区块链和分布式数据库有什么区别？

本文来源于“Ultrain联合创始人&CTO李宁”

什么是区块链？什么是分布式数据库？相信很多人容易混淆这两个概念。表面上看，区块链和分布式数据库在基础技术方面有很多相似的地方，但也仅仅只是相似而已，接下来，我们将从本质区别、核心价值和存储技术三个方面来探讨二者的不同。

一、区块链和分布式数据库的本质区别

1、一致性的核心共识算法和冗余的数据存储：

一致性的核心共识算法和冗余的数据存储是二者最为相似的一点，即便如此，二者在技术目的上仍存在本质区别。其中，区块链使用这些技术的核心目的在于构建一个尽可能去中心的、数据资产所有权永久保护和自由转让的世界；而分布式数据库核心目的则是尽可能构建一个逻辑中心，这个中心能对外提供高性能、低成本以及扩展性好的服务。

2、不可能三角：

二者都需要面对不可能三角的挑战，但二者所需要面对的具体挑战有本质的区别：其中区块链面对的是安全、去中心化和可扩展性；而分布式数据库面对的是对业务的支持度、工程实现复杂度和硬件要求。

3、一致性：

一致性在区块链和分布式数据库上对应的意义也不同：区块链系统中的一致性指的是多节点对数据状态的共同维护能力；而分布式数据库系统中的一致性指的是多个副本对外呈现的状态。

4、共识算法安全级别的不同

区块链系统解决的是拜占庭错误，主流算法有POW/POS(概率算法)和PBFT(确定性算法)。其中，POW/POS概率类算法的共识结果则是临时的，随着时间推移或某种强化，共识结果被推翻的概率越来越小，最终成为事实上结果。拜占庭类容错算法往往性能较差，无法容忍超过 1/3 的故障节点；而PBFT确定性算法一旦达成共识就不可逆转，即共识是最终结果。分布式数据库系统解决的是非拜占庭错误或故障错误，主流算法有Paxos和Raft，这类容错算法往往性能比较好，处理较快，容忍不超过1/2的故障节点。

二、从核心价值探究区块链和分布式数据库

1、区块链的核心价值

区块链的核心价值不是对外提供服务而是构建自己的数据资产世界，区块链世界更新的是状态，存储的是可追溯日志，主要数据结构分为两类：交易和区块。具体体现如下：

交易用于外部世界驱动区块链世界状态的更新，它又包含两类数据：交易输入和交易输出，交易输入指明了交易的数据资产来源，交易输出指明了数据资产的去向。

区块用于存储交易数据，主要由区块头和区块体两部分组成，区块头中记录了版本号、上一个区块的Hash地址、merkle根、区块创建时间戳、区块的工作量难度目标以及用于计算目标的参数值，区块体包含交易数量和完整的交易数据。

2、分布式数据库核心价值

分布式数据库核心价值是对业务系统提供数据存取服务，其中业务数据库是面向操作的，主要服务于业务产品和开发；而数据仓库是面向分析的，主要服务于分析人员。

三、从存储技术的角度解开区块链和分布式数据库的面纱

1、区块链

2008比特币到区块链3.0，区块链最基础的存储技术没太多的变化，下面我就举个比特币的存储原理的例子。

Bitcoin/blocks/文件夹下形如图1中的blk00000.dat的文件为区块数据存储的文件，每个文件128M左右，此文件夹下存储了所有的区块数据。

图1

Bitcoin/blocks/index/文件夹下存储了所有区块的索引数据，采用的leveldb格式的键/值对数据库。

图2

每个区块最大是2M，区块数据存储在区块文件中（如图1中blk00000. dat），区块与区块之间利用“魔术数”分隔（如图3中的0xF9BEB4D9），一个文件可以存储多个区块数据，文件也有最大限制，大于128M左右就会重新创建一个文件（如blk00001.dat）。

图3

2、分布式数据库

分布式数据库从2005年左右开始，首先是NoSQL这波浪潮。这些数据库解决的首要问题是单机上无法保存全部数据，如HBase/Cassadra/MongoDB等。紧接着是RDMS的救赎，除了NoSQL之外，RDMS系统也做了不少努力来适应业务的变化，也就是关系型数据库的中间件和分库分表方案。然后是NewSQL的发展，2012~2013年Google 相继发表了Spanner和F1两套系统的论文，让业界第一次看到了关系模型和NoSQL的扩展性在一个大规模生产系统上融合的可能性。

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