一文读懂Chromia关系区块链:基本概念、重要用途和发展方向

作者:Chromia 来源:Chromia 行业
2019-11-08 15:47:38

  

前言介绍 在过去五年里,区块链虽取得了巨大进步,但仍未实现大规模应用落地,人们甚至对大规模应用的定义也没有一个清晰的概念。我们认为区块链与数据及其管理方式有关,要普及区块链,最亟待排除的障碍就是区块链数据模型。 本文介绍了我们如何聚焦非区块链世界最成功的数据处理方式,从中汲取灵感并创建全新的区块链范式,我们希望可以推动去中心化应用(dApp)成为主流。关系模型是80年代软件开发的一场革命,现在我们将这场革命带入了区块链世界,我们称之为“关系区块链”。


区块链当得了区块链却做不好数据库
 
区块链本质上是一种分布式数据库。区块链的目的是确保每个参与者都拥有数据的本地副本,且与其他所有参与者持有的副本相同。由于区块链系统缺少中心或可参考的权威母版,所以在写入数据时需要非常严格。它必须验证所有输入交易的正确性,比如说交易签名是否正确,交易对账本的当前状态是否有效。这种验证通常用一种特殊的语言编码来操作,可能是嵌入智能合约的语言,也可能是Rust、Go或Python之类的语言。
 
除了能够安全添加数据以外,从数据库中再提取该数据同样重要。如果我们想将区块链用于复杂的业务流程和应用程序,那么数据的提取至关重要,因为处理的对象不仅仅是账户余额和交易而已。任何应用程序软件都需要快捷高效的方法来查找其感兴趣的数据,比如:A公司在2017年向B公司发送了多少钱?美国和欧洲之间已发送交易的平均价值是多少?如果数据存储在交易列表中,则可能需要编写专门的程序来提取此信息。如果数据保存在数据库里,这种文件类型更容易访问,那么重复使用信息也更加方便。
 
我们预测,大多数区块链将在落地一段时间后调整其体系结构,变成先交易上链、后存入数据库系统,这样一来,信息索引和查询变得更为方便。然而,这种方法存在风险,容易形成两个平行的数据来源,相互矛盾。在探讨如何克服这个问题之前,我们先来研究下目前非区块链世界用于存储、操作和访问复杂数据的最新技术。
 
关系数据库:性能强大、一致性高、安全可靠
 
关系数据库是我们现代信息生态系统的核心,已渗透到生活的各个角落。每个组织,无论是公立还是私立,都需要关系数据库作为支撑。数据库的核心优点是能够使数据结构化并控制数据。关系数据库是根据关系模型来实现数据结构化的。该模型支持高度控制,其特征和优势表现在:
 
·消除冗余数据:每个数据仅出现在一个位置,这意味着如果发生更改,只需要更新一处。
 
·减少不一致性:因为该模型能更容易地执行一致性相关规定。
 
·支持数据独立性:多个应用程序可能以不同的方式访问同一组数据。数据独立性,即在不影响其他相关应用程序的情况下更改数据存储方式的能力。
 
关系数据库是一种极其灵活、高效的数据管理方式,因为数据被分解为最基本的形式,即数据结构化,其呈现方式为一系列相关联的表格形式。使用关系数据库让原本繁重的任务变得相对容易,实现的功能包括优化索引性能、将数据库移至新的存储介质或添加一些过去不需要的信息类型等。
 
从关系数据库到“关系区块链”
 
关系数据库采用强大的声明式编程语言,用户可通过定义数据模型来确保数据的有效性。主键和外键之类的功能确保了数据不重复和一致,这些功能只需要定义一次就可以永久执行。关系数据库管理系统的功能赋予数据了一组称为ACID的特性,这意味着每笔交易都具有以下保证:
 
·原子性:交易这个操作要么完全执行,要么完全不执行,不存在中间状态。
 
·一致性:交易执行前后,数据库的状态保持一致。
 
·独立性:并发交易与顺序执行的交易执行方式一致,不相互影响。
 
·持久性:一旦交易提交,即使在服务中断的情况下,仍保持已提交状态。
 
区块链系统需要的恰好就是具备以上特性的交易。
 
这么看来,“关系区块链”可谓是博采众长——它既是高效管理数据的数据库,也是安全的区块链分布式账本。它是一个更好、更安全且中心化程度更低的数据库,也是更加成熟的区块链,具备多重强大的功能,能用于管理有效性、完整性和数据独立性等特性。也正是因为有这些特性,关系数据库才受主流青睐。
 
迄今为止,区块链成功占领了一块细分市场,被认为是一项革命性技术,带动了实验、创新和文化的发展。大型公司也频频发动区块链试点项目以标榜自己的创新因子。现有的应用程序要想集成区块链技术,首先需要对接好自身已有的成熟系统。关系数据库多年来一直是企业的核心,并将继续占据主导地位。据估计,关系数据库占领数据库市场80%的份额。我们也相信,“关系区块链”会是推动dApp走向企业级大规模应用的最佳架构。毕竟,稍微有点规模的应用程序都需要处理数据。
 
从“关系区块链”到Postchain
 
在Postchain之前,我们已经将“关系区块链”概念付诸实践已经有一小段历史了。Chromia的首席技术官Alex Mizrahi于2012年就创建了第一种在区块链上发行资产的方法,他所使用的技术被称为彩色币(Colored Coins)。这使得任何资产都可以安全地注册在比特币区块链上并以数字化呈现。仅此一项功能就打开了区块链的广阔潜力,让即时的金融清算和结算变得触手可及。起初,Postchain是基于这些“彩色”比特币的数据解决方案。要使用这条链,用户需要在区块链上扫描携带数据的通证,并在一个数据库中对该信息进行索引。Postchain使用自己的伪区块链交易系统来维持与比特币网络上的数据同步,可以说这是史上第一个“侧链”的实践。
 
然而在一些成功的项目使用彩色币后,业内对比特币和彩色币的兴趣开始减弱,这主要是因为比特币这种资产极其不稳定已是众所周知。有人提议,区块链这一概念可在更可控的私有环境中发挥作用。通过创建结构化的数据写入流程,在封闭的“联盟”中运作,可以消除中间人,并且可以探索自己与对手之间具有潜力的新型合作业务策略。这就是我们现在所说的私链、许可区块链或分布式账本技术的前身。我们发现Chromia的Postchain“侧链”稍做调整便能满足这种需求,成为一个完全独立且可索引的私链。

Postchain是世界首个“关系区块链”
 
Postchain是全球首个“关系区块链”,它充分利用了现在关系数据库的最佳实践,目前已开源。一些私链虽有“数据库备份”,但没有一个能做到像Postchain那样深入集成。Postchain通过将数据库交易视为确定性状态修改,按照区块链式共识以分布式且容错的方式对这些交易进行排序。这意味着我们可以实现极高的交易密度,因为复杂的逻辑可以转移到能高效支持这些任务的RDBMS系统。
 
这样的设计保证该区块链系统不仅高度灵活,而且运行速度也很快。我们选用声明模型来对正确性进行验证,该模型的基础是已验证过的逻辑和数学原理,而且数十年来也在不断改进。这一强大的编程模型能够记录过程并实现结构化查询信息。通过使用Postchain,我们可以轻松地执行在其他平台上不可能或极为复杂的计算和验证。
 
这种方法的优势有很多。首先,它的基础是一个稳固且成熟的代码库,而不是既极为复杂又难以保障安全的全新系统。许多关系数据库系统已经存在了数十年,在世界范围内广泛用于生产,早已建立了信任基础。此外,RDBMS简化了许多复杂的功能,对开发者非常友好。我们的目标是让“关系区块链”的项目能像使用常规数据库一样,轻松便捷地处理数据。
 
Chromia:致力于区块链的大规模应用
 
私链很有意思。私链特别适合用于一些特定的应用场景,这也使我们能够继续完善“关系区块链”的概念,更好地服务于这块细分市场。我们对区块链的探索始于比特币,并且一直推崇大规模、完全开放和完全透明的去中心化网络。经团队多年的探索和实践,Chromia现在已处于非常有利的位置来推动分布式架构的大规模应用,带领它走进人们的日常生活中。
 
以太坊是推动区块链走向主流的佼佼者,并且在用户体量、dApp数量和市值上也成绩斐然。然而,以太坊区块数量其实较小而且交易量也非常有限,目前他们也在制定各类方案来提升性能。部分项目(在此不赘述)在自己的网络上已经实现了每秒数千笔交易的速度。不少人喜欢用“TPS”来衡量性能,因为比起其他标准,数字比较直观。有些人一看交易速度超过Visa,就评断某个项目很强大,其实不然。TPS并不是衡量平台实际用途和用户体验的最佳方式。开发者和企业家需要的并不是跑得很好看的数据,而是真正对他们来说有价值的功用。dApp平台要思考的问题和面临的挑战远比跑数据来得深刻复杂。
 
如果我们查看dappradar.com上排名靠前的应用,可以很直观地看到我们离真正的大规模应用还任重道远。许多dApp被当作营销工具,满足一些社区需求,迎合加密经济的“蓬勃发展”。其实细究起来根本就没有存在的意义,不是前景被过度放大,就是潜力尚未得以发挥。总之,dApp目前还未获得大规模应用,不难看出现有技术应该在某些程度上仍存在不足,导致后劲不足。
 
开发者和用户都是平台的必要因子
 
任何平台是否中心化,都由开发者和用户来拍板。开发者开发软件和用户使用软件都是希望能有所得益。开发或使用软件的原因多种多样,大家也都懂,在这里没必要深究。重要的是我们需要明白以下内容:
 
1. 开发者先行。如果平台上没有任何应用,用户根本没有动机去使用该平台。开发者是首要环节。
 
2. 平台间的竞争激烈。任何开发者在决定将时间和精力投入到某个平台前,都需要考虑投入和产出比。
 
3. 为了获得开发者的青睐,我们需要为基于Chromia的开发者实现花费最少、价值最优。
 
4. 平台对开发者的价值与平台上拥有的用户数量密切相关,这就是平台惯性。
 
5. 为了吸引用户,我们需要为使用Chromia的用户实现花费最少、价值最优。
 
纸上谈兵虽简单,但在实践中却充满挑战。可以刺激或“自救”这种生态系统的方法有很多。我们的计划是探索多种选择,比如说资助优质项目或将自己开发的项目作为展示案例。我们认为区块链平台的许多问题源于数据模型选择不当,比如用户体验差、开发成本高等,这就是Chromia的战略出发点。
 
Chromia与Postchain的建立原则完全相同,但Chromia目前已经拓展到公链或半许可区块链的应用场景,也支持通证和内部激励机制。此外,由于许多团队成员在区块链深耕多年,我们可以更熟练地规避和解决在其他项目遇到的问题。从本质上讲,这意味着实施治理的机制将更加灵活,经济模型更加多样,而且有“建设性”的分叉支持。这些主题将在其他文章中详述。
 
实现复杂逻辑上链 让dApp回归开放本质
 
詹姆斯·弗格森(James Ferguson)是Fuel Games的首席执行官,该公司是以太坊著名纸牌游戏Gods Unchained的母公司。该游戏类似于《炉石传说》,引起了各大媒体的关注,这是因为部分ERC721通证发行的限量版卡片在二级市场上占据主导地位。弗格森对这个游戏的评价是,“它是一款非常吸引人的游戏,无论它与加密货币有无关系,人们都可以玩。”
 
这就是关键所在。任何依赖活跃的通证经济的dApp都极易受到经济冲击的影响。例如,当竞争对手进入和离开该领域时,经济平衡马上就会受到影响。如果监管机构紧跟所有行动,那这些dApp在监管下是否能站住脚跟就不好说了。要想生存下来,dApp需要能锚定平台价值,并提供某种内在价值。
 
dApp的作用绝不仅仅是收藏品而已。Gods Unchained(一个相对简单的游戏)背后的所有游戏逻辑都是在“链外”执行的,因为“几乎没有办法将这么复杂的东西放在链上”。虽然这确保了可交易卡片的安全,但这也意味着游戏本身是由Fuel Games控制的,而非去中心化的。正如我们在白皮书中详细介绍的,此类应用程序可以改称为透明化应用(tApp),因为它们依赖于中心化的基础设施来运行。例如,我可以交易卡片,但前提是Fuel Games继续运行其服务器并分发其软件。dApp的作用其实可以更大:它是一种开放的、以公开方式执行的软件。为了实现这一点,我们必须支持链上复杂逻辑的执行。
 
 “关系区块链”迎合诉求 推动dApp走向主流
 
“关系区块链”解决的恰好就是这方面的需求。将计算工作转移到RDBMS,可以大幅增加可处理的交易量,在实际执行I/O操作方面可以非常密集。根据我们估计,一个Chromia dApp在自己的侧链上运行每秒应该能够支持10000个单元更新。虽然与交易不同,但单元更新更能实际反馈应用程序性能的标准。单元几乎可以包含任何种类的数据。以刚刚提到的游戏为例,单元将包含当前活动用户、组队、卡片属性和活动“战斗”的信息。如果说将这样的游戏移植到Chromia上,可能会继续使用ERC 721通证为卡片提供更广泛的p2p交易市场。在我们看来,剩下99%的游戏同样重要。我们在这篇文章和我们的白皮书更为详细地阐述了我们对“公共应用”的看法。我们认为更关键的是,平台必须支持分布式的复杂逻辑操作,充分发挥去中心化平台的潜力。
 
写在最后
 
以太坊承诺的dApp所面临的最大障碍是:现有平台几乎不可能完成复杂的链上应用开发,这些应用只能在通证和通证化的收藏品上提供实际价值。我们认为,如果能将数据管理革命的关系数据库与以区块链为核心的数据写入模型有机结合,这个问题将能得到有效解决。关系模型并不性感,但它优雅且功能强大,并且可以和区块链系统很好地结合,充分发挥其作用。
 
Postchain和Chromia就是最好的证明。在下一个阶段,Chromia将大规模提供可行的实施方案。我们会为开发者提供工具包,并且做好成本和价值配置,吸引那些有志开发新时代dApp的开发人员来到Chromia平台。
 
我们要建立一个新的互联网,让梦想照进现实。


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