主流区块链技术介绍与对比

本文介绍了当前几种主流区块链技术的特点和差异，提出了企业区块链技术选型的要点。

1. 比特币

比特币是数字货币领域的佼佼者，是区块链技术最早也是最成功的应用。 专业人士对比特币的看法明显两极分化，而比特币的市值却一路走高。 从实施区块链项目的企业来看，比特币的数字货币属性极为明显。 笔者认为，比特币自身的以下特点决定了比特币的技术架构不能很好地满足企业商业应用的需求：

1.匿名、反监管。 在任何商业网络中，匿名都是不可接受的； 在任何政府中，监管都是必须的。

2. 工作量证明的共识算法。 这种算法对于企业应用来说是一种巨大的资源浪费。

3. 缺少智能合约。 比特币只能处理非常简单的脚本，不具备图灵完备的智能合约执行能力。 因此，除了能够很好地实现数字货币的属性外，很难胜任其他更复杂的业务逻辑。

因此笔者不建议使用比特币作为企业区块链的技术框架，除非你公司的应用是纯数字货币。

2.以太坊

根据以太坊官方公告，以太坊的目标是建立一个去中心化的智能合约运行平台（Platform for Smart Contract）。 第三方人为干预的可能性。 以太坊平台使用 Golang、C++、Python 等编程语言实现。 当然，为了搭建这个平台，以太坊提供了公链，并开发了一套智能合约的编程语言。 智能合约开发者可以使用官方提供的工具开发支持以太坊区块链协议的应用程序（即所谓的DAPP）。

以太坊区块链的主要特点包括：

1）单独指定智能合约的编程语言Solidity；

2）使用对内存要求高的hash函数：避免算力矿机；

3）叔块激励机制：降低矿池优势，将出块间隔降低至15秒；

4）难度调整算法：一定的自动反馈机制；

5）gas limit调整算法：限制代码执行指令数，避免循环攻击；

6) 将当前状态的哈希树的根哈希值记录到区块中：在某些情况下实现轻量级客户端；

7) 为执行智能合约而设计的简化虚拟机 EVM。

以太坊的核心概念：

1）EVM：Ethereum Virtual Machine，一种轻量级的虚拟机环境，是以太坊中智能合约的运行环境。

2）Account：账户，分为两类：contract account 存放执行的合约代码； external account 是以太坊拥有者的账户，对应某个公钥。

3）Transaction：交易，从一个账户到另一个账户的消息，包括以太坊或合约执行参数。

4) 气：燃料。 每次执行合约指令都会消耗一定量的gas。 当一笔交易还未执行，gas耗尽时，合约执行将终止，状态将回滚。

共识算法：目前采用PoW作为共识保证，未来可能会迁移到PoS。

减少攻击：设计的核心思想是通过经济激励机制防止少数人作恶。 所有交易必须提供交易费用，以避免DDoS攻击； 程序运行指令的数量受gas限制，当消耗的费用超过设定的上限时，将被取消，避免恶意合约。

提高可扩展性：未来以太坊希望通过分片机制来提高整个网络的可扩展性。 分片前整个网络的处理能力取决于单个节点的处理能力。 分片后，只有同一个分片内的处理是同步一致的，不同分片可以是异步的。

以太坊是一家主要运营公链的企业。 其公链的性质导致交易效率低下。 由于其缺乏用户身份和权限管理机制，在企业应用中受到诸多限制。

以太坊企业联盟EEA成立于2017年，目前还缺乏有效的信息公开。

3.超级账本

Hyperledger项目是第一个为企业开放的区块链技术的重要探索。 在Linux基金会的支持下，吸引了包括IBM、英特尔、摩根等众多科技和金融巨头的参与。

2015 年 12 月，开源世界的旗舰——Linux 基金会牵头，与 30 个初始企业成员（包括 IBM、埃森哲、英特尔、摩根大通、R3、DAH、DTCC、富士通、日立、SWIFT、思科、等）共同宣告Hyperledger项目的成立。 该项目试图创建一个透明、开放、去中心化的分布式账本项目，作为区块链技术的开源规范和标准，让更多的应用可以更容易地建立在区块链技术之上。 该项目的官方信息网站是 hyperledger.org。 目前已有超过200家全球知名企业和机构（大部分为各自行业的龙头企业）宣布加入Hyperledger项目，其中包括百度、万达、小米、招商银行等40多家中国本土企业，中信、浙江大学、中国造币厂等国内知名院校。

如果说以比特币为代表的货币区块链技术是1.0，以以太坊为代表的合约区块链技术是2.0，那么实现完全权限控制和安全保障的Hyperledger项目无疑代表着3.0时代的到来

IBM 贡献了数万行现有的 Open Blockchain 代码，Digital Asset 贡献了企业和开发者相关的资源，R3 贡献了新的金融交易架构，Intel 也贡献了分布式账本相关的代码。

Hyperledger 社区由技术指导委员会 (TSC) 指导。 第一任主席为IBM开源技术部CTO Chris Ferris，管理组主席为Digital Asset Holdings CEO Blythe Masters。 此外，自 2016 年 5 月起，Apache 基金会创始人 Brian Behlendorf 担任 Hyperledger 项目的首任执行董事。

这个项目的出现，实际上宣告了区块链技术不再仅仅面向“社会实验”应用场景，得到了主流机构和企业市场的正式认可； 创新的共识算法和可插拔可扩展的框架将对区块链相关技术和产业的发展产生深远的影响。

Hyperledger Fabric 区块链架构的显着特点是：

1、具备身份认同和权限控制

2. 可插拔共识算法与数据存储设计

3. 智能合约支持多种编程语言

4.交易通道保证只有交易参与方才能看到交易内容

4. 波纹

Ripple 是世界上第一个开放的支付网络。 通过这个支付网络，可以转移任何货币，包括美元、欧元、人民币、日元或比特币。 简单快捷，几秒内完成交易确认。 成本几乎为零，没有所谓的跨行跨境支付手续费。

Ripple 是一个开源的点对点支付网络，让您可以轻松、廉价且安全地将您的资金转移给互联网上的任何人，无论他们身在何处。 因为Ripple是一个p2p软件，不受任何个人、公司或政府的控制，任何人都可以创建一个ripple账户。

新版Ripple引入两项措施解决孤立小圈子问题：一是推出Ripple币——XRP，作为Ripple网络的基础货币，可以像比特币一样在全网流通，无需被仅限于熟人圈子； 二是引入Gateway系统，类似于货币兑换机构，允许人们将法币注入Ripple网络和从Ripple网络中提款，可以充当借款人和贷款人之间的桥梁。

Ripple 的主要特点之一是去中心化。 它需要维护一个包含所有账户和所有交易（以及所有账户余额）的总账。 这个总账分布在所有网络节点中，并始终保持同步。 其核心机制与比特币类似，但也有以下重要区别：

1) Ripple 网络支持多种货币。 除了自己的瑞波币，还支持法定货币（如美元、欧元、日元等），并打算在2013年4月19日前后支持比特币，未来可能会支持所有虚拟货币。

2) Ripple网络自动进行汇率换算。 也就是说，用户可以使用任何一种货币，用任何一种其他货币向他人支付，从而实现全网所有货币的流通。

3）Ripple的交易确认过程可以在几秒内完成。 Ripple引入了一种“共识”机制，通过特殊节点的投票，可以在极短的时间内验证和确认交易。

4）Ripple 客户端不需要下载区块链，它丢弃了普通节点上的已验证账本链，只保留最新的已验证账本和一个历史账本链接，因此同步和下载账本是最省力的。

5）Ripple不需要也不能挖。

6）瑞波币总量不能增加，只能减少。 该公司已经创造了 1000 亿个 Ripple 币，计划最终发行 Ripple 货币供应量的 75%，并承诺永远不再发行更多。 用户每次交易都需要花费一定数量的瑞波币（金额非常非常低，大约是 1/1000 美分）。 这笔交易手续费并没有交给任何人简述比特币的挖矿过程，而是凭空消失了。 因此，瑞波币只会越来越少，而且速度会很慢。

对比比特币，我们可以发现瑞波网络的功能远远超出比特币，包括：

1）现实货币和虚拟货币的双向流通；

2）多币种P2P兑换与支付；

3）P2P网络信用；

4）个人网络清算。

这四种功能的结合，形成了一个基本完整的、去中心化的、全币种的金融体系。 如此宏大的抱负，应该来自于公司领导层在金融和科技行业的丰富经验和激进规划。

在这个雄心勃勃的计划下，未来的网络金融体系呼之欲出，这或许是风险投资机构拥抱OpenCoin的主要原因之一。 另一个主要原因被认为源于对 250 亿个瑞波币的觊觎——OpenCoin 将保留 25% 的瑞波币以规范瑞波网络。

显然，一家公司要想与支付巨头竞争，必须建立自己的全球支付系统，与数百家银行建立合作伙伴关系，应对外汇风险，并在各地设立代理机构。 相比之下，瑞波建立了一个共享的、免费的支付网络，可以在世界任何地方随时使用。 由于Ripple的存在，人们在进行全球交易时无需涉足外汇市场，因为Ripple的内部机制已经支持外汇兑换。 同样，人们也不需要跨国金融机构来完成金融支付，只需要一个简单的支付入口就可以完成一切。

五、技术选择要点

下表简要比较了比特币、以太坊和超级账本的一些技术特征。 从企业应用的角度来看，这些因素都是选型必须考虑的因素。

下图从技术成熟度和影响力的角度比较了主要的区块链底层技术。 从图中可以看出，在私有链、公有链、联盟链等不同领域都有核心玩家。 在云服务领域，只有极少数的服务商和商业案例。 开源项目的玩家众多，其中Hyperledger的影响力最大。 以太坊正试图克服公链的壁垒，进入企业级联盟链市场。 好的选择。

本文节选自《企业区块链入门指南》第三章

区块链作为近两年的热点领域，受到了社会的广泛关注。 随着比特币价格的不断上涨，ICO从国内政策如雨后春笋般涌现到国家政策的禁止。 区块链这一新兴技术，已经逐渐从炒作的阶段走向更加理性的发展阶段。 社会各界都对区块链感兴趣。 技术表现出关注和兴趣，大多数企业提出的第一个问题是：我从哪里开始？

《企业区块链入门指南》的编写目的是为广大企业用户提供一本简洁实用的区块链技术参考手册，希望手册的内容能够帮助用户解答刚接触区块链时的疑虑技术。 问题简述比特币的挖矿过程，不仅涵盖了区块链的一些基本概念、选型方法、技术特点，还涵盖了不同行业在区块链应用领域的探讨和实践，同时试图带领技术人员从零开始体验。针对Hyperledger的区块链技术，阐述了应用开发过程中需要了解的基本概念，为技术人员开发适合企业的区块链业务系统提供了一定的参考和指导。

作者简介：张雷，IBM系统部高级技术团队资深专家，兴业数金区块链云创新平台的主要设计师和架构师，团队核心成员。 2016年初开始，负责区块链相关项目的架构设计、区块链与云服务结合方向的技术实践和研究工作。 在区块链技术及相关应用领域积累了丰富的经验，对行业发展有着深刻的洞察和理解。