郭涛:区块链中私有链、公有链和联盟链各有什么特点


 

区块链是近几年最具革命性的创新技术,同时也成为各大投资机构疯狂追逐的风口。

目前国内外区块链技术大多处于发展初期,将与往后成熟期的区块链技术千差万别。简单介绍一下当前区块链的主流分支形态,即按照链式处理“去中心化”程度可将区块链技术进一步划分为以下三类:

一、公有链

公有链(Public blockchain)是指全世界任何人都可以随时进入到系统中读取数据、发送可确认交易、竞争记账的区块链。公有链通常被认为是“完全去中心化”的,因为没有任何个人或者机构可以控制或篡改其中数据的读写。公有链一般会通过代币机制来鼓励参与者竞争记账,来确保数据的安全性。比特币、以太坊都是典型的公有链。

公有链的优点:

公有链可以保护用户权益免受程序开发者的影响。在公有链中程序的开发者没有权利干涉用户,所以公有链可以保护使用该程序的用户权益。程序开发者为何愿意放弃自己的权限。然而,比较前卫的经济分析指出:第一,如果你选择去做一件别人无法做到的事情,别人更容易相信你,因为他们没有充足的自信和勇气去做他们自己无法做到的。第二,如果你是因为被人的胁迫而去做你自己不想做的事情,在你谈判的时候你可以说“即使自己愿意,也没有能力去做”来作为谈判的筹码。这就是公有链的最大优势。

公有链可以产生网络效应。共有链是开放的,可能会被很多的外界用户应用并且产生一定程度的网络效应。举一个例子来说,比如A想出售给B一个域名,就有个急待解决的风险问题:如果A先卖出了域名,但是B可能没有付款;亦或者是B已经付钱了,但是A还没有卖出域名,但是需要支付3-6个百分点的手续费。如果我们可以在区块链上建立一个域名系统,并且使用这个区块链的货币,可以建立费用低于零的智能合约: A向域名系统卖出域名,首先支付费用的用户就可以得到该域名,但是更快更高效的是把自不同行业和不同资产建立同一个共有链数据库上。

公有链系统存在的主要问题:

激励问题:为促使全节点提供资源,自发维护整个网络,公有链系统需设计激励机制,以保证公有链系统持续健康运行。但比特币的激励机制存在一种“验证者困境”,即没有获得记账权的节点付出算力验证交易而没有任何回报。

效率和安全问题:比特币目前平均每10 min产生1个区块,且其PoW机制很难缩短区块时间,PoS相对而言可缩短区块时间,但更易产生分叉,所以交易需要等更多确认才被认为安全,Gervais A等的试验得出:在假设各有30%算力的前提下,以太坊需要37个区块的确认才能达到比特币6个区块确认的安全水平。一般认为,比特币中的区块经过6个确认后才是足够安全的,这大概需要1h,对于大多数企业应用需求来说根本无法满足。

公有链面临的安全风险:包括来自外部实体的攻击(拒绝服务攻击DDoS等)、来自内部参与者的攻击(冒名攻击Sybil Attack、共谋攻击Collusion Attack等)及组件的失效、算力攻击等。

隐私问题:目前公有链上传输和存储的数据都是公开可见的,仅通过“伪匿名”的方式对交易双方进行一定隐私保护。对于某些涉及大量商业机密和利益的业务场景来说,数据的暴露不符合业务规则和监管要求。

最终确定性(Finality)问题:交易的最终确定性指特定的某笔交易是否会最终被包含进区块链中。PoW等公有链共识算法无法提供最终确定性”,只能保证一定概率的近似,如在比特币中,一笔交易在经过2h后可达到的最终确定性为99.9999%,这对现有工商业应用和法律环境来说可用性较差。

二、私有链

私有链(Private Blockchain)是指其写入权限由某个组织和机构控制的区块链,参与节点的资格会被严格限制。由于参与节点是有限和可控的,因此私有链往往可以有极快的交易速度、更好的隐私保护、更低的交易成本、不容易被恶意攻击,并且能做到身份认证等金融行业必需的要求。相比中心化数据库,私有链能够防止机构内单节点故意隐瞒或者篡改数据,即使发生错误,也能够迅速发现来源。因此许多大型金融机构在目前更加倾向于使用私有链技术。

私有链特点主要体现为以下几点:

一是交易速度非常快。私有链的交易速度可以比任何其他的区块链都快,甚至接近了并不是一个区块链的常规数据库的速度。这是因为就算少量的节点也都具有很高的信任度,并不需要每个节点来验证一个交易。

二是给隐私更好的保障。私有链使得在那个区块链上的数据隐私政策像在另一个数据库中似的完全一致;不用处理访问权限和使用所有的老办法,但至少说,这个数据不会公开地被拥有网络连接的任何人获得。

三是交易成本大幅降低甚至为零。私有链上可以进行完全免费或者至少说是非常廉价的交易。如果一个实体机构控制和处理所有的交易,那么他们就不再需要为工作而收取费用。

三、联盟链

联盟链(Consortium Blockchain)是指是指有若干个机构共同参与管理的区块链,内部指定多个预选的节点为记账人,每个块的生成由所有的预选节点共同决定,其他接入节点可以参与交易,但不过问记账过程,其他第三方可以通过该区块链开放的API进行限定查询。为了获得更好的性能,联盟链对于共识或验证节点的配置和网络环境有一定要求。有了准入机制,可以使得交易性能更容易提高,避免由参次不齐的参与者产生的一些问题。

联盟链的维护治理,一般由联盟成员进行,通常采用选举制度,容易进行权限控制,代码一般部分开源或定向开源,主要由成员团队进行开发,或采取厂家定制产品。联盟链的治理有很多传统的方案可参考,相对于公有链来说,他们的治理更有规可循,但同样,这些联盟治理的问题他们也会遇到,如联盟成员中的联合欺诈、竞争性联盟成员的利益均衡等问题。从治理层面,有节点使用收获和投入维护的不对称考虑、联盟链的数据资产权属等问题。这些问题,同样都需要联盟链在成立之初考虑和完善的。

相比于公共区块链,联盟区块链和私有区块链在效率和灵活性上更有优势,主要体现为以下几点:

一是交易成本更便宜。交易只需被几个受信的高算力节点验证就可以了,而无需全网确认。

二是节点可以很好地连接,故障可以迅速通过人工干预来修复,并允许使用共识算法减少区块时间,从而更快完成交易。

三是如果读取权限受到限制,可以提供更好的隐私保护。四是更灵活,如果需要的话,运行私有区块链的共同体或公司可以很容易地修改该区块链的规则,还原交易,修改余额等。

无论是公有链、私有链还是联盟链都没有绝对的优劣,往往需要根据不同的应用场景来选择适合的区块链类型。总体而言,区块链技术的发展路径应该会是:以私链和联盟链的方式,通过各行业的联盟解决利益问题,巨头BaaS(区块链即服务:Blockchain as a Service)平台解决技术门槛问题。(文/郭涛)

【关于作者】郭涛,互联网专家和天使投资人, 中国第一批电子商务弄潮儿,担任数十家政府/协会顾问,为近百家企业提供电子商务咨询或整体解决方案,参与孵化和投资十余家互联网公司,[email protected]