區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

公有鏈、聯盟鏈、私有鏈與性能

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

在現有的區塊鏈體系中,一般根據使用場景與用戶需求,講區塊鏈類型大致分為三種,公有鏈、聯盟鏈、私有鏈。而這三種的最主要區別,是在於記賬權的歸屬。這三種類型的去中心化程度也不一樣,公有鏈的去中心化的程度最高,聯盟鏈的去中心化程度次之,私有鏈則跟中心化系統並無太大區別。下面將三種區塊鏈類型做一個簡單的表格,便於讀者閱讀。

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

公有鏈特點

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

公有鏈的代表項目是比特幣、以太坊。比特幣的記賬權是歸屬於任何人的,任何人可以在任意計算機設備上下載運行比特幣的客戶端,從而加入比特幣網絡,參與到記賬權的爭奪中來,任何人都有可能獲得記賬權。

聯盟鏈特點

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

聯盟鏈的代表項目是R3、超級賬本。R3CEV是R3區塊鏈聯盟,至今已吸引了42家巨頭銀行的參加。超級賬本(hyperledger)是由Linux 基金會發起的大規模創新項目,至今已經有超過270家公司或組織加入了這個項目,超級賬本項目不是一家公司,它不是一個密碼貨幣,它也不是一個區塊鏈,這是一項全球性的協作努力,以透明和公開的方式,開啟區塊鏈解決商業問題的潛力。上述聯盟鏈中最大的特點,都是無幣區塊鏈,他們更推崇利用區塊鏈技術來解決實際商業問題,而不是聚焦在加密數字貨幣的價格上。這些聯盟鏈的記賬權都是聯盟內部所有,非聯盟成員是無法加入到區塊鏈網絡中的,這也是聯盟鏈的一大特點。

私有鏈特點

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

而私有鏈目前並沒有出色的代表性項目。由於私有鏈的記賬權不公開,信息不透明,實際上更接近於傳統的中心化架構。除了由記賬權角度來看三種不同類型的區塊鏈,也可以從信任角度來分類這三種區塊鏈。公有鏈是解決所有人的信任問題,如交易信任,溯源信任等等。聯盟鏈是解決一個大的利益聯盟之間的信任問題,如銀行之間的結算,支付等等。而私有鏈更多的是解決大型企業內部的信任問題,如大型跨地區、跨國企業,利用內部私有鏈來對財務、人事、資源、賬單等進行核算統計溯源等等,減少內部信任問題,並且提高信息傳遞效率。

區塊鏈性能計算方式

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

再則從性能方面來看三種區塊鏈類型。公有鏈的代表比特幣、以太坊,由於所有人都可以擁有記賬權,所以採取了POW工作量證明方式來確定記賬權的歸屬,但是每一個區塊的產生,只會有一個節點獲得記賬權,其餘超過99%的節點只是在做無用功,造成了大量的電力資源、計算資源的浪費。也由於任何人都可以參與到比特幣網絡成為節點,也導致比特幣節點過多,雖然有利於更高程度的去中心化,但是也導致性能上的降低。根據TPS計算公式:

TPS = transactions / block_time

TPS表示區塊鏈系統中,每秒能確認的交易數量,transactions 則代表交易數據。交易數據除以區塊的生成時間,就得到了理論峰值TPS。以比特幣網絡距離,比特幣每十分鐘產生一個區塊,一個區塊的大小為1MB,每幣交易記錄的存儲大小為250B,那麼1MB除以250B,計算後得到一個理論數值4194個交易數據,再除以時間,最後結果是理論峰值為7 TPS每秒。

當然,以上是理論數據,在實際網絡通信中,還會有諸多的影響因素,比如全網的網絡帶寬,節點自身的網絡帶寬,節點的數量,全網同步的延遲等等因素,最後實際的TPS會遠低於理論峰值。transactions 是由區塊大小 block_size 和平均每筆交易大小決定的,而區塊大小受全網網絡狀態 network_bandwidth 限制,也是由記賬節點之間物理帶寬 witness_performance 決定的。

記賬節點的個數 witness_count 直接決定了物理帶寬的上限,因為記賬節點數量越多,則對物理帶寬要求越高,對網絡的穩定性要求也越高。最後接近實際TPS的公式如下。

TPS = (block_size network_bandwidth witness_performance) / (block_time * witness_count)

通過這樣一個粗糙的公式可以相對直觀的看出,如果想提高TPS,就需要增加區塊大小(block_size),提高網絡帶寬(network_bandwidth),提升節點的性能(witness_performance),降低出塊時間(block_time),減少節點數量(witness_count)。而公有鏈由於記賬權的公開,允許所有人加入,導致節點數量巨大,需要同步的區塊信息過多,最後使得整個網絡的實際TPS非常低。而一些新的公鏈項目沒有過多的節點,且在區塊大小、出塊時間上提高巨大,使得理論TPS非常高,但並沒有經過時間的驗證其穩定性。甚至有些項目會弄幾臺高性能服務器充當節點,相互刷交易信息,使得面子上的TPS好看。目前比特幣的實際TPS僅為3.7左右。

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

而聯盟鏈之間,由於參與的節點少,單個節點性能強,記賬權基本為輪流記賬,所以整體聯盟鏈的性能比公有鏈高上許多,並且在能源消耗上遠低於公有鏈。說到公有鏈與聯盟鏈,就得說到明星項目EOS。EOS是一個備受爭議的項目,自身定位應當屬於公有鏈與聯盟鏈之間,是去中心化與高性能之間權衡妥協的產物。EOS為了保證自身的性能,採用的是聯盟鏈性質的超級節點,由21個高性能的服務器集群來維持整個網絡,雖然沒有公開記賬權,但是卻公開了投票權,讓所有人都可以參與到21個超級節點的選舉中來,變相的維持去中心化性質。這樣的一個妥協,使得EOS既擁有一定公有鏈屬性,也擁有聯盟鏈的高性能,但也經常處於輿論的中心。

區塊鏈之公有鏈、聯盟鏈、私有鏈的特點與性能計算

至於最後的私有鏈,更多的是為大型企業服務,解決企業內部的問題。相比於傳統中心化服務器,優勢並不明顯,在現階段區塊鏈行業探討私有鏈的也不多見,更多的是作為企業內部在區塊鏈領域的技術試錯項目。


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