區(qū)塊鏈（Blockchain），或者說(shuō)分布式賬本（DLT， Distributed Ledger Technology）最早是起源于比特幣的一個(gè)重要概念，其本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)。區(qū)塊鏈系統(tǒng)能夠大幅度降低成本，減少風(fēng)險(xiǎn)和管理成本，提升流動(dòng)性，增加創(chuàng)新產(chǎn)品和服務(wù)的機(jī)會(huì)?？梢哉f(shuō)，和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能一樣，區(qū)塊鏈?zhǔn)俏磥?lái)十年中舉足輕重的技術(shù)。

　　從筆者的角度來(lái)看，區(qū)塊鏈在未來(lái)最大的價(jià)值并不是在虛擬貨幣這個(gè)領(lǐng)域，而是用以取代原先需要中間人和第三方驗(yàn)證的系統(tǒng)中，以對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)的信任來(lái)取代對(duì)于人的信任的領(lǐng)域。

　　《程序員》已經(jīng)多次講述過區(qū)塊鏈領(lǐng)域的概念，在此不復(fù)贅言。

　　區(qū)塊鏈系統(tǒng)和CAP、ACID和BASE

　　為什么我們說(shuō)區(qū)塊鏈系統(tǒng)其實(shí)是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)？

　　ACID

　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)都滿足ACID原則。我們首先來(lái)看一個(gè)“事務(wù)”（transaction）的概念。事務(wù)是一個(gè)操作序列，是一個(gè)不可分割的基本工作單位。在一個(gè)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）中，事務(wù)應(yīng)該具有四個(gè)特性：

　　原子性（Atomicity）

　　一致性（Consistency）

　　隔離性（Isolation）

　　持久性（Durability）

　　取這四個(gè)英文單詞的首字母縮寫，我們得到的是ACID。

　　原子性指事務(wù)是一個(gè)不可分割的最基本工作單位，事務(wù)中的操作要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行；一致性是指數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束不會(huì)被任何事務(wù)的發(fā)生破壞，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)不能破壞數(shù)據(jù)的完整性；隔離性是說(shuō)多個(gè)事務(wù)并發(fā)訪問時(shí)，事務(wù)之間是被隔離開的，一個(gè)事務(wù)不應(yīng)該影響其他事務(wù)的運(yùn)行效果；持久性則意味著在事務(wù)完成以后，該事務(wù)所對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)做的更改便被永久保存在數(shù)據(jù)庫(kù)之中，即使系統(tǒng)本身發(fā)生了事故也不會(huì)更改。

　　從ACID的四個(gè)特性來(lái)看，我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)幾乎具有這些特點(diǎn)：

　　一個(gè)區(qū)塊要么被全部記錄進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈，要么不被認(rèn)可，不可能有中間狀態(tài)；

　　一個(gè)區(qū)塊在加入?yún)^(qū)塊鏈之后，原本區(qū)塊鏈的系統(tǒng)依然保持完整性；

　　每次只有一個(gè)區(qū)塊可以被加入到區(qū)塊鏈中，所以隔離性是當(dāng)然的；

　　而在區(qū)塊被寫入鏈條之后，新的區(qū)塊鏈會(huì)被復(fù)制到所有的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)上，被永久保存。

　　在區(qū)塊鏈系統(tǒng)上有一個(gè)特殊情況，如果兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)差不多同時(shí)申請(qǐng)挖幣的獎(jiǎng)勵(lì)，那么它們中會(huì)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算出的區(qū)塊在最終會(huì)被拋棄，因而ACID特性中的D（持久性）其實(shí)是不滿足的。

　　BASE

　　因?yàn)閰^(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)處于地球各處，而這些節(jié)點(diǎn)又是由不同用戶維護(hù)的，所以其實(shí)我們并不能保證每次訪問區(qū)塊鏈的系統(tǒng)時(shí)都能獲取到數(shù)據(jù)，而這恰恰又對(duì)應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一個(gè)特性，可以稱之為為BASE。BASE是一個(gè)很怪異的詞語(yǔ)的縮寫：Basically Available，Soft-state，Eventual Consistency（基本上是可訪問的、軟狀態(tài)、最終一致性）。

　　在BASE理念中，基本可用是指系統(tǒng)在出現(xiàn)不可預(yù)知的故障時(shí)，允許損失部分可用性；軟狀態(tài)是指允許系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存在中間狀態(tài)，不過該中間狀態(tài)的存在并不會(huì)影響系統(tǒng)的整體可用性；最終一致性指的是所有的數(shù)據(jù)副本，在經(jīng)過一段時(shí)間的同步之后，最終都能夠達(dá)到一致。

　　和ACID概念的強(qiáng)一致性相比，BASE理念面向的是可擴(kuò)展的分布式系統(tǒng)，BASE通過犧牲強(qiáng)一致性來(lái)獲得可用性，并允許數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)是不一致的。不過兩者的共同點(diǎn)是最終會(huì)達(dá)到一致狀態(tài)。我們可以認(rèn)為區(qū)塊鏈系統(tǒng)符合分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)的BASE理念。

　　CAP

　　我們?cè)賮?lái)看區(qū)塊鏈系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)上的CAP理論之間的關(guān)系。在分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，有三種重要的屬性，分別是：

　　一致性（Consistency）：數(shù)據(jù)一致性，任何一個(gè)讀操作總是能讀取到之前完成的寫操作結(jié)果，也就是在分布式環(huán)境中，多點(diǎn)的數(shù)據(jù)是一致的。

　　可用性（Availability）：好的響應(yīng)性能，每一個(gè)操作總是能夠在確定的時(shí)間內(nèi)返回，也就是系統(tǒng)隨時(shí)都是可用的。

　　分區(qū)容忍性（Tolerance of network Partition）：可靠性，在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)（比如斷網(wǎng)）的情況下，分離的系統(tǒng)也能正常運(yùn)行。

　　CAP原理解釋了關(guān)于這三種屬性的關(guān)系。CAP原理的意思是：一個(gè)分布式系統(tǒng)不能同時(shí)滿足一致性、可用性和分區(qū)容錯(cuò)性這三個(gè)需求，最多只能同時(shí)滿足兩個(gè)。CAP原理是由美Berkerly的Brewer教授提出。

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