投资区块链,就用火星财经APP!

今日推荐 | 金丘区块链研究院:央行数字货币研究报告(四)

金丘科技·热度: 10727
在数字世界里,密钥对用户来说是最为重要的。

系列文章:

 金丘区块链研究院:央行数字货币研究报告(一)

 金丘区块链研究院:央行数字货币研究报告(二)

 金丘区块链研究院:央行数字货币研究报告(三)

作者 | 刘明瑞编辑 | Sukie前言

在此前的《央行数字货币研究报告》系列文章中,我们探讨了广义上的央行数字货币CBDC,也对中国央行即将发布的数字货币DC/EP进行了政策解读和量化评估。本篇研报将继续针对DC/EP的技术路线展开讨论。

提及央行数字货币的技术层面,大家最常听到的是区块链技术(Blockchain)、分布式账本技术(Distributed Ledger)以及分布式数据库技术(Distributed Database)。搞清楚这些技术的具体区别,是讨论技术路线选择的前提。

我们将分别针对这三种技术的优劣势进行分析,并梳理三者之间的关系,最终推演出DC/EP的技术路线。力求用最浅显的表述让没有任何技术背景的人也可以顺畅地理解,参与进这场央行数字货币即将带来的变革。

一、区块链、分布式账本和分布式数据库

为更清晰了解区块链技术(Blockchain)、分布式账本技术(DistributedLedger)、分布式数据库技术(Distributed Database)之间的区别,我们需要建立一个简单的数据库分类模型根据此模型首先对它们的定义进行明确。

1.1 数据库技术分类模型

分类不同的数据库技术,我们通过数据库的数据存储方式是否是分布式,数据管理方式是否去中心化,划分成一个二维四象限模型。
数据存储方式 Data Storage,顾名思义就是指数据的存储方式;

数据管理方式 Data Management,指的则是存储的数据如何被使用的权限管理,包括读写的权限、更改的权限、删除的权限等。在中心化数据库和大部分的分布式数据库中,管理员数据读写、数据更改、删除的权限都具备。而在分布式账本中,管理权限只能读数据,或者增加数据。





根据这个模型,有助于我们更好地区分分布式数据库、分布式账本和区块链技术:

分布式数据库 Distributed Database(DD)分布式数据库是用计算机网络将物理上分散的多个数据库存储单元连接起来组成的一个逻辑上统一的数据库。分布式数据库管理系统用共识机制来保证容错的沟通,通过时间戳和锁定机制提供并发控制。大部分的分布式数据库DD,在管理系统逻辑上是中心化的。主要的分布式数据库包括:1. Peer network node data stores;2. Distributed SQL data warehouses;3. Hadoop;4. NoSQL;5. NewSQL;6. Distributed Ledger (DL) 即分布式账本。分布式数据库(DD)也有共识算法,常见的包括Paxos或者Raft。
分布式账本 Distributed Ledger(DL)分布式账本技术 Distributed Ledgers Technology/DLT,是一种在网络成员之间共享、复制和同步的数据库。其中并不存在中心管理员或集中的数据存储。每个网络成员复制和存储一份相同的账本副本,网络的每个节点会独立地自动更新。分布式账本(DL)是在分布式数据库(DD)基础上,利用密码学技术构建的一个去中心化的、由多版本并发控制机制实现无需信任第三方的共识。不同于分布式数据库,分布式账本数据管理系统也是去中心化的。R3的Corda、IBM的Hyperledger都是分布式账本技术。
区块链 Blockchain区块链和分布式账本最大的区别在于,区块链使用密码签名和将数据纪录组成区块,并且连成链。区块链本质上是一个不断增长的记录列表,它的数据纪录使用“仅可添加”的结构,即只允许将数据添加到链上,要篡改或删除已经录入的数据是不可能的。

1.2 三种技术之间的关系

如果用一个公式来描述这三种技术之间的关系,“子集关系”最为合适:

区块链技术 ⊆ 分布式账本技术 ⊆ 分布式数据库技术



每个区块链都是一个分布式账本,但不是每个分布式账本都是区块链。每个分布式账本(DL)都是分布式数据库(DD),但不是每个分布式数据库都是分布式账本。
分布式账本可以被看作为构成一个区块链的初步动作,但它并不需要构建一条将区块连起来的链,需要实现的只是将账本分布式地存储在很多不同的服务器上,让它们相互沟通从而确保对交易准确、及时地记录。

通过上面的表述,我们还可以得出这样的公式:

分布式数据库(DD)+ 数据库管理系统去中心化=分布式账本(DL)
分布式账本(DL)+ 密码签名和将数据纪录连成链 = 区块链 Blockchain

1.3 狭义VS广义的区块链概念

上文对区块链的定义是狭义上的,即它是个特殊的分布式账本技术。而随着区块链技术的发展,衍生出了广义层面的解释,即利用加密技术来验证与存储、利用共识算法来记录数据(记账)、利用运行在区块链上的代码(智能合约)来保证业务逻辑自动强制执行的多中心化基础架构与分布式计算范式。同时区块链技术也衍生出协同、激励、治理、价值流转等外延。

二、分布式数据库、分布式账本各自的局限性

已知区块链属于分布式账本技术,接下来着重分析下分布式数据库和分布式账本技术的优劣高下:

2.1 价值主张不同 Different Value Propositions

分布式数据库技术和分布式账本技术有着很大的差异,核心在于双方的底层价值主张就是不同的。传统的分布式数据库核心侧重数据存储和查询,而分布式账本(包括区块链)的核心价值主张意在建立可信数据资产及自动的可信服务的新型生态,数据服务的属性相对初级。
2.2 三角问题 Trilemma

分布式数据库技术和分布式账本技术都面临着各自的“不可能三角”问题,即技术优化路线中的取舍跟博弈。

分布式账本技术的Trilemma,指的是在安全性(security)、去中心化程度(decentralization)和可扩展性(Scalability)之间的权衡。比如牺牲去中心程度,可以很容易地取得高安全性和可扩展性。 

分布式数据库技术的Trilemma,作为数据服务提供方,数据库管理者必须对业务的支持度、工程实现复杂度和硬件迭代升级方面做到权衡。


(因为篇幅关系,在此不详细展开,但要明确两种技术各自局限性的根源就在于这两个“不可能三角”)

2.3 分布式数据库的局限性 

系统建设成本,尤其是在系统间通信部分;

  • 复杂的存取结构,原来在集中式系统中有效存取数据的技术,在分布式系统中都不再适用;
  • 数据的安全性和保密性较难处理;
  • 硬件的升级迭代。

2.4 分布式账本(包括区块链)的局限性 

可扩展性分布式账本技术一直面临的问题就是可扩展性问题。这是由于分布式架构造成的。针对每一笔交易,系统中所有节点都要记一次账,都要对数据进行全量的计算和存储。如果共识算法做得不太优化,性能低的节点就可能会拖累整个区块链的性能。而要达到零售级别的商用要求,必定要满足高并发需求,如穆所长提到的至少达到30万笔/秒。 安全性很多人以为区块链的安全性是最好的,其实这种理解也有一定的偏差。区块链并没有原生的加密机制,还是要依靠传统的加密机制。它的安全性是指你改不了账本,只要记上了就不可篡改、不可逆,但并不意味着它对个人信息就保护得很好。这种安全性不包括私人资产的安全性。黑客如果截获了你的加密资产(比如比特币)的私钥,那么你的比特币将被偷走,这个账也记在区块链上,并且不能篡改。也就是说偷便偷了,是追不回来了。 隐私保护作为一个共享的透明账本,如何对记录的商业秘密进行隐私保护?如果是公链,它的节点信息是完全公开的,只要变成其中一个节点,就可以把所有其他节点的数据全都拷贝过来,这其实是没有任何隐私可言的。虽然信息是匿名的,但是通过数据挖掘,再加上节点数据,可以挖掘出匿名节点在现实世界的真实身份。所以从这个角度来说,公有链上没有秘密可言。如果是联盟链,获得许可参与记账的节点之间的隐私保护又如何实现?由于区块链没有原生的加密机制,理论上攻破也是不难做到的。 法律问题国际清算银行在《金融市场基础设施原则》里讲过一条,即你要明确每一笔交易完成的时间点,这个时间点确定了,就能确定这笔交易最终完成的时间点,这个点是不可回退的一个点。如果没有这么一个明确的时间点,就会导致在法律上、经济上产生一系列问题。 除了上述问题,以区块链为代表的分布式账本技术还在存储、系统之间的交互性、业务连续性等方面存在问题,因为篇幅关系就不详细展开了。
2.5 分布式账本技术&分布式数据库 

分布式数据库的优势是通过分布式系统架构保证服务的稳定性及系统的容错性,提升系统性能。区块链技术的主要优点是数据不可篡改和可追溯性,以及数据存储的可靠性。此外分布式数据库不考虑也不能够拜占庭容错,而分布式账本技术通常能够做到这一点,因此可以适应IT系统从封闭走向开放。

三、DC/EP的技术选择

因为分布式数据库和分布式账本技术各有利弊,因此央行数字货币研究所很早就有了设计一个传统分布式数据库和分布式账本结合的混合数据库的想法,对数据区分处理,发挥各自优势,取长补短。

穆长春所长在演讲中提出,央行数字货币将保持技术中立性,不预设技术路线,不一定是区块链,任何技术都可以。他在最新的“得到”课程中也提到,DC/EP的设计逻辑跟Libar有很多地方相似,Libra在技术上选择的是中心化的分布式处理架构和区块链技术相结合的分层混合技术路线,“结构是分层的,因为只有分层才能提高处理性能,底下的交易采用的都是中心化处理,因为中心化处理,速度会很快,到了最上层,也就是最终结算那一层,用的才是区块链,而且节点不会很多,因为节点越多速度越慢。”

 拆解一下Libar的技术路线:中心化的分布式处理架构=中心化(数据管理)+分布式处理(数据库)=分布式数据库(DD)
和区块链技术相结合的分层混合技术路线:交易处理层(使用DD),结算层(使用DLT)

我们也可以推演一下DCEP的技术路线:可以确定的是,为了满足高并发性,中国央行数字货币DC/EP的底层交易处理层肯定是采用分布式数据库 Distrbuted Datebase,至于结算层是否采用分布式账本技术,穆所长没有给出明确的答案。但是他提到央行授权了几家指定运营机构采取不同的技术路线做DC/EP的研发,而不同路线的主要技术区别就是结算层所采取的技术。
结语:技术的长期演进

在数字世界里,密钥对用户来说是最为重要的。除了上面讨论的数据库技术以外,央行也在关注各种发展中的安全技术、可信技术,这样才能确保中国央行数字货币DC/EP在交易过程中端到端的安全。

后台云端可利用可信技术,前台可利用芯片技术,传输过程可利用信道安全技术。选择技术路线上,必须根据实际业务需求进行应用层面的改造。系统建设不拘泥于任何技术,只是要保持长期演进的技术理念。

央行数字货币和其他金融科技一样是长期演进的,它是继承式的发展,永远在路上。而判断技术路线也不是简单的绝对好坏,关键在于技术要获得社会规模化认同和充足的社会资源去发展。

接下来的研报将进入真正精彩的第二阶段——《央行数字货币应用与商业创新》,从稍显枯燥的技术学术研究,延展到应用落地探讨。
金丘科技是一家金融科技公司,做研究的目的就是应用落地。所以你可以理解为我们要把“屠龙术”变成“可商用的创新”。

第二部分的讨论话题将包括:商业银行系统如何无缝对接央行数字货币DC/EP?DC/EP会给跨境支付带来哪些商业模式创新?DC/EP的超小额支付场会给哪些行业带来商业模式创新?DC/EP在万物互联时代M2M交互中如何应用?

我们也将探讨:DC/EP在“一带一路”国家贸易DC/EP和人民币国际化DC/EP结合联盟链DC/EP结合智能合约......
等更多相关话题

敬请期待!

声明:本文为入驻“火星号”作者作品,不代表火星财经官方立场。转载请注明出处、作者和本文链接
提示:投资有风险,入市须谨慎。本资讯不作为投资理财建议。
语音技术由科大讯飞提供
最近更新
本文来源:金丘科技
原文标题:
涨跌幅
排名名称价格(USD)涨幅
您可能感兴趣的内容
暂无内容

评论0