導(dǎo)語：

每一種新技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，都會與既有的技術(shù)與實踐存在著聯(lián)系，例如微服務(wù)作為一種技術(shù)架構(gòu)，實際上是在SOA架構(gòu)和JavaEE等分布式架構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明晰了服務(wù)實現(xiàn)的方式與規(guī)則。區(qū)塊鏈技術(shù)脫胎于比特幣，作為一種多方信任的交易和技術(shù)模型，被包括國家、政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等諸多業(yè)務(wù)方所關(guān)注，反而是技術(shù)從業(yè)者有些茫然，這一技術(shù)到底是什么，解決什么問題，能夠用在哪里普元近年來持續(xù)對微服務(wù)和區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了研究，這里和大家分享一下研究的成果。我們的研究重點(diǎn)放在了如下幾個方面：

• 區(qū)塊鏈技術(shù)適用的應(yīng)用場景有哪些，該技術(shù)帶來的價值是什么？
• 區(qū)塊鏈技術(shù)是由哪些技術(shù)組合而成，和現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)系如何？
• 采用區(qū)塊鏈技術(shù)后，應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)是什么，與微服務(wù)架構(gòu)的關(guān)系，現(xiàn)有應(yīng)用如何進(jìn)行遷移？

區(qū)塊鏈的業(yè)務(wù)價值是通過數(shù)據(jù)共享降低信任成本

區(qū)塊鏈技術(shù)是從比特幣開始的，2008年由中本聰提出開始，造成了一個比特幣的熱潮。但是，比特幣的熱潮退去后，比特幣提出的問題和解決方式卻吸引著我們。2014年左右區(qū)塊鏈逐步從比特幣中脫離出來，做為一種獨(dú)立的技術(shù)發(fā)展，進(jìn)入了 2.0 時代，以數(shù)字資產(chǎn)的方式解決商業(yè)的信任問題，同時用數(shù)字化手段提高業(yè)務(wù)的效率，在很多業(yè)務(wù)中已經(jīng)有了嘗試。

做為一種獨(dú)立的技術(shù)發(fā)展，區(qū)塊鏈分為公有鏈、聯(lián)盟鏈、私有鏈三個方向。而從業(yè)務(wù)角度看，區(qū)塊鏈的核心價值在于通過數(shù)據(jù)共享建立了多方的信任機(jī)制。

多參與方業(yè)務(wù)產(chǎn)生的信任問題是采用區(qū)塊鏈技術(shù)的源動力

信任問題，始終是一個大問題，為了解決信任問題，人類投入了大量的時間和金錢。尤其是多個參與方參加的業(yè)務(wù)，信任的成本更高，這里我舉一個復(fù)雜的例子：信用證業(yè)務(wù)（參見下圖），信用證是指開證銀行應(yīng)申請人（買方）的要求并按其指示向受益人開立的載有一定金額的、在一定的期限內(nèi)憑符合規(guī)定的單據(jù)付款的書面保證文件。信用證是國際貿(mào)易中最主要、最常用的支付方式（摘自百度百科）。

之所以舉這個例子，是因為區(qū)塊鏈技術(shù)適用的場景往往是業(yè)務(wù)比較復(fù)雜的情況，簡單例子很容易被誤解，這里我通俗易懂的解釋一下，在國際貿(mào)易活動，買賣雙方往往互不信任，進(jìn)口商（買方）擔(dān)心預(yù)付款后，出口商（賣方）不發(fā)貨；賣方擔(dān)心發(fā)貨后買方不付款（類似詐騙經(jīng)常發(fā)生，例如賣方把貨運(yùn)到碼頭了，買方就是不付余款，于是只能在當(dāng)?shù)刭v賣，這時買方再去抄底），典型的麻桿打狼兩頭怕。因此雙方各找了一家銀行作為擔(dān)保人，由兩家銀行之間開具憑證，代理進(jìn)口商、出口商之間業(yè)務(wù)往來，達(dá)到條件后由銀行付款，減少進(jìn)口商、出口商的風(fēng)險，這就是信用證業(yè)務(wù)。即使這樣，信用證詐騙還是很多，銀行為規(guī)避風(fēng)險，需要各種書面的證明，反復(fù)各種確認(rèn)…業(yè)務(wù)處理周期會非常長。

上圖中信用證業(yè)務(wù)的參與方包括出口商、進(jìn)口商、開證行、通知行、寄單行/附議行、運(yùn)輸公司，是一個典型的多方參與業(yè)務(wù)，但通常這些參與方只是一部分，可能還會有海關(guān)、保險公司、評級機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)加入到交易鏈條中。

多參與方業(yè)務(wù)解決信任問題，現(xiàn)有方案成本高在哪里？

解決多參與方業(yè)務(wù)的信任問題，現(xiàn)在是通過建立第三方機(jī)構(gòu)完成的，例如上述信用證業(yè)務(wù)，就是通過SWIFT組織（環(huán)球同業(yè)銀行金融電訊協(xié)會）的SWIFT系統(tǒng)開立信用證，銀行和其他金融機(jī)構(gòu)通過它與同業(yè)交換電文來完成金融交易，由 SWIFT 進(jìn)行銀行間轉(zhuǎn)發(fā)。

SWIFT僅僅解決了一部分的問題，還差很遠(yuǎn)，例如：
業(yè)務(wù)上：那些沒有參加到 SWIFT 的組織無法通過 SWIFT 進(jìn)行交易，例如一些進(jìn)口商、出口商、保險公司等等，SWITF也不能做清算，因此銀行在辦理信用證業(yè)務(wù)的時候，只有反復(fù)通過各種其他方式確認(rèn)，避免詐騙發(fā)生，導(dǎo)致業(yè)務(wù)非常復(fù)雜，流程很長；

技術(shù)上：多方參與的業(yè)務(wù)，一旦在處理業(yè)務(wù)時發(fā)生技術(shù)故障，處理起來就遠(yuǎn)比普通業(yè)務(wù)復(fù)雜。為了保證少出問題，技術(shù)上的投入會很高，記得用過很多手段，例如曾經(jīng)給每個參與方做過應(yīng)急系統(tǒng)，采用過兩個不同廠商的SWIFT網(wǎng)關(guān)互為備份，安排專人排班管理異常情況，而且每個中心接入的標(biāo)準(zhǔn)和模式也不一致，接入中心機(jī)構(gòu)帶來的開發(fā)/維護(hù)成本都很高。

必須說明的是，為了能把業(yè)務(wù)講清楚，我還是簡化了很多內(nèi)容，例如如何進(jìn)行銀行間清算、如何進(jìn)行付款等等。總之，建立一個第三方機(jī)構(gòu)來解決信任問題，無論在業(yè)務(wù)上、技術(shù)上復(fù)雜度都很高。

區(qū)塊鏈技術(shù)是通過數(shù)據(jù)共享降低信任成本的

如果有一個分布式的記賬簿：（1）參與方在記賬之后有相當(dāng)多的副本存在，不再是一家之言；（2）保證提交的交易一定被記錄下來；（3）保證記賬不可逆，無法篡改；（4）參與方的交易記錄是相對透明的，可以通過這些記錄驗證新的交易。

如果有機(jī)構(gòu)建立了這樣一個記賬簿，每個參與方在交易中都通過這個記賬簿進(jìn)行交互，保證每一筆發(fā)生的交易一定被可靠的記錄下來并不可篡改，不就不必再反復(fù)確認(rèn)，不必?fù)?dān)心技術(shù)問題導(dǎo)致的業(yè)務(wù)流程變更，不必做應(yīng)急系統(tǒng)，這樣成本就低多了。

通過分布式的記賬簿進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，從而降低信任成本，這就是區(qū)塊鏈技術(shù)的價值。

聯(lián)盟鏈才是應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)先選擇的方向

既然區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€分布式的記賬簿，那這個記賬簿由誰來建立呢？這是這一技術(shù)應(yīng)用的核心問題。
目前建立記賬簿的方式有三種：

• 公有鏈，象互聯(lián)網(wǎng)一樣，做為一種開放的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，向任何人公開，任何人自由加入，
• 私有鏈，一個組織內(nèi)部建立，可以幫助組織內(nèi)部完成審計等工作
• 聯(lián)盟鏈，為特定業(yè)務(wù)由相關(guān)核心企業(yè)建立，采用多中心（每個核心企業(yè)為一個中心）的方式，其他上下游企業(yè)加入

建立公有鏈難度高，業(yè)務(wù)場景不夠精準(zhǔn)，分布式存儲帶來的性能低下問題阻礙了可用的應(yīng)用場景，而私有鏈脫離了區(qū)塊鏈的商業(yè)價值，只是把區(qū)塊鏈做為一個技術(shù)組件使用。在目前的應(yīng)用場景中，絕大多數(shù)都可以用聯(lián)盟鏈解決，商業(yè)上相對容易成立，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于公有鏈。

從上述描述就可以理解到，公有鏈太理想，私有鏈所處理的問題，傳統(tǒng)架構(gòu)完全能解決，而針對特定業(yè)務(wù)由企業(yè)聯(lián)盟建立的聯(lián)盟鏈，應(yīng)用方向更清晰，業(yè)務(wù)價值也更加明確，下圖是一個聯(lián)盟鏈的示例：

從應(yīng)用的角度看，區(qū)塊鏈技術(shù)提供的是一個分布式數(shù)據(jù)庫

區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)共享方式要滿足（1）多副本、（2）可靠記錄、（3）不可篡改、（4）多方透明幾個特性，上述特性總結(jié)下來，采用區(qū)塊鏈技術(shù)后，應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)如上圖所示，可以看出，區(qū)塊鏈技術(shù)對應(yīng)用而言，就是一個分布式數(shù)據(jù)庫。

區(qū)塊鏈技術(shù)的本質(zhì)是分布式數(shù)據(jù)庫

區(qū)塊鏈基于密碼學(xué)中的橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）來實現(xiàn)去中心化的P2P系統(tǒng)設(shè)計。當(dāng)人們在談?wù)摶蚴褂?ldquo;區(qū)塊鏈”這個詞時，有時候是指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有時候是指數(shù)據(jù)庫，有時則是指數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

和區(qū)塊鏈技術(shù)比，分布式數(shù)據(jù)庫的概念顯然更容易被理解，我就從分布式數(shù)據(jù)庫的一些基本概念出來，理解區(qū)塊鏈的技術(shù)實現(xiàn)，這些概念包括數(shù)據(jù)存儲、點(diǎn)對點(diǎn)可靠傳輸、存儲過程與觸發(fā)器（智能合約）、數(shù)據(jù)安全：

分布式數(shù)據(jù)存儲：鏈?zhǔn)酱鎯εc共識機(jī)制

區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)共享是一個分布式的記賬簿，交易記錄具備多個副本，因此首先要解決分布式數(shù)據(jù)存儲的問題。

1）區(qū)塊鏈存儲的基本單元是區(qū)塊，區(qū)塊采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，即新增的區(qū)塊（類似數(shù)據(jù)庫一行記錄）都知道自己前一個區(qū)塊（前一行記錄）是什么，可以一直追溯到根，區(qū)塊的標(biāo)識是區(qū)塊的哈希值，同時鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)保留了業(yè)務(wù)產(chǎn)生的軌跡，可以在新增交易的時候根據(jù)前面的記錄做校驗，保證了區(qū)塊的內(nèi)容不容易篡改。

這種模式，我們在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計也會采用，例如下圖拉鏈表的形式，每次對數(shù)據(jù)的更新都采用追加（ Insert而不是Update）模式，有起始時間、失效時間和是否生效標(biāo)識，保持全部交易歷史。

區(qū)塊鏈把這一點(diǎn)變成了一種底層固有模式，加入了哈希、時間戳等機(jī)制在技術(shù)上保證鏈條的正確性，因此非常有價值。

2）既然是分布式、多中心的存儲方式，就必須解決存儲時的分布式一致性問題。在區(qū)塊鏈的前身比特幣應(yīng)用中，解決這一問題的方式是工作量證明（POW  Proof-Of-Work）方式，即通過工作以獲得指定成果，用成果來證明曾經(jīng)付出的努力。

這也是接觸區(qū)塊鏈技術(shù)時第一個比較迷惑的地方，我為啥一定要用工作量來證明，是不是還有其他方式？區(qū)塊鏈技術(shù)從比特幣中獨(dú)立出來后，大家把這一問題歸結(jié)為共識問題，工作量證明是達(dá)成共識的一種方式，這樣就清晰多了。于是就產(chǎn)生了權(quán)益證明（P