的数字化,则分布式分类账或数据库协调可以提供一些功能,但应充分考虑这些数字商品的可访问性。由于协调数据库基本上是经过传统软件范例集中运行或分布在交易对手的一个或多个子组之间,因此数字化的级别能够基于数字化平台提供的自由度来限制。虽然数字化商品的概念听起来像一个简单的过程,但不一样的激励动态和围绕商品如房地产,人类关注甚至电力等数字化的经济推理须要考虑哪一种类型的平台将对数字化负责。供应商平台确实展现了“供应商锁定”的程度,而且在各类状况下依赖于集中管理的平台。数据库
若是依赖于封闭的专有系统,而且这些资产扩散到数字生态系统或市场,它们与经济激励层的相互做用水平至关有限,那么经过分布式分类账系统也可使用诸如标题系统和供应链等记录和注册表。若是基于封闭的轨道将会严重发育不良。充分利用开放市场可以提供的各类方面的自由市场系统对于在不断发展的数字生态系统中促进真正的数字商品是必要的。
虽然已经在不变性,安全性,可伸缩性,可管理性和性能等特性方面对这些平台的功能进行了深刻分析,但经过了解构建体系结构的基础,能够肯定更多内容。
已经发明并实现了许多工具,用于在分布式系统内进行适当的数据协调。一个例子就是强调像Hadoop这样的工具以及这个生态系统中的各类集合,包括Spark,Hive和Zookeeper。对这些产品的依赖代表了分布式系统工具和协议的高度集成。进一步的类似之处能够在诸如Tendermint之类的协议中显示,这是一种BPFT共识引擎,其设计具备与Apache Zookeeper等工具相似的功能。在内部,还有一些event sourcing databases的研究,能够复制协调数据共享系统所需的几个功能。
经过评估Apache Kafka等工具以及数据流服务如何在企业环境中实现显着的吞吐量水平,咱们能够根据对这些数据库协调和优化的不一样依赖程度划分区块链和分布式分类账之间的功能差别。基础概念方面的工具。包括Plasma在内的以太坊的实现正在利用MapReduce等工具在UTXO和基于账户的模型之上加强某些映射功能,同时还将组件简化为merkle证实,尽管重要的是要认识到协议的基础层仍然依赖于以太坊做为根区块链。经过分解这些细节,能够得到有关如何最好地评估这些软件平台的技术特征的进一步看法。
经过深刻研究Fabric架构,能够肯定该平台已经建立了一个复杂的开发环境,专一于基于软件架构的详细配置实现卓越的吞吐量,以在分布式系统环境中实现最佳性能。客户端和分布式签署对等节点网络之间的链代码的移动以及交易机制和知足承认策略的收据的转移在封闭系统中是有效的,而在私有信道内传播交易的gossip(八卦)协议容许协调大数据集。虽然基础设施稳健且能力强,但应该考虑如何设计架构以容许多边协调结构的思考过程,其中最终可能存在难以管理的网络中涉及的通道因素。
图2:Hyperledger Fabric架构
此图演示了Fabric的一些体系结构配置,以及如何将组件组织到专为高级信息处理和最大事务吞吐量而设计的系统中。主要思想是渠道为在平台内移动交易提供了机会。 在查看体系结构时,订购服务节点(OSN)的功能用于记录Apache Kafka订购服务中的交易。在数据流生态系统中,Kafka是一个功能强大的工具,具备将各类形式的事务附加到单独的Kafka集群并最终分区的功能。
在此设置中,数据可以跨群集分布,以造成分布式存储平台,该平台能够记录在其键/上下文中“状态”的Fabric定义内有时称为“块”或blob的数据结构/值存储配置。在该软件框架内认可的概念是该生态系统中的全部参与者和数据结构都是本机的,由于它们主要与该软件生态系统中的其余用户一块儿运行。
图3:Apache Kafka
资料来源:Apache Kafka
Fabric实际上采用了部署类型的子结构来部署某些散列连接数据存储,但应该认识到散列的配置不遵循从比特币或以太坊派生的区块链系统附属的原始架构设计。虽然数据blob被批处理而且经历传递事件以最终建立交易的哈希连接,可是必须理解该过程不必定将数据转换为系统状态的修改。相反,这些块的配置方式是信息存储在具备不一样哈希实例的数据库类型结构中。
在Fabric生态系统中,交付事件称为块,而链代码经过部署事件最终保护订购服务结构的链分区内的数据。该系统的数据结构和模块的配置可以容许分布式数据库体系结构所指望的事务吞吐量,尽管应该认可,资产代码协调仍然是一个还没有彻底解决的挑战做为资产和价值的Fabric生态系统不必定具备可在分类账内协调的数字表示。
R3 Corda创建在一个不要求区块链的环境之上,而是一个分布式的数据库,利用各类形式的结构重构来构建一个主要由银行和其余机构用于其流程的系统。该平台大量借用比特币交易中使用的UTXO模型,其中状态由一系列输入和输出定义,输入的变化从新配置能够决定输出的状态。
R3 Corda架构框架依赖于节点结构,该结构依赖于称为公证人的子模块,这些子模块有助于维护网络的有效性,相似于抽象共识功能的其余平台中的验证器结构。节点附带有关系数据库,这些数据库附加在数据结构中,容许使用SQL进行查询。交易通讯在称为流的子协议中受到限制。
这些流程与IBM Fabric中的通道体系结构至关,其中只有交易的各方可以访问信息。类经历转换,致使称为光纤或协同例程的状态机。该体系结构依赖于与子流通讯的流以及与在平台范围内具备预约义功能的流库交互。此外,Corda中还有一个自包含的身份层,容许在整个网络中进行不一样程度的访问控制。
虽然R3 Corda公开声明它不打算成为区块链,但应该考虑到将分布式数据库的概念从新配置到去中心化数据库确实很是依赖于传统的数据库系统。虽然系统围绕新颖的数据结构和分布式系统如何组织的不一样组成进行架构,但该平台确实考虑了数据分配,而且确实找到了各类方法来优化数据分发系统的功能。须要记住的一点是,因为系统仅限于特定体系结构范围内的数据协调的某些方面,所以,因为未对原始设计实施模块化和互操做性,所以牺牲了与实际区块链系统的集成。
图4:R3 Corda工做流程
图详细信息:Corda中的交易工做流以及如何经过系统移动输入状态和输出状态以及如何将文档附加到工做流过程当中。
以太坊生态系统由私人区块链和公共区块链生态系统组合而成。公共链没有任何接近数据协调上下文中描述的吞吐量和数据处理能力,所以不该基于这些能力进行评估。在评估以太坊的这一方面时,最有意义的是合成以太坊私有实例的网络拓扑的不一样细微差异。
以太坊黄皮书坚决地规定了关于构成以太坊的一系列规范以及代码库的技术细节。因为严格遵照该协议的蓝图,以太坊以及联盟实施的forks确实相似于构建该技术的原始基板。实际上,不管是在工做量证实,股权证实仍是资产证实中,相同的规范都是连续的,由于协议被认为是相同的以太坊虚拟机(EVM)规范的后代。
修改的体系结构仍与原始EVM明确校准。Quorum等平台的主要变化包括改变共识机制,修改全球根状态以适应私人和公共状态,改变Patricia Merkle tries 状态以及处理私人交易的其余模块。该架构容许该软件维护原始以太坊配置的沿袭和数据结构,同时经过更改提供增长的交易吞吐量。除了Quorum提供的改进的数据交易优化以外,经过Plasma,Truebit和Cosmos等工具协调和集成公共以太坊环境的能力为协议提供了额外的可扩展性。
经过对像Plasma这样的工具的技术评估以及在Casper中得到共识的格式,很明显,MapReduce和Abstract Rewrite Systems等数据库管理工具将在以太坊中实现。在Plasma中,MapReduce是组装基于账户的系统和多线设置的位图-UTXO承诺结构的协调的不可或缺的一部分。
经过防欺诈机制设计和保真债券激励结构的组合,使用根链,等离子链和子链之间的相互做用的协调交易处理范例有助于知足块扣除和质量提取表面之间的动态。它还容许使用来自Casper或Truebit等系统的机制来填充进一步的加密经济结构,以便根据空间中广泛存在的数据可用性问题来镜像擦除编码中使用的概念。对于多链体系结构,以太坊将可以将分布式数据库系统的数据库协调和吞吐量功能与实际区块链的公共链兼容功能相结合。
关于数据库协调能力范围的可行结论将是IBM拥有卓越的数据库管理工具集,由于依赖于传统数据库和分布式系统软件架构,基于总体单片设计和构建Fabric的大量资源密集型流程。R3 Corda还在进一步定义其功能,同时经过比特币协议私密从新配置细微差异,为银行和金融机构提供多种协调服务。Ethereum虽然是为公共链兼容性而设计的,但它没有IBM Fabric的原始数据库处理功能,尽管它在Fabric可用的企业用例的可伸缩性环境中确实具备某些协调原理图。
以太坊和互补客户的私人实例能够做为构建更大系统的架构构建块,基于模块化设计,坚持相对基于unix的理念。与以太坊相关的代码库旨在与Fabric等数据库平台的交易吞吐量功能相媲美,同时容许Corda和Fabric中不存在的功能,但也能够跨平台探索互补关系。主要的区分因素能够从后续因素的评估中进一步阐明。
软件平台内部的密码经济子系统须要各类机制设计和博弈论配置,以激励参与者以最佳方式行事,既有利于自身利益,又有利于生态系统。将区块链生态系统与分布式分类帐设计的数据库系统区分开来的核心原则是可以将机制设计用做经济激励层,确保信任和合做的正确分配,使系统的行为方式有利于实现分散的共识。用户以及安全。依赖于“反向博弈论”设计的这些系统的主要目标是在子系统中建立主导策略,从而产生激励的均衡结构,进一步加强整个系统的总体完整性。
等离子和真实比特Plasma的设计旨在为以太坊网络带来可扩展性和多链功能。经过提供其上多个以太坊谱系的区块链能够相互通讯的催化剂,Plasma充当私有区块链和公共区块链网络之间的可行桥梁。从进一步分析能够看出,Plasma为以太坊网络提供了可扩展性和可用性。
虽然要了解等离子体的有效性,但了解等离子体设计的机制很是重要。经过所谓的欺诈证据实现了大量的互操做性。经过配置区块链,使得派生的子区块链(或子区块链)仍然能够基于MapReduce函数的计算可靠地验证事务,能够经过最小化的信任来实现可伸缩性。
围绕等离子体设计了一种机制,以便在发现故障链时容许所谓的质量存在。这些与错误操做有关的状况与数据可用性的不一致和阻止预扣攻击有关。经过容许经过交替配置相互关联的链来惩罚邪恶活动的机制,生态系统但愿实例化实体如何相互做用的内聚平衡。
等离子体具备至关大的影响力,来自一个名为Truebit的密集加密经济激励结构的平台,旨在提升以太坊网络的离链计算能力。经过围绕验证游戏设计Truebit系统,其中总体共识机制的解决方案能够被验证者挑战,若是他们识别出一个邪恶的交易对手则得到奖励,建立系统的内部加密经济“检查和平衡”以激励占主导地位行为公平的策略。因为Plasma经过TrueBit的影响专一于建立多链互操做性网络,所以系统的内部实施对于实现信息和共识保真度相当重要。
以下图所示,涉及Truebit并衍生到Plasma中的加密经济游戏包括求解器和挑战者之间的平衡相互做用,以验证最终在链上验证的计算的正确性。挑战者被激励不断挑战,由于强制错误能够保证若是正确解决支付。
图5:加密经济设计
密码经济激励层的一个例子也能够在以太坊经过Casper的实现过渡到股权证实共识机制的证据中看到。虽然工做量证实有本身的内化游戏理论激励结构,以阻止参与者征用网络,可是向股权证实的过渡甚至还有进一步的内部结构,以阻止参与者在遇到货币时模仿或试图建立区块链的替代实例。staking协议建立了一个拜占庭容错环境,其中Ether将被绑定到共识机制中。这意味着我的将受到忠诚的约束,以在系统内表现得光荣。
若是攻击者计划在共识机制中模仿或试图控制,那么与“slasher算法”相关的各类协议将破坏以太网持有者或攻击者的联系,所以惩罚他们的邪恶行为。在惩罚背后的机制设计中,被破坏的以太网的数量始终被编程为与攻击者但愿得到的数量成比例,其中所达到的均衡是攻击者首先不想破坏系统的地方。
Cosmos还在创建一个依赖于Tendermint共识机制的生态系统,该机制在很大程度上依赖于拜占庭容错算法。该平台依赖于与比特币网络中的矿工具备相似角色的验证器。验证器具备称为Atoms的标记代币,用于经过依赖于绑定验证器生成的信任的股权证实机制来保护网络。生态系统中的参与者之间的相互做用也表示游戏理论结构,其中若是发现违反协议,验证者可能丢失其代币或受权给他们的代币。因为该系统内利益相关者的这种保税存款设计,共识机制容许一种保护网络的激励机制。此安全设计容许应用程序区块连接口(ABCI),区块链间通讯协议(IBC)以及Cosmos集线器和区域之间的不一样交互的正常运行。
须要注意的一个重要注意事项是,R3 Corda和Hyperledger Fabric在其软件架构中没有实例化这些加密经济激励层。因为软件体系结构是基于分布式数据库聚焦范例进行基础设计的,所以它们最初并不是设计用于在整个框架内结合本机加密货币层。因为软件设计的这种固有差别,它们还没有通过校准,没法参与多链生态系统,在这些生态系统中存在与多个区块链的互操做性和协调性。因为系统的结构考虑了最大吞吐量,所以基于这些系统的初始构建,忽略了包含公共区块链主网的区块链的可互操做网络拓扑的架构布局。
人们可能会问为何在软件设计中须要加密经济基础设施层。这种范式创造的是一个新的信任和不变性层,能够存在于计算环境中而不依赖于集中式实体。几十年来,咱们一直在特定的客户端服务器和数据库架构中构建软件。像IBM,Intel和Oracle这样的公司已经完善了这个模型以及在初始建立以后建立的系统和子系统,这些模型仍然在分布式系统架构以及新标记的分布式分类账系统中使用。虽然这些系统仍然集中在各个方面,不管是经过中央实体仍是相似卡特尔的财团结构,其中激励措施是基于对集中实体的固有依赖而不是真正的激励结构来确保系统的正常运行。
图6:客户端服务器模型
去中心化系统容许在软件环境中实现某些目标的可行替代途径。在这种交换中突出显示的主要权衡是信任与执行。由于大型集中式系统更受信任,因此它被认为可以更好地执行。虽然区块链系统但愿灌输的是系统的特征,在这种系统中,信任和价值能够在不依赖大型集中化实体的状况下从新分配。
在系统设计的某些方面支持的一个想法是,为了优化系统,还必须对子系统进行子优化。这意味着必须协调和架构系统的协调,以便内部子系统在整个更大的生态系统中也具备利益或激励机制,以进一步实现合做目标。经过为总体环境的优化建立加密经济博弈理论方法,能够建立计算机科学和经济模型的汇合,从而容许建立能够在数字经济中设想的新软件架构。
基于对数字经济的这种愿景,应该认识到,使用能够互操做的私有区块链和公共区块链的组合将建立一个可行的数字生态系统,在这个生态系统中能够出现各类商业和商业关系层,并在在传统技术配置中是可能的。
出于本次调查的目的,有必要定义标记化的概念。该概念借鉴了企业或实体可以根据咱们生态系统中目前存在的某些数字标准建立各类形式的资产,商品和服务的可替代或非可替表明示的概念。
虽然代币经济仍在发展,但重要的是区分第一波产品最初会有各类各样的失败和缺陷须要时间和迭代来完善。即便资产,金融产品,能源和数字注意力的标记化都是可行的商业模式,它们实施的确切动态须要额外的功能和访问层,只能随着时间的推移而改进。成功的代币经济将是由游戏理论机制设计和区块链创新中的重大发展和发现所创造的结果。
正如Josh Stark关于加密经济学的文章所述,表现出最强可用性标志的标记是否构成了总体业务的经济学和博弈论设计中的必要组成部分。若是企业能够将其生态系统的各个方面数字化或标记化,那么能够建立的产品线将以指数方式扩展,超出咱们传统的交换实物,金融资产,商品或技术服务的方式。经过建立标记化资产能够实现的数字媒体,重要的发展能够重新的生态系统发展而来。
在观察区块链工具的生态系统时,很明显,以太坊其实是能够创建代币经济的基础。若是代币经济模型可以结合私有区块链,可扩展性解决方案和ZK-Snarks等隐私工具的功能,数字资产的总体标记化将使咱们的经济模型受限于当前的能力,由于组织可行性。
为了实现区块链的上述业务目标,咱们必须评估须要服务的各类途径。在概述详细说明所述模型的功能的图表时,以太坊可以为分布式数据库协调方案以及附加功能提供服务,而R3 Corda和IBM Fabric还没有选择触及这些功能层。
在业务用例的背景下,咱们覆盖了在现实世界业务场景之上讨论的不一样功能,以更好地理解平台的功能。
图7:功能摘要
从功能上讲,从分布式系统的数据库协调和利用的角度来看,产品相似地匹配。事实上,R3 Corda,IBM Fabric和以太坊的企业版本具备分布式信息分配功能,能够经过不一样的访问控制层和联盟的治理配置来促进信息的分配。虽然每一个平台在其软件架构配置方面都不一样,但每一个平台都可以在有效的信息分配和协调上执行必要的性能。
在大量这些技术的背景下,不变性在某种程度上被用做信任的同义概念。在评估不变性特征时,必须理解在利用基于Apache的数据流工具(如Kafka)的生态系统中,存在容许对数据进行读/写访问的固有功能。所以,因为系统设计中的一些选择,IBM Fabric的不变性方面有些受限。
对于R3 Corda的基于UTXO模型的系统,不变性方面在系统的总体范围内保持不一样。因为他们系统的总体分布式分类账设计,他们已经创建了能够在整个平台上展现的某些信任方面。
在以太坊上下文中创建的信任和不变性层都是在Patricia Merkle Tries的公共区块链派生状态根的子协议中概念化的。因为生态系统内核心软件范例的这种保留以及与公共链的可行链接,以太坊区块链和以太坊的相关推导可以充分证明不变性。随着资产开始数字化,从这种不变性得到的信任最终能够附加到新的价值体系。
应该认识到,IBM Fabric实际上可以在名义意义上建立数字资产,由于资产的数字化是从产品的注册表导出为数字格式的。虽然Fabric上资产的数字化会致使资产只能在使用Fabric的系统上运行。这至关于若是建立电子邮件客户端只能与使用彻底相同的电子邮件客户端的人来回发送电子邮件,这与咱们当前世界中存在的大量电子邮件客户端能够一块儿互操做的状况不一样。
R3 Corda具备相似的不一致性,由于R3平台的用户将被限制在其总体环境中与R3以外的其余平台进行交互,从而形成一些供应商锁定。由于R3 Corda主要关注银行客户,因此有可能有一个虽然应该注意平台的用户将仅限于使用R3 Corda的机构的银行业务关系,而且没法与不使用供应商平台的交易对手的生态系统无缝互操做。
由于以太坊意味着充当相似于Web服务中的HTTP或TCP/IP的底层协议,因此对于只有一个以太坊应用程序的构建者,没有“供应商锁定”的概念。能够经过以太坊区块链的不一样方面创建的信任容许全球资产的数字化,这种资产能够在新的经济体系内发生,而不像现有的那样。若是回头参考电子邮件示例,能够将以太坊协议视为与IMAP或POP3相似,做为访问电子邮件的通用协议。
以太坊和以太坊派生的协议可以充当区块链基础设施,公司能够在此基础设施上构建数字资产。相似于每一个公司在90年代后期使用HTML为网页搭建网站建立网站的方式,每家公司都可以使用以太网智能合约为其服务和产品建立数字经济,这些合约能够建立代币。可经过更普遍的网络访问。
为了拥有足够强大的平台,能够与公共市场互动,系统必须可以知足业务需求,从而实现数据的有效处理,额外的信任分配层以及在发展中的数字经济中表明资产的能力。 很明显,全部三个平台都旨在经过技术进步和技术配置的不一样途径实现相似的目标。
在将来的道路上,咱们必须考虑在这个发展中的生态系统中咱们看到经济商业模式在哪里发展,显然基于以太坊的平台在真正融入数字经济方面具备优点,尽管在某些数据交易中存在明显的弱点IBM Fabric和R3 Corda能够擅长的吞吐量功能。因为不一样的区块链和分布式帐本平台被迭代并超越了咱们当前技术时代精神所存在的能力,围绕哪一个平台进行构建的决策将严重依赖于方向在咱们的生态系统中的用例,我看到不一样类型的用例相互分层。
本文档的目的并非说一个平台整体上比另外一个平台更好,而是旨在规定这些平台本质上是彼此不一样的。以太坊具备某些功能,分布式分类帐(如Fabric和Corda)没有,而Fabric和Corda具备以太网目前没法达到相同程度的性能。
为了真正实现咱们现有系统所需的交互和可扩展性水平,必须在构建和设计协议时考虑全部交互,相似于首次设计互联网的方式。以太坊做为一种协议,可以充当基础技术堆栈,为普遍的生态系统提供服务,涵盖经济环境中的必要因素,但请记住,该平台目前还没有完成,也可能受益于某些固有的功能在DLT同行中。
虽然前面的道路将包括还没有完善的技术,但应该检查协议是否最终会复制咱们但愿在下一代互联网中看到的功能程度,有时最明显的解决方案不是只关注一项技术。
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