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1.3.2 区块链分类

《白话区块链》第1章初识区块链,本章我们将从区块链的原理及分类、技术组成、技术特点等出发来初步介绍区块链的概念,并通过分析比特币的结构让大家对区块链有一个感性的认识。比特币作为区块链技术的第一个应用,它的原理设计影响深远。本节为大家介绍区块链分类。

作者:蒋勇/文延/嘉文来源:机械工业出版社|2017-11-24 11:30

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1.3.2 区块链分类

1.根据网络范围

根据网络范围,可以划分为公有链、私有链、联盟链。

(1)公有链

所谓公有就是完全对外开放,任何人都可以任意使用,没有权限的设定,也没有身份认证之类,不但可以任意参与使用,而且发生的所有数据都可以任意查看,完全公开透明。比特币就是一个公有链网络系统,大家在使用比特币系统的时候,只需要下载相应的软件客户端,创建钱包地址、转账交易、挖矿等操作,这些功能都可以自由使用。公有链系统由于完全没有第三方管理,因此依靠的就是一组事先约定的规则,这个规则要确保每个参与者在不信任的网络环境中能够发起可靠的交易事务。通常来说,凡是需要公众参与,需要最大限度保证数据公开透明的系统,都适用于公有链,比如数字货币系统、众筹系统、金融交易系统等。

这里要注意,在公有链的环境中,节点数量是不固定的,节点的在线与否也是无法控制的,甚至节点是不是一个恶意节点也不能保证。我们在讲解区块链的一般工作流程的时候,提到过一个问题,在这种情况下,如何知道数据是被大多数的节点写入确认的呢?实际在公有链环境下,这个问题没有很好的解决方案,目前最合适的做法就是通过不断地去互相同步,最终网络中大多数节点都同步一致的区块数据所形成的链就是被承认的主链,这也被称为最终一致性。

(2)私有链

私有链是与公有链相对的一个概念,所谓私有就是指不对外开放,仅仅在组织内部使用的系统,比如企业的票据管理、账务审计、供应链管理等,或者一些政务管理系统。私有链在使用过程中,通常是有注册要求的,即需要提交身份认证,而且具备一套权限管理体系。有朋友可能会有疑问,比特币、以太坊等系统虽然都是公链系统,但如果将这些系统搭建在一个不与外网连接的局域网中,这个不就成了私有链了吗?从网络传播范围来看,可以算,因为只要这个网络一直与外网隔离着,就只能是一直自己在使用,只不过由于使用的系统本身并没有任何的身份认证以及权限设置,因此从技术角度来说,这种情况只能算是使用公链系统的客户端搭建的私有测试网络,比如以太坊就可以用来搭建私有链环境,通常这种情况可以用来测试公有链系统,当然也可以适用于企业应用。

在私有链环境中,节点数量和节点的状态通常是可控的,因此在私有链环境中一般不需要通过竞争的方式来筛选区块数据的打包者,可以采用更加节能环保的方式,比如在上述共识机制的介绍中提到的PoS(Proof of Stake,权益证明)、DPoS(Delegate Proof of Stake,委托权益证明)、PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance,实用拜占庭容错算法)等。

(3)联盟链

联盟链的网络范围介于公有链和私有链之间,通常是使用在多个成员角色的环境中,比如银行之间的支付结算、企业之间的物流等,这些场景下往往都是由不同权限的成员参与的,与私有链一样,联盟链系统一般也是具有身份认证和权限设置的,而且节点的数量往往也是确定的,对于企业或者机构之间的事务处理很合适。联盟链并不一定要完全管控,比如政务系统,有些数据可以对外公开的,就可以部分开放出来。

由于联盟链一般用在明确的机构之间,因此与私有链一样,节点的数量和状态也是可控的,并且通常也是采用更加节能环保的共识机制。

2.根据部署环境

(1)主链

所谓主链,也就是部署在生产环境的真正的区块链系统,软件在正式发布前会经过很多内部的测试版本,用于发现一些可能存在的Bug,并且用来内部演示以便于查看效果,直到最后才会发布正式版。主链,也可以说是由正式版客户端组成的区块链网络,只有主链才是会被真正推广使用的,各项功能的设计也都是相对最完善的。另外,有些时候,区块链系统会由于种种原因导致分叉,比如挖矿的时候临时产生的小分叉等,此时将最长的那条原始的链条称为主链。

(2)测试链

这个很好理解,就是开发者为了方便大家学习使用而提供的测试用途的区块链网络,比如比特币测试链、以太坊测试链等。当然,倒也不是说非得是区块链开发者才能提供测试链,用户也可以自行搭建测试网络。测试链中的功能设计与生产环境中的主链是可以有一些差别的,比如主链中使用工作量证明算法进行挖矿,在测试链中可以更换算法以便更方便地进行测试使用。

3.根据对接类型

(1)单链

能够单独运行的区块链系统都可以称为“单链”,例如比特币主链、测试链;以太坊主链、测试链;莱特币的主链、测试链;超级账本项目中的Fabric搭建的联盟链等,这些区块链系统拥有完备的组件模块,自成一个体系。大家要注意了,对于有些软件系统,比如基于以太坊的众筹系统或者金融担保系统等,这些只能算是智能合约应用,不能算是一个独立的区块链系统,应用程序的运行需要独立的区块链系统的支撑。

(2)侧链

侧链属于一种区块链系统的跨链技术,这个概念主要是由比特币侧链发起的。随着技术发展,除了比特币,出现了越来越多的区块链系统,每一种系统都有自己的优势特点,如何将不同的链结合起来,打通信息孤岛,彼此互补呢?侧链就是其中的一项技术。

以比特币来说,比特币系统主要是设计用来实现数字加密货币的,且业务逻辑也都固化了,因此并不适用于实现其他的功能,例如金融智能合约、小额快速支付等。然而比特币是目前使用规模最大的一个公有区块链系统,在可靠性、去中心化保证等方面具有相当的优势,那么如何利用比特币网络的优势来运行其他的区块链系统呢?可以考虑在现有的比特币区块链之上,建立一个新的区块链系统,新的系统可以具备很多比特币没有的功能,比如私密交易、快速支付、智能合约、签名覆盖金额等,并且能够与比特币的主区块链进行互通,简单来说,侧链是以锚定比特币为基础的新型区块链。锚定比特币的侧链,目前有ConsenSys的BTCRelay、Rootstock和BlockStream的元素链等。大家要注意,侧链本身就是一个区块链系统,并且侧链并不是一定要以比特币为参照链,这是一个通用的技术概念,比如以太坊可以作为其他链的参照链,也可以本身作为侧链与其他的链去锚定。实际上,抛开链、网络这些概念,就是不同的软件之间互相提供接口,增强软件之间的功能互补,我们看下侧链的示意图:

通过这个简单的示意图,我们可以看到,区块链系统与侧链系统本身都是一个独立的链系统,两者之间可以按照一定的协议进行数据互动,通过这种方式,侧链能起到一个对主链功能扩展的作用,很多在主链中不方便实现的功能可以实现在侧链中,而侧链再通过与主链的数据交互增强自己的可靠性。

(3)互联链

如今我们的生活可以说几乎已经离不开互联网了,仅仅互通互联,带来的能量已经如此巨大。

区块链也是这样,目前各种区块链系统不断涌现,有的只是实现了数字货币,有的实现了智能合约,有的实现了金融交易平台,有些是公有链,有些是联盟链,等等。这么多的链,五彩缤纷,功能各异,脑洞大开,不断刷新着更新颖的应用玩法。那么,这些链系统如果能够彼此之间互联会发生些什么样的化学反应呢?与传统软件不同的是,区块链应用拥有独特的性质,比如数据不可篡改性、完整性证明、自动网络共识、智能合约等,从最初的数字货币到未来可能的区块链可编程社会,这些不单单会改变生活服务方式,还会促进社会治理结构的变革,如果说每一条链都是一条神经的话,一旦互联起来,就像是神经系统一般,将会给我们的社会发展带来更新层次的智能化。

另外,从技术角度来讲,区块链系统之间的互联,可以彼此互补,每一类系统都会有长处和不足之处,彼此进行功能上的互补,甚至可以彼此进行互相的验证,可以大大加强系统的可靠性以及性能。

当我们坐在飞机上,开启一段美妙的旅程时,可否会想起当初的莱特兄弟;当我们坐在高铁上,享受着高效的城市穿梭时,可否会想起当初的蒸汽机;当我们住在舒适的房屋里,享受着安心的睡眠时,可否会想起当初的茅草房。是的,这个世界给了我们很多原材料,我们使用原材料,制造出了一个又一个工具,并以此改造这个世界,改善我们的生活。区块链,便是这样的一个改造世界的原材料,而有人用它制造出了第一个工具,它的名字叫比特币。


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