区块链科普：一文讲透区块链是不是数据库？

「分布式数据库」、「分布式账本」常被许多人理解为区块链的另一个名字。很多时候，他们「看起来一样」甚至「用起来也差不多」。

那么到底能不能把区块链跟数据库划上等号？

人们常说区块链就是一个又慢又贵的数据库，可扩展性还不好。真是这样吗？

确实，区块链永远不会像传统数据库那样快。然而，与数据库相比区块链更胜一筹，我们有必要了解这些优势。

本文中，我们将从数据的角度来讨论区块链到底是什么，然后再来看看区块链和数据库之间最重要的区别。

「块链」到「区块链」

从数据角度来看，区块链用一个个块来存储数据，是一个与「链表」非常类似的结构。链表是一个线性数据结构，入口点称为链表头。链表中每个元素都是一个单独的对象，由数据和指针组成，最后一个块的指针为空。

动态 | 上海鼓励企业利用区块链等新科技:上海市委宣传部近日出台了《全力支持服务本市文化企业疫情防控平稳健康发展的若干政策措施 》（简称上海文化企业“20条”）。其中一项指出，要深化文化科技融合发展。鼓励文化企业充分利用互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链、移动通信等新科技，培育壮大电子竞技、数字动漫、在线旅游、智慧传媒、数字文博等新业态，支持一批高成长创新型中小文化企业。（澎湃新闻）[2020/2/17]

链表结构

区块链增加了一个功能来防止历史数据被篡改。

1991年，StuartHaber和W.ScottStornetta两位作者首次对以加密学为基础的「块链」进行研究，想要构建一个不能篡改文档的时间戳系统。

1992年，Bayer、Haber和Stornetta将Merkle树嵌入设计之中，将多个文档证书收集到一个块中，提高了块链的效率。

密码学为安全基础的「块链」结构

要注意当时还没有使用「区块链」这个词，而是使用了「块链」，中本聪在比特币白皮书中使用的也是「块链」一词。

实力派 | 众安科技褚维国：在场景数字化建设过程中积极引入区块链技术:在今日“金色实力派”线上访谈中，众安科技/供应链金融解决方案总监褚维国表示，领导层的讲话确实将区块链带入更多人的视野当中，让更多的政府、企业等开始关注区块链技术发展和应用，区块链由此进入了一个快速普及、发展的好时段，政府、企业都在积极的探索区块链的应用。从落地的角度来看，个人觉得更多的不是看行业，而是看场景，结合区块链的技术特征，在场景数字化建设过程中积极引入区块链技术，而不是反其道为之，抱着技术去找场景。从具体的场景上来看，供应链金融、商品溯源、积分、通证经济等方面都是不错的落地场景。[2019/12/10]

如今，概念被再定义。许多项目和IT巨头都在谈论区块链技术。我们已经知道最开始的区块链实际上指的是密码学为安全基础的「块链」的数据结构，后来，区块链随着人们的谈论产生含义变化，区块链一词更广泛的来表示相同数据结构的分布式网络，更多的以「分布式账本」被谈起。

区别1：数据存取只能「CR」、不能「UD」

常见的数据库不使用「块」，而是使用「表」。表是数据库中以表格式保存的相关数据集合，由列和行组成。

在关系数据库中，表是一组数据元素，使用垂直列和水平行的模型，形成行和列相交的单元格。表具有指定数量的列，但可以有任意数量的行。

声音 | 美国在线杂志：区块链系统中信任不会被消除，而是被取代:据cointelegraph报道，美国在线杂志《连线》于2月6日发表的一篇评论文章对新的基于区块链的信任架构提出了批评。该文章的核心论点是，在区块链系统中，信任不会被消除，而是被取代。文章作者Bruce Schneier声称，这种技术极端主义忽视了技术系统中的剩余信任，以及技术本身时常发生的不可靠性，并且通常是不透明的。[2019/2/7]

数据表

人们可以在数据库中对数据使用四种基本操作：创建、读取、更新和删除。

然而，区块链只允许两种操作：创建和读取。区块链只能在区块链的末尾附加一个完整的区块，添加后数据无法更新或删除。

数据库允许人们不断地更改甚至删除过去存储的数据。区块链有意保持历史数据不变并始终可用。

区别2：数据权限「一组管理员」≠区块链节点

除了「允许进行什么操作」，「谁来操作」也是看待区块链和数据库之间不同的另一个重要层面。

现场 | 初始化资本合伙人Brett Gibson：区块链可以确保投资的安全性:金色财经11月13日现场报道，在13日澳门举行的Sora Summit中，初始化资本合伙人Brett Gibson表示，透过区块链可以确保投资的安全性，各位投资者，还有一些企业投资者，是我们主要的投资客户，在网络安全方面需要去确保他们的投资资产，还有他们在进行投资的时候所遇到的一些网络安全问题。[2018/11/13]

数据库由一个或者一组管理员维护。管理员有权对数据做任何他想做的事情。管理者通常是大公司的雇员，必须遵守公司所有者制定的规则，会授予用户有限的权力来创建、读取、修改或删除数据。

但是，即使用户输入了正确的数据，管理员还是可以修改或删除它。如果对数据正确性存在争议，用户没有或者仅掌握有限的修改权限，管理员总是比用户拥有更多的权限。

区块链中不存在修改和删除权限数据的管理员。网络中的节点必须对任何要添加的数据达成一致。一旦添加了块并得到确认，就没人能轻易地更改历史数据，而且人们总是可以通过区块链对过去发生的事情进行证实。

区块链取代了由管理员维护的单一服务器的方式，换以一组独立节点，对添加的内容达成共识。

第二个标准《区块链 数据格式规范》于近日发布:近日，在由工业和信息化部中国电子技术标准化研究院(以下简称“标准院”)举办的中国区块链技术和产业发展论坛第二届开发大会上，万向区块链CTO罗荣阁代表中国区块链技术和产业发展论坛介绍了区块链标准化现状和发展趋势，同时发布了论坛的第二个标准《区块链 数据格式规范》。[2018/2/3]

从直接参与者的角度来看，少数实体之间的私有区块链可以看作是一个分布式、去中心化的系统。如果私有区块链在单个公司中使用，那么虽然它有一些分布式系统的优势，但仍然是中心化的解决方案。对于单个公司，数据库可能是更好的选择。

区别3：数据备份「冗余数据库」≠区块链

传统数据库进行「数据复制」，主要是防止数据丢失，不能防止篡改历史数据或管理员重写数据。如果一个服务器接受了更改，而其他服务器没有，还可能存在数据不一致的情况。

数据复制

区块链利用去中心化共识，简洁的解决了上述问题。一旦网络中的所有或大多数节点同意添加一个新块，数据就会写入许多硬盘。即便生产新块的节点在这一同步后立即崩溃，数据也总能在其他节点上确保安全，崩溃的节点随后还能够获得关于所有区块的有效版本。

数据在所有节点达成一致后被写入所有磁盘

多个备份数据库也不能与区块链具有同等的安全性。

「数据复制」意味着一个服务器向其他服务器发送数据以进行备份。在存储数据之前，服务器之间并没有对储存某个版本数据达成共识。如果一个服务器发送了无效或错误的数据，其他服务器只是盲目地接收和存储它。

与此相反，在区块链中，大多数节点在将一个块存储到区块链之前必须达成一致意见。

区别4：数据传输分布式系统≠去中心化方案

传统数据库采取主从式架构(client-server)，这是一种软件结构模型，由客户端系统和服务器系统两部分组成。它们通过计算机网络或在同一台计算机上通信。主从式架构的应用程序是由客户端和服务器软件组成的分布式系统，但还是以一个以服务器为中枢的中心化解决方案。

数据库建立在服务器上。因此，如果只有一个服务器，那有可能造成所谓的单点故障。一旦服务器不能运行，所有的客户端都不能与服务器通信，也就不能彼此通信。

从数据的角度看，所有的客户端必须依赖于服务器，认为它诚实且做足了安全保障。

现在，很少看到只有一个服务器的网络。在大多数情况下，网络中有更多的冗余服务器。如果一个服务器崩溃或暂时不可用，则会有另一个服务器代为处理所有请求，但这只有在服务器之间已经复制数据的情况下才有可能。

如果向服务器发送交易或请求，数据将在给定时间内写入一个数据库，然后再将数据备份到其他数据库。通常会有一些延迟，还有可能出现数据传输不一致的情况。

区别5：数据存储不可更改与价值证明

数据库可以用于安全监控、信号提示、信息收集和授权等场景。许多数据库以数据库触发器的形式提供有效的数据库特性。在使用云数据库时，数据通常只对少数人很重要，实现在数据库系统中安全性就足够了。用户可以信任数据库所有者，因为有法律等其他机制可以解决可能出现的问题。

当要求存储不可改变的信息，比如证明状态X在Z时点对用户Y有效时，区块链的优势就体现出来了。它适合保存并证明所有权。这就是为什么人们可以在区块链上创建数字货币。这类信息不能被个人所改变，安全性必须很高。添加区块的过程其实就是以一种免信任的方式为大量用户添加许多X状态的过程。

区别与权衡

数据库很强大，人们可以利用它实现几乎所有想要的功能，但区块链的特有功能，数据库是做不到的。

让我们回顾一下，看看传统数据库无法实现，区块链具备的特性：

数据不可更改。区块链本质上是一个去中心化分布式网络，数据在达成一致后被同时写入许多磁盘，改变历史数据非常困难，几乎不可能。主要区别在于是否以去中心化方式实现一个数据库。

附加的安全数据。正如上一点谈到的，只有在大多数实体同意的情况下，新块才会被添加。因此，插入一些被认为无效的数据是不可能的。参与者必须严格遵守规则，更多的相互独立的实体共同关注规则的执行。

没有管理员。区块链上没有管理员这样一个角色来掌握更改任何内容的权力。节点相互协商，共担责任。区块链具有免信任、抗删除的特点。

没有单点故障。这主要适用于PoS和PoW共识机制。对于DPoS共识来讲，当几个节点同时不可用时，可能会出现问题。

人们可以根据需求的不同，选择用传统数据库或者区块链技术。在采用区块链时，通过选择私链或公链，来实现不同程度的去中心化数据管理。

很难实现高可扩展性并保持高度的去中心化。数据必须分布在世界各地，因此必须考虑网络延迟。达成全球共识需要一些时间。区块链永远不会像数据库那样有效，但它可以在免信任、去中心化和防止篡改历史数据等方面提供保护。

去中心化的方式也同样具备替代传统互联网巨头的潜力，让更多人掌握数据并从中受益。

编译：stakefish

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