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区块链与分布式账本技术（DLT）：第1部分
以太坊，Hyperledger Fabric和R3 Corda之间的比较分析。由ConsenSys 2018年4月5日发布于2018年4月5日
与分布式账本技术（例如Hyperledger Fabric或R3 Corda）相比，以太坊区块链既有异同，又有差异。在对区块链和分布式分类账平台及其为企业带来的价值进行有充分依据的评估时，根据平台的核心功能和特点对平台进行分类很有用。由于区块链是从密码学和数据配置的原则衍生而来的，因此某些功能可以在协调的数据库系统中复制，而其他功能仅在真正的区块链环境中才可行.
在本文中，我们将通过软件在哪里获得影响力以及系统如何进行整体优化（无论是通过传统的分布式系统还是通过传统的分布式系统），评估主要的面向企业的平台（包括以太坊，Hyperledger Fabric和R3 Corda）的基础业务功能。当代的区块链基础.
图1：基础技术的划分.
特别是，我们将重点关注功能的三个关键领域：
- 数据协调. 如何更好地在利益相关者之间分配和分配系统中的信息和信任
- 加密经济内部激励层. 如何设计系统，以便基于经济动机来激励不同的利益相关者和用户以确保系统的功能，例如。博弈论与机制设计.
- 融入资产数字化商品化. 系统如何整合到数字商品经济中。在某些名义特征中，这被称为代币经济
区块链的主要目标：企业希望通过这项技术实现什么?
以太坊等区块链的目标与其分布式账本对应的目标相似。确定企业希望使用区块链技术实现的目标可能是一个具有挑战性的方法，因为像1990年代的互联网一样，企业还不知道如何概念化强大工具的使用。今天类似地，众所周知，区块链技术能够实例化各种功能，尽管如何将这些功能架构到业务解决方案中需要对基础功能进行进一步的了解和评估。.
探索的三个主要轴-数据的处理和协调，可信和不可变的记录以及资产的数字化-足够广泛以封装区块链的主要可用性，同时允许将这些功能进一步外推到业务场景中。通过讨论这三个方面，可以揭示企业实体为什么要使用该技术的背后含义。.
信息的高效处理与协调
如果改进的分布式系统设计或数据库协调是协议或平台的唯一目的，那么也许不一定需要区块链。传统上，区块链平台提倡更好的数据协调和分布式共识机制的概念，其中通过技术平台促进和传输数据。虽然有用，但可以通过更好地协调中央数据库或改进分布式系统设计来获得这些所需功能特征的重要部分。在此调查中，有必要确定平台和协议在多大程度上试图优化现有数据协调功能而不是实现新的区块链功能。区块链不仅仅用于高级数据协调.
产品和交易的不变/可信记录
关于为什么需要区块链的原始论点围绕着数字化信任的概念。 ConsenSys的安德鲁·基斯（Andrew Keys）倡导的主题是：“由于互联网导致了信息的数字化，因此区块链导致了信任和协议的数字化。”这个有意义的论文体现了区块链希望实现的精神，同时也为进一步发展铺平了道路。附加变量将是值的数字化。当将价值附加到实施在系统中的信任上时，某些对齐结构和激励机制将影响并激励系统内的适当行为，从而形成强大的平台.
通常在设计系统时将不可变性与信任同义使用，即，由于系统是不可变的，因此可以相信，坏事不会不受惩罚。尽管在我们的平台协议评估中，重要的是还要评估如何实现受信任的系统背后的机制，以确保可以使平台用户受益的业务模型（通过加密经济学进一步探索）.
资产数字化
货物和资产的数字化被认为是大多数区块链或分布式分类帐平台的主要目标。如果企业正在寻求资产的数字化，尽管应该充分考虑这些数字商品的可访问性，但是分布式分类帐或数据库协调能够提供某些功能。由于协调数据库实际上是通过旧版软件范例在交易对手的一组或子组中集中运行或分布的，因此基于数字化平台所提供的自由度，数字化的级别可能会受到限制。虽然将商品数字化的概念听起来像是一个简单的过程，但围绕如何对商品进行数字化（例如房地产，人类关注甚至电力）进行数字化处理的不同激励机制和经济推理，需要对哪种类型的平台负责数字化做出重要考虑。供应商平台确实表现出一定程度的“供应商锁定”，并且在各种情况下都依赖于集中管理的平台.
诸如标题系统和供应链之类的记录和注册中心也可以通过分布式分类账系统来实现，尽管它们依赖于封闭的专有系统的程度与经济激励层的互动水平相当有限，并且这些资产扩散到数字生态系统或市场中如果基于封闭的导轨会严重震惊。充分利用开放市场能够提供的各个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必不可少.
评估数据库协调特征
数据库协调：特征
尽管已根据不可变性，安全性，可伸缩性，可管理性和性能等特征对这些平台的功能进行了深入分析，但可以通过了解构建体系结构的基础来确定更多内容.
为了在分布式系统中进行适当的数据协调，已经发明并实施了许多工具。一个例子就是大量强调诸如Hadoop之类的工具以及该生态系统中的各种集成（包括Spark，Hive和Zookeeper）。对这些产品的依赖表明分布式系统工具和协议的高度集成。可以在诸如Tendermint之类的协议中显示更多相似之处，Tendermint是一种BPFT共识引擎，被设计为具有与Apache Zookeeper之类的工具相似的功能。在内部也有类似的研究 事件源数据库 可以复制协作式数据共享系统所需的多种功能.
通过评估诸如Apache Kafka之类的工具以及数据流服务如何在企业环境中实现显着水平的吞吐量，我们可以基于对这些数据库协调和优化的不同依赖程度来划分区块链和分布式分类帐之间的功能差异基础概念方面的工具。以太坊的实现包括Plasma正在利用诸如MapReduce之类的工具来增强UTXO和基于帐户的模型之上的某些映射功能，同时还将组件减少为Merkle证明，尽管重要的是要意识到协议的基础层仍然依赖于以太坊作为根区块链。通过分解这些细节，可以进一步了解如何最好地评估这些软件平台的技术特征.
数据协调：平台比较
超级账本面料
通过深入研究 织物结构, 可以确定该平台已创建了一个复杂的开发环境，该环境专注于基于软件体系结构的详细配置来实现卓越的吞吐量，以在分布式系统环境中实现最佳性能。客户端和分布式背书对等节点网络之间的链码移动以及交易机制和满足背书策略的收据的转移在封闭系统中是有效的，而在私人渠道内传播交易的八卦协议则允许对以下内容进行协调：大型数据集。虽然基础架构强大且功能强大，但应该考虑架构设计的思想过程，以允许多边协调结构，其中网络中最终可能会存在因数分解而难以管理的多边协调结构.
图2：Hyperledger Fabric架构。该图展示了Fabric的一些体系结构配置，以及如何将组件组织到旨在实现高级信息处理和最大交易吞吐量的系统中.
主要思想是通道为在平台内移动交易提供了机会。在查看架构时，订购服务节点（OSN）的功能用于在Apache Kafka订购服务中记录交易。在数据流生态系统中，Kafka是一款功能强大的工具，能够将各种形式的交易添加到单独的Kafka集群中并最终进行分区.
在此设置中，数据可以跨集群分布以形成一个分布式存储平台，该平台可以在其键/值存储配置。在此软件框架内要确认的概念化是，此生态系统内的所有参与者和数据结构都是本机的，因为它们主要与该软件生态系统内的其他用户一起运行.
图3：Apache Kafka
Fabric实际上确实采用了分类账类型的子结构，该子结构部署了某些散列链接的数据存储，尽管应该认识到哈希的配置不遵循与衍生自比特币或以太坊的区块链系统相关的原始架构设计。虽然数据Blob被批处理并经历交付事件以最终创建事务的哈希链接，但必须理解，此过程不一定会将数据转换为系统状态的修改。而是，以一种将信息存储在具有不同哈希实例的数据库类型结构中的方式配置块.
在Fabric生态系统中，交付事件被称为区块，而链码则通过部署事件来最终保护订购服务结构的链分区内的数据。此系统的数据结构和模块的配置能够实现分布式数据库体系结构预期的事务吞吐量，尽管应该承认，资产代码协调仍然是一个尚未完全解决的挑战。织物生态系统作为资产和价值不一定具有可以在分类账中进行协调的数字表示.
R3科尔达
R3科尔达 它建立在一个不要求区块链的环境中，而是一个分散的数据库，该数据库利用各种形式的结构性重新配置来构建一个主要由银行和其他机构用于其流程的系统。该平台大量借鉴了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，输入的不同重新配置可以决定输出的状态.
R3 Corda架构框架依赖于依赖于称为公证人的子模块的节点结构，该子模块有助于维持网络的有效性，类似于抽象共识功能的其他平台中的验证器结构。节点伴随着关系数据库，关系数据库附加在数据结构中，允许使用SQL查询。交易通信仅限于称为流的子协议中.
这些流程与Hyperledger Fabric中看到的通道架构相当，在该架构中，只有拥有交易权限的个人才能访问信息。类经过转换后会产生称为纤维或协同例程的状态机。该体系结构依赖于与子流进行通信并与在平台范围内具有预定义功能的流库进行交互的流。此外，Corda中有一个独立的标识层，可以在整个网络中进行不同程度的访问控制.
虽然R3 Corda公开表示它不打算成为区块链，但应考虑到将分布式数据库的概念重新配置为去中心化数据库的做法在很大程度上依赖于传统数据库系统。虽然该系统是围绕新颖的数据结构和分布式系统的组织方式而设计的，但该平台确实考虑了数据分配，并找到了各种方法来优化数据分配系统的功能。要记住的一件事是，由于该系统仅限于特定架构的数据协调的某些方面，因此牺牲了与实际区块链系统的集成，因为未为原始设计实现模块化和互操作性.
图4：R3 Corda工作流程。 Corda中事务的工作流程以及如何在系统中移动输入状态和输出状态以及如何将文档附加到工作流程中.
以太坊
以太坊生态系统是由私有区块链和公共区块链生态系统的组合构建的。公共链没有数据协调上下文中所述的吞吐量和数据处理能力附近的任何地方，因此不应基于这些能力进行评估。在评估以太坊的这一方面时，综合以太坊专用实例的网络拓扑的不同细微差别是最有意义的。.
这 以太坊黄纸 坚决减少关于以太坊的组成以及代码库的技术规范的一套规范。由于严格遵守该协议的蓝图，以太坊的分叉以及联盟的实现方式确实类似于构建该技术的原始衬底。实际上，无论是在工作证明，授权证明还是在权益证明中，相同的规范都是连续的，因为协议被认为是相同的以太坊虚拟机（EVM）规范的后代.
图5：密码经济设计.
以太坊Casper权益证明
在以太坊通过Casper的实现向权益证明共识机制的过渡中，也可以看到加密经济激励层的一个例子。虽然工作量证明有其自身的内部博弈理论激励结构以阻止参与者指挥网络，但向权益证明的过渡甚至还有进一步的内部结构，从而可以抑制参与者在遇到分叉时放弃阐明或尝试创建区块链的替代实例。抵押协议创建了一个拜占庭容错环境，在此环境中，以太将被绑定到共识机制中。这意味着个人将受到保真债券的约束，以在系统内表现得光荣.
如果攻击者计划在共识机制中确定或试图控制，则各种协议都与 “ slasher算法” 会破坏以太的财产或攻击者的债券，从而惩罚他们的邪恶行为。在惩罚背后的机制设计中，一致地将以太破坏的数量编程为与攻击者希望获得的数量成比例，达到平衡即是攻击者永远不想破坏系统的平衡.
宇宙和嫩薄荷
宇宙 我们还建立了一个生态系统，该生态系统依赖于Tendermint共识机制，该机制严重依赖拜占庭容错算法。该平台依赖于与比特币网络中的矿工具有相似作用的验证器。验证器具有称为Atoms的权益令牌，用于通过依赖于绑定的验证器生成的信任的放样证明机制来保护网络。生态系统中参与者之间的相互作用也表明了一种游戏理论结构，其中验证者如果发现违反协议，则可能会丢失其代币或委托给他们的代币。由于该系统中利益相关者的这种保税存款设计，共识机制允许采用一种激励机制来保护网络。此安全设计允许应用程序区块链接口（ABCI），区块链间通信协议（IBC）正常运行，以及Cosmos集线器和区域之间的各种交互作用.
R3 Corda和Hyperledger面料
要认识的重要注意事项是R3 Corda和Hyperledger Fabric在其软件体系结构中未实例化这些加密经济激励层。由于该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，因此它们最初并不是为将本机加密货币层合并到整个框架中而设计的。由于软件设计上的固有差异，它们尚未经过校准以能够参与多链生态系统，该生态系统具有与众多区块链的互操作性和协调性。由于系统的结构考虑了最大吞吐量，因此基于这些系统的初始构建，忽略了与包括公共区块链主网在内的区块链可互操作的网络拓扑的体系结构布局.
为什么需要进行密码经济机制设计?
有人可能会问，为什么在软件设计中必须使用加密经济基础设施层。该范式创建的是一层新的信任和不变性层，可以在不依赖集中式实体的情况下存在于计算环境中。数十年来，我们一直在特定的客户端服务器和数据库体系结构中构建软件。像IBM，Intel和Oracle这样的公司已经完善了该模型以及在最初创建之后创建的系统和子系统，并且这些模型仍在分布式系统体系结构以及新标记的分布式分类帐系统中使用。尽管这些系统仍然集中在各个方面，无论是通过中央实体还是类似卡特尔的财团结构，在这种结构中，激励是基于对集中实体的内在依赖而不是真正的激励结构来确保系统正常运行的.
分散系统允许在软件环境中实现某些目标的可行替代途径。在此互换中突出显示的主要权衡是信任与执行。因为大型集中式系统受到更好的信任，所以它被认为能够更好地执行。虽然区块链系统希望灌输的是系统的特征，其中可以在不依赖大型集中实体的情况下重新分配信任和价值.
在系统设计的某些方面中提倡的一个想法是，为了优化系统，还必须对子系统进行次优化。这意味着必须对系统的协调进行协调和架构设计，以便内部子系统在整个更大的生态系统中也具有利益或激励机制，以进一步实现合作目标。通过创建一种针对整体环境优化的密码经济博弈论方法，可以创建计算机科学模型和经济模型的融合，从而允许创建可以在数字经济中设想的新软件架构.
基于对数字经济的愿景，应该认识到，可以互操作的私有区块链和公共区块链的组合使用将创建一个可行的数字生态系统，在该生态系统中可以出现各种层次的商业和业务关系，并超越此范围发展在旧技术配置中是可能的.
融入区块链代币经济
为了本研究的目的，有必要定义令牌化的概念。该概念源自以下概念：企业或实体能够根据我们生态系统中当前存在的某些数字标准创建各种形式的资产，商品和服务的可替代或不可替代的表示形式。.
在代币经济仍在发展的同时，重要的是要区分出第一波产品最初将具有各种失败和缺陷，这些缺陷和缺陷需要时间和迭代来完善。即使资产，金融产品，能源和数字关注的令牌化都是可行的业务模型，但要实现它们的确切动态性，则需要附加的功能和访问层，而这些功能和访问权只会随着时间的推移而得到改善。成功的代币经济将是游戏理论机制设计和区块链创新中产生的重大发展和发现所产生的结果产物.
如中所述 乔希·史塔克（Josh Stark） 关于加密经济学的文章，对具有最强可用性标志的代币进行了评估，以评估它们是否构成整个企业经济学和博弈论设计中的必要组成部分。如果企业可以数字化或标记其生态系统的各个方面，那么可以创建的产品线将成倍增长，超越了我们传统的交换实物，金融资产，商品或技术服务的方式。通过创建可以实现代币化资产的数字媒体，新生态系统可以实现重大发展.
在查看区块链工具的生态系统时，很明显，以太坊实际上是可以建立代币经济的基础。如果令牌经济模型能够整合私有区块链，可扩展性解决方案和zk-Snarks之类的隐私工具的功能，则数字资产的整体令牌化将使当前经济模型的能力受到限制，这是由于其固有的局限性。组织可行性.
实现区块链的业务目标
为了实现提到的区块链业务目标，我们必须评估需要服务的各种途径。在上述模型的图表详细功能的概述中，以太坊能够为分布式数据库协调方案以及其他功能提供服务，而R3 Corda和Hyperledger Fabric尚未选择接触这些功能层.
在业务用例的上下文中，我们叠加了在实际业务场景之上讨论的不同功能，以更好地了解平台的功能.
信息的有效分配
从数据库的功能和分布式系统的利用的角度来看，从功能上讲，这些产品具有相似的匹配性。实际上，R3 Corda，Hyperledger Fabric和以太坊的企业版确实具有分布式信息分配功能，这些功能可以通过访问控制和财团管理配置的不同层来促进信息分配。尽管每个平台的软件体系结构配置都不相同，但是每个平台都能够在有效的信息分配和协调上执行必要的性能。.
可信的不可变信息
在许多这类技术的背景下，不变性已被用作一种可信赖的同义词。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（例如Kafka）的生态系统中，存在固有的功能，可以对数据进行读/写访问。因此，由于系统设计中的某些选择，Hyperledger Fabric的不变性方面受到一定限制.
对于R3 Corda的基于UTXO模型的系统，不变性的方面在系统的整体范围内得到了不同的保留。由于其系统的总体分布式分类帐设计，他们建立了某些信任方面，可以在整个平台上进行展示.
在以太坊上下文中建立的信任和不变性层均在Patricia Merkle Tries的公共区块链衍生状态根的子协议中进行了概念化。由于保留了生态系统中的核心软件范例并与公共链建立了可行的连接，因此以太坊区块链和相关的以太坊衍生产品能够充分证实不变性。随着资产开始进行数字化，从这种不变性获得的信任最终可以附加到新的价值系统上.
资产数字化
应当认识到，实际上，Hyperledger Fabric能够名义上创建数字资产，因为资产的数字化是从产品注册簿转换为数字格式的。尽管Fabric上资产的数字化将导致资产只能在使用Fabric的系统上运行。这等效于是否创建了电子邮件客户端，使其只能与使用完全相同的电子邮件客户端的人来回发送电子邮件，这与当今世界中众多电子邮件客户端可以全部互操作的情况不同。.
R3 Corda也有类似的不一致之处，因为R3平台的用户在整体范围内将被限制与R3以外的其他平台进行交互，从而在一定程度上锁定了供应商。由于R3 Corda主要针对银行客户，因此拥有一个单独的银行软件，尽管应该注意的是，平台的用户将仅限于与使用R3 Corda的机构的银行业务关系，并且将无法与不使用供应商平台的交易对手的生态系统无缝地互操作.
由于以太坊旨在充当类似于Web服务中的HTTP或TCP / IP的基础协议，因此仅一个以太坊应用程序构建者就没有“供应商锁定”的概念。可以通过以太坊区块链的不同方面建立的信任关系可以使全球资产数字化，这可以在新的经济体系内发生，而与当前可用的不同。如果回头看电子邮件示例，以太坊协议可以被视为类似于IMAP或POP3，是用于访问电子邮件的通用协议.
以太坊和以太坊衍生的协议能够充当公司可以在其上建立数字资产的区块链基础设施。类似于每家公司在90年代后期都可以使用HTML来构建网页支架的网站一样，每家公司都可以使用以太坊智能合约为其服务和产品创建数字经济，该合约可以创建代币，可通过更广泛的网络访问.
前方的路
为了拥有一个足够强大的平台来与公共市场进行交互，该系统必须能够满足业务需求，以实现高效的数据处理，信任分配的其他层次以及在发展中的数字经济中代表资产的能力。显然，这三个平台都旨在通过技术进步和技术配置利用的不同途径来实现相似的目标。.
在未来的道路上，我们必须考虑在这个发展中的生态系统中我们将在哪里看到经济商业模式的发展，显然，基于以太坊的平台在真正融入数字经济方面具有优势，尽管在某些数据交易中存在明显的弱点Hyperledger Fabric和R3 Corda可以出色发挥的吞吐功能。随着不同的区块链和分布式分类帐平台不断迭代并超越我们现有技术时代精神所具备的功能，围绕使用哪个平台进行构建的决策将在很大程度上取决于方向生态系统中的用例，我看到不同类型的用例相互叠加.
本文档并不是要说一个平台总体上比另一个平台要好，而是要规定这些平台在本质上是彼此不同的。以太坊具有某些功能，像Fabric和Corda这样的分布式分类帐没有，而Fabric和Corda具有以太坊目前无法达到的性能能力.
为了真正达到我们现有系统所需的交互性和可伸缩性水平，必须在设计和设计协议时充分考虑所有交互性，这与最初设计互联网的方式类似。以太坊作为协议，能够充当基础技术堆栈，为足够广泛的生态系统提供服务，以涵盖经济环境中的必要因素，尽管请记住，该平台目前不完整，还可以从某些固有功能中受益在DLT同行中.
虽然未来的道路将包括尚未完善的技术，但应该研究协议在最终将复制我们希望在下一代互联网中看到的功能程度的紧密程度，有时最明显的解决方案不是只专注于一项技术.
阅读区块链与分布式账本技术的第2部分.
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