相里朋【原创】主流区块链技术比对研究综述(一)

  • 2017-10-15
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相里朋|顾欣【原创】主流区块链技术比对研究综述(一)

相里朋|顾欣【原创】主流区块链技术比对研究综述(一)

相里朋|顾欣【原创】主流区块链技术比对研究综述(一)

前言


        从2009年比特币诞生,到以太坊和开源项目Hyperledger Fabric等等,至今,许多区块链技术架构或区块链平台不断被开发出来,区块链技术也发生着日新月异的变化。区块链技术是多种底层技术的融合:点对点网络技术、密码学技术、块链式结构和共识算法等等。虽然智能合约并不是区块链系统的必要组成部分,但由于区块链具备不可篡改、规则透明、多方执行等特性,使它可以很好地为智能合约提供可信的计算环境。

        因此,我们将对目前几个主流区块链技术进行比对,分析主流区块链技术架构的特点,以及相互之间的差别,最后对A、B、C、D四家单位的区块链产品进行简单类比。

主流区块链技术架构介绍

1
比特币


比特币(BitCoin)是最早也是全球最广泛使用和真正意义的去中心化区块链技术,因此其开源技术体系非常值得参考。

比特币区块链的核心技术采用C++语言开发,共识算法采用PoW算法,即常说的挖矿,PoW机制需要争夺记账权,达成共识的效率低、能耗高,容错率为50%,实现全网记账,公网性能TPS<7。比特币的交易其实是转账,而转账费用又相当高昂,这就阻止了用交易触发来实现智能合约。

    比特币是公有链的代表,开源地址:https://github.com/ElementsProject/elements


2
以太坊

以太坊是一个图灵完备的区块链一站式开发平台,采用多种编程语言实现协议,采用Go语言写的Geth客户端作为默认客户端。基于以太坊平台之上的应用是智能合约,这是以太坊的核心。智能合约配合友好的界面和外加一些额外的小支持,可以让用户基于合约搭建各种千变万化的DApp应用,这样使得开发人员开发区块链应用的门槛大大降低。

以太坊1.0版本采用的是PoW共识算法,目前以太坊运行的版本是1.5,采用类PoS的Casper算法,以使区块链的确认速度相对于PoW的线性效率,达到指数级,大幅降低资源消耗。

在规划的以太坊2.0版本目标是从混合式系统开始,将PoS+PoW混合挖矿作为以太坊2.0升级的开端,预计在2017年底正式切换到PoS协议。

以太坊适用于公有链,开源地址:https://github.com/ethereum/


3
Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric是一个带有可插入各种功能模块架构的区块链实施方案,其目标是打造成一个由全社会来共同维护的一个超级账本。

作为一个区块链,Fabric采用了松耦合的设计,将共识机制、身份验证等组件模块化,使之在应用过程中可以方便地根据应用场景来选择相应的模块。除此之外,Fabric采用了容器(docker)技术,将智能合约代码(chaincode)放在docker中运行,从而使得智能合约可以用几乎任意的高级语言来编写。

Fabric0.6版本架构结构简单:应用-成员管理-Peer的三角形关系,主要业务功能全部集中于Peer节点;同时,也存在一些问题:由于Peer节点承担了太多的功能,所以带来扩展性、可维护性、安全性、业务隔离等方面的诸多问题。

目前,Fabric1.0 alpha版本已发布,其特点是分拆Peer的功能,将Blockchain的数据维护和共识服务进行分离,共识服务从Peer节点中完全分离出来,独立为Orderer节点提供共识服务;基于新的架构,实现多通道(channel)的结构,实现了更为灵活的业务适应性(业务隔离、安全性等方面)支持更强的配置功能和策略管理功能,进一步增强系统的灵活性和适应性。

        Fabric的主要核心开发语言是Go语言,Fabric适用于联盟链,开源地址:https://github.com/hyperledger/Fabric

4
瑞波币


瑞波(Ripple)是基于区块链的点到点全球支付网络。Ripple有两个重要概念,其一是推出瑞波币——XRP,它作为Ripple网络的基础货币,就像比特币一样可以在整个网络中流通,主要是燃料Gas的作用,每产生一笔交易就会消耗一些XRP;其二是引入网关(Gateway)系统,它类似于货币兑换机构,允许人们把法定货币注入、抽离Ripple网络,并可充当借、贷双方的桥梁。

Ripple引入了一个共识机制RPCA,通过特殊节点的投票,在很短的时间内就能够对交易进行验证和确认。Ripple客户端不需要下载区块链,它在普通节点上舍弃掉已经验证过的总账本链,只保留最近的已验证总账本和一个指向历史总账本的链接,因而同步和下载总账本的工作量很小。

Ripple的开源地址是:https://github.com/Ripple/Rippled,核心技术采用C++语言开发。





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