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區塊鏈與去中心化資料庫

關係資料模型、優化與索引、事務模型是資料庫技術發展取得的主要成就,但是保持資料一致性是資料庫系統實現的基本要求。保證資料一致性包括關係依賴的資料保證某種約束條件以及資料的多個副本保持一致性。為滿足網際網路的發展,可擴充套件的資料庫系統經歷了從通過大型機器提供的計算和儲存能力實現垂直的可擴充套件性到當前主要依靠增加廉價機器提升計算和儲存能力實現水平擴充套件能力。但是在水平擴充套件性框架下,通過Paxos協議達成資料一致性僅能在幾個副本之間達成,資料的管理許可權控制在單個實體中。利用去中心化的思想,可以實現在參與主體間保持資料的一致性,形成主體之間的“共識”。資料庫遇到區塊鏈要解決的根本問題將是將中心化環境中的資料一致性拓展到去中心化環境中的資料共識性。

區塊鏈是一個共享資料庫,儲存於其中的資料或資訊,具有“不可偽造”、“全程留痕”、“可以追溯”和“集體維護”等特徵。基於這些特徵,區塊鏈技術奠定了堅實的“信任”基礎,創造了可靠的“合作”機制,具有廣闊的運用前景。區塊鏈將資訊儲存在稱為區塊的資料結構中,實現了一個良好的共識機制,例如網購中如何確定交易的有效性就需要一種良好的共識機制。共識在這裡是指參與者關於某一區塊鏈的狀態達成共同的認識。去中心化的含義在於沒有某一個人或某個機構可以處於領導地位,任何的決策、變更都需要參與者使用區塊鏈這個良好的共享機制來達到相同的認識,實現共識。在這個共識的過程中,並不是消除信任,而是信任集合中的每一個實體。相對於傳統資料庫,區塊鏈具有以下優點:
1.去中心化:傳統資料庫是通過控制訪問許可權來管理資料,但是不能排除擁有 管理許可權的使用者做出損害資料庫的行為。但是區塊鏈使用資料加密學和工作量證 明以及結點的共識機制來保證資料的安全。
2.健壯性:區塊鏈具有高容錯性,由於其內在的冗餘機制,單個實體對於整個 區塊鏈網路都是必不可少的。即時是出錯的結點也不會導致整個網路的崩潰。
但是相對於傳統資料庫,區塊鏈的執行速度較為緩慢,但是原因並不是因為區塊鏈技術無法實現高效能,而是其作為新生事物還有較大的優化空間。資料庫與區塊鏈相融合,不僅資料庫可以解決從一致性到共識性的拓展,而且資料庫的技術方法可以促進當前的區塊鏈技術發展。
各類技術的相互借鑑、融合和發展是未來資料管理領域的發展趨勢。資料庫技術與其他計算機技術相融合也是資料庫技術的一個顯著特徵,在資料庫過往的發展史中,資料庫技術與分佈處理技術相融合,出現了分散式資料庫系統;資料庫技術與並行處理技術相融合,出現了並行資料庫系統;資料庫技術與移動通訊技術相結合,出現了移動資料庫系統。過往資料庫發展的歷史告訴我們,未來的資料管理依然會朝著多領域融合的方向發展。隨著大資料的發展,大資料給資料管理、資料處理和資料分析提出了全新的挑戰。支援海量資料管理的系統應具有高擴充套件性、高效能、容錯性等。只有資料庫系統進一步的發展,人類才可以更好地分析可利用的大規模資料,也能使得更多的學科取得進步,更多的企業獲得更大的成功。現代資料所面臨的挑戰不僅包括擴充套件性不足,還面臨著資料隱私、資料溯源以及視覺化等多方面的問題。這些技術挑戰同時橫跨多個應用領域,這也要求資料庫技術與各類技術相互借鑑、融合和發展。