主流区块链技术对比及平台选择分析

一、企业区块链的需求

区块链是一种真正的颠覆性技术，可以改变商业网络。这种创新需要以开放的方式与其他技术公司和行业合作。

企业级区块链技术具有以下特点：

1. Shared Permissioned Ledger 是一个仅附加的记录系统 (SOR) 和单一事实来源。它对业务网络的所有参与成员都是可见的。

2. 共识协议是商业网络的所有参与成员商定的协议，以确保只有经过网络验证的交易才能用于更新分类帐。

3.密码术确保交易的防篡改安全性、身份验证和完整性。

4. 智能合约封装了网络上发生的交易的参与者协议条款；它们存储在区块链中的验证器上，并由交易触发。

5. 除了这些属性之外，企业区块链技术还需要支持关键的行业要求，例如性能、验证身份以及隐私和机密交易。Hyperledger Fabric 旨在满足这些需求。它还设计了一个可插拔的共识协议，允许企业为其网络选择最佳算法。

二、主流区块链技术介绍

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，而比特币的市值一直在攀升。从企业实施区块链项目的角度来看，比特币的数字货币属性非常明显。笔者认为，比特币本身的以下特性决定了比特币的技术架构不能很好地满足企业对商业应用的需求：

1. 匿名，反监管。匿名在任何商业网络中都是不可接受的；任何政府都必须进行监管。

2. 工作量证明共识算法。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，笔者不推荐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

根据以太坊官方的说法，以太坊的目标是创建一个运行智能合约的去中心化平台（Platform for Smart Contract）。平台上的应用程序根据程序设置运行，没有停机、审查、欺诈、第三方人为干预的可能性。以太坊平台由 Golang、C++、Python 等编程语言实现。当然，为了搭建这个平台，以太坊提供了一个公链和一套智能合约的编程语言。智能合约开发者可以在其上使用官方提供的工具来开发支持以太坊区块链协议的应用程序（所谓的 DAPP）。

以太坊区块链的特点主要包括：

1) 单独为智能合约指定编程语言Solidity；

2) 使用对内存要求高的哈希函数：避免出现矿机；

3)大叔出块激励机制：降低矿池优势，将出块间隔降低到15秒；

4) 难度调整算法：一定的自动反馈机制；

5) Gas 限制调整算法：限制代码执行指令的数量，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：以太坊虚拟机，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：合约账户，用于存储和执行合约代码；外部账户是以太币所有者的账户，对应一个公钥。

3) 交易：一笔交易哪个平台做比特币合约比较好，从一个账户到另一个账户的消息，包括以太币或合约执行参数。

4)gas：gas，每次执行合约命令都会消耗一定的gas。当一笔交易尚未执行且gas耗尽时，合约的执行将被终止，状态将被回滚。

共识算法：目前使用PoW作为共识保障，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，当成本超过设定的上限时，将被取消，以避免恶意合约。

提高可扩展性：以太坊希望未来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。

以太坊是一家以运营公链为主的企业。其公链的性质导致交易效率低。由于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披露。

3、超级账本

Hyperledger项目是企业对开放区块链技术的首次重大探索。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基金会牵头联合30家初始企业成员（包括IBM、埃森哲、英特尔、摩根大通、R3、DAH、DTCC、FUJITSU、HITACHI、SWIFT 、思科等），共同宣布建立 Hyperledger 项目。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构建在区块链技术之上。该项目的官方信息网站在 hyperledger.org。目前已有200多家全球知名企业和机构（其中大部分是各自行业的佼佼者）宣布参与Hyperledger项目，其中包括来自中国的40多家公司，

如果以比特币为代表的货币区块链技术为1.0，以以太坊为代表的合约区块链技术为2.0，那么就实现了完整的权限控制和安全保障。 3.0 时代。

IBM 贡献了数万行现有的开放区块链代码，Digital Asset 贡献了与企业和开发人员相关的资源，R3 贡献了新的金融交易架构，英特尔贡献了与分布式账本相关的代码。

Hyperledger 社区由技术指导委员会 (TSC) 指导，其第一任主席是 IBM 开源技术部 CTO Chris Ferris，管理组主席是 Digital Asset Holdings 首席执行官 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针对“社会实验”的应用场景，它已经得到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行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. 具有识别和访问控制功能

2. 可插拔共识算法和数据存储设计

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，您可以转账任何货币，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。费用几乎为零，没有所谓的跨行、跨国支付费用。

Ripple 是一个开源的点对点支付网络，让您可以轻松、廉价、安全地将资金转移给互联网上的任何人，无论在世界的哪个地方。因为 Ripple 是一个 p2p 软件，没有任何个人、公司或政府控制，任何人都可以创建一个瑞波账户。

新版瑞波引入了两个解决小圈子孤立问题的措施：一是推出瑞波币XRP，作为瑞波网络的基础货币，就像比特币一样，可以在全网流通，不受限制到熟人圈子里；二是引入网关系统，类似于货币兑换机构，允许人们在Ripple网络中注入和提取法币，可以充当借款人和贷款人之间的桥梁。

Ripple 的主要特征之一是去中心化，这需要维护所有账户、所有交易（以及所有账户余额）的总账，分布在所有网络节点之间并始终保持同步。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。除了自己的瑞波币外，它还支持法定货币（例如美元、欧元、日元等），并打算在 2013 年 4 月 19 日左右支持比特币，未来可能支持所有虚拟货币。

2）Ripple 网络自动进行货币转换。也就是说，用户可以使用任何一种货币向他人支付任何其他类型的货币，从而实现所有货币的全网流通。

3）Ripple 的交易确认过程可以在几秒钟内完成。瑞波引入了“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，它丢弃普通节点上验证过的账本链，只保留最近验证过的账本和历史账本的链接，因此同步的努力并且下载总账是最小的。

5）Ripple 不需要也不能挖矿。

6）瑞波币总量不能增加，只能减少。该公司已经创造了 1000 亿单位的 Ripple 硬币，计划最终发行 75% 的 Ripple 货币供应量，并承诺不再发行更多。用户必须为每笔交易花费一定数量的瑞波币（非常非常低的数量，大约 1/1000 美分）。这笔交易费没有给任何人，只是凭空消失。所以瑞波币只会越来越少，但下降的速度很慢。

对比比特币，我们可以发现，Ripple 网络的功能远远超出比特币，包括：

1）实物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、去中心化、全币种的金融体系。如此宏大的抱负，应该来自公司领导层在金融和科技行业的丰富经验和激进的规划。

在这个雄心勃勃的计划下，未来的网络金融体系已经在地平线上，这可能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是对 250 亿瑞波币的觊觎——OpenCoin 将保留 25% 的瑞波币，以规范瑞波网络。

显然，企业要想与支付巨头竞争，就必须建立自己的全球支付系统，与数百家银行合作，应对外汇风险，在各地设立代理机构。相比之下，Ripple 构建了一个共享的、免费的支付网络，可以随时随地在世界任何地方使用。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。同样，人们不需要跨国金融机构来完成金融支付，你只需要一个简单的支付门户就可以完成一切。

5、技术选型要点

下表简要比较了比特币、以太坊和 Hyperledger 的一些技术特征。从企业应用的角度来看，这些因素都是选择时必须考虑的因素。

下图从技术成熟度和影响力的角度对比了主要的底层区块链技术。从图中可以看出，在私链、公链、联盟链等不同领域都有核心玩家。在云服务领域，服务商很少，商业案例也很少。开源项目参与者众多，其中 Hyperledger 影响最大。以太坊正在努力克服公链的壁垒，在企业级联盟链市场取得进展。不过，鉴于 EEA 成立时间不长哪个平台做比特币合约比较好，Hyperledger 仍然是企业级联盟链场景中最具影响力的参与者。最好的选择。

三、公链、私链或联盟链

创新区块链技术的出现和成熟，让业界开始关注区块链技术本身。从区块链的部署方式来看，一般分为公有链、私有链和联盟链三种形式。

公链：世界上任何人都可以读取和发送交易。如果他们是合法的，所有人都希望看到自己被包括在内。世界上任何人都可以参与共识形成过程——决定将哪些块添加到链中以及现状是什么。作为中心化或准中心化信任的替代方案，公共链受到加密经济的保护，加密经济是经济激励和加密图验证的结合，使用类似于工作量证明或股权证明的机制，遵循人们影响的一般原则 共识形成的程度与他们能够影响的经济资源的数量成正比。这种类型的区块链通常被认为是“完全去中心化的”。

联盟链：共识形成过程由预先选定的一系列节点控制。例如，想象一组 15 家金融机构，每家都运营一个节点。为了使一个块有效，其中 10 个必须签署该块。区块链的阅读权可能是公开的，也可能仅限于参与者，并且存在混合路径，比如区块的根哈希表和应用程序接口一起暴露出来，让公众成员可以进行一定量的查询和检索区块链状态的一部分加密证明。这种类型的区块链被认为是“部分去中心化”的，一般采用多中心类型，参与成员根据一定的特征（例如各个券商的策略师）预先设定。

私有链：写入权限仍然集中在一个组织中。读取权限可以是公开的，也可以在任何程度上受到限制。应用程序可能包括单个公司内的数据库管理、审计等，因此在许多情况下根本不需要公开可读性，但在其他情况下，人们需要公开可读性。私有链不是去中心化的，而是具有分布式的特性。中央控制器指定可以参与和进行交易验证的成员范围。私有链对于企业政府内部的审计和测试具有重要价值。

从企业应用的角度来看，完全去中心化、没有准入门槛的公链是不适合的。至少在现代商业社会和企业中，他们仍然会谨慎选择与哪些合作伙伴做生意，而不是仅仅在互联网上寻找他们。几家不熟悉的公司；私有链适用于企业内部的跨部门协作。这种方式与传统应用在部署架构上没有明显区别，但应用设计会遵循去中心化的设计。联盟链是目前比较适合企业间业务网络合作的模式，也是目前讨论最多的区块链形式。联盟链的形成过程是渐进的，一般由一家或几家具有业务优势的公司发起，逐步扩大范围和行业影响力，形成更大的联盟；这个过程与现实商业网络中商业联盟的形成非常相似。在部署方式上，联盟发起人一般负责全网核心节点，其他成员根据业务协议适当部署区块链节点进行记账和背书。所以联盟链的部署方式一般采用逻辑去中心化，少数物理中心化这种架构更符合真实的业务网络情况，毕竟不是所有的企业都有能力自建数据中心并付费成本。并逐步扩大范围和行业影响，形成更大的联盟；这个过程与现实商业网络中商业联盟的形成非常相似。在部署方式上，联盟发起人一般负责全网核心节点，其他成员根据业务协议适当部署区块链节点进行记账和背书。所以联盟链的部署方式一般采用逻辑去中心化，少数物理中心化这种架构更符合真实的业务网络情况，毕竟不是所有的企业都有能力自建数据中心并付费成本。并逐步扩大范围和行业影响，形成更大的联盟；这个过程与现实商业网络中商业联盟的形成非常相似。在部署方式上，联盟发起人一般负责全网核心节点，其他成员根据业务协议适当部署区块链节点进行记账和背书。所以联盟链的部署方式一般采用逻辑去中心化，少数物理中心化这种架构更符合真实的业务网络情况，毕竟不是所有的企业都有能力自建数据中心并付费成本。这个过程与现实商业网络中商业联盟的形成非常相似。在部署方式上，联盟发起人一般负责全网核心节点，其他成员根据业务协议适当部署区块链节点进行记账和背书。所以联盟链的部署方式一般采用逻辑去中心化，少数物理中心化这种架构更符合真实的业务网络情况，毕竟不是所有的企业都有能力自建数据中心并付费成本。这个过程与现实商业网络中商业联盟的形成非常相似。在部署方式上，联盟发起人一般负责全网核心节点，其他成员根据业务协议适当部署区块链节点进行记账和背书。所以联盟链的部署方式一般采用逻辑去中心化，少数物理中心化这种架构更符合真实的业务网络情况，毕竟不是所有的企业都有能力自建数据中心并付费成本。其他成员根据业务协议适当部署区块链节点进行记账和背书。所以联盟链的部署方式一般采用逻辑去中心化，少数物理中心化这种架构更符合真实的业务网络情况，毕竟不是所有的企业都有能力自建数据中心并付费成本。其他成员根据业务协议适当部署区块链节点进行记账和背书。所以联盟链的部署方式一般采用逻辑去中心化，少数物理中心化这种架构更符合真实的业务网络情况，毕竟不是所有的企业都有能力自建数据中心并付费成本。

四、云平台或私有平台

目前，很多云平台服务商都在自己的云平台上推出了区块链云服务。就目前市面上的区块链云服务平台而言，尚不具备大规模部署生产环境的能力。这是因为区块链技术还处于早期发展阶段，大部分 BaaS 平台只停留在 PaaS 层面，不具备为应用场景提供 SaaS 的能力；而如何使用这项技术是很多企业最大的难题。平台的意义不大；另一个原因是企业仍然相对不愿意将敏感数据存储在云中。对于大部分大中型企业来说，自建平台仍然是首选。

但是，对于大型企业，或者已经形成的商业联盟，未来区块链应该成为基础设施的一部分，就像今天云计算被用来提供计算、存储和网络资源一样。链网络也将作为资源提供，为需要利用区块链技术的应用程序提供基础设施。这包括区块链运行的载体（虚拟机或容器）和区块链网络的基础设施（共享账本、区块链网络、共识算法、安全机制等）。从这个角度来看，企业内部搭建区块链云平台的需求还是很大的。

五、去中心化系统架构的误区

区块链是一种“去中心化”技术。在理解去中心化的含义时，很容易进入一个误区，即去中心化等于分配。

与传统的应用中心化架构相比，去中心化意味着区块链网络中没有中心化的节点和机构，区块链网络中的节点是平等的。根本含义是网络中没有中心化的节点和机构，也就是说没有机构或节点可以操纵区块链网络的行为，整个网络的行为是由网络的所有成员决定的。这样的网络特性不一定与物理节点的真实分布有关。

很多人在谈到去中心化的时候，想到的是物理上分散各个节点，认为这样的架构是去中心化的，但其实所有现有的中心化应用比如银行、政府、垄断系统也都是分散在不同的物理节点上的。物理节点的分散并不意味着系统是分散的。

去中心化的本质是系统架构和应用架构是按照去中心化的目标设计的，应用的逻辑必须按照去中心化的思想来实现。一个中心化的应用，不管分布到多少个物理节点，仍然是一个中心化的应用；去中心化的应用程序，即使它运行在一台服务器上，本质上仍然是去中心化的。

另外需要注意的是，即使是像比特币这样所谓的完全去中心化的公链也无法摆脱逐渐中心化的趋势，比如比特币核心开发集团Core、国内具有垄断地位的矿池、大规模中心化这些组织或机构在一定程度上集中；集权化可以说是利益分配的必然趋势。完全等价和等价对于企业区块链应用来说也是不现实的。因此，业务规则是组织区块链网络的核心。只要会员同意这样的规则，就是一个合理且可操作的模式。利益的合理分配永远是企业得以延续的动力。没有公司喜欢绝对平等，也没有公司不喜欢垄断。区块链在联盟内部可能是民主的，但在联盟外部仍然需要垄断，这是由资本的逐利性质决定的。一味追求去中心化和平等只会让商业网络越来越复杂，越来越难以为继。