企业级区块链应用的公有链解决方案

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说到区块链的企业级应用,大家首先想到是IBM主导的hyperledger fabric项目和有微软、intel、摩根等大企业参与的企业以太坊(Enterprise Ethererum)项目。

企业以太坊联盟刚刚成立,其产品发布还有待时日。hyperledger fabric 1.0 alpha则已经发布。我有幸参与了国内最早一批应用hyperledger进行企业级区块链的设计和开发。不幸的是,我觉得它不好,非常的不好。我们似乎走在了一条错误的道路上,fabric的设计者也似乎走在了一条错误的道路上。

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问题一:不区分应用系统和区块链系统

fabric的设计没有区分应用系统和区块链系统。fabric试图在引导大家将应用系统区块链化,将原先可简单解决的问题复杂化。例如一个供应链系统,我们称之为应用系统,它已经存在,在区块链技术被应用之前已经大规模存在。我们现在来改造它,或者重新设计,让其具有区块链的特性。fabric给我们的方案会引导我们将大部分业务逻辑放进chaincode,使得整个系统变成一个区块链系统。这是非常错误的,原因有三:

  1. 区块链的运行效率很低;
  2. 区块链的存储消耗高,查询效果很差(尽管fabric 1.0支持结构化查询,如:CouchDB,但相比传统的,如:mysql,其效率低一个数量级);
  3. 系统过于复杂,且没有必要。

问题二:endorsement的设计似是而非

fabric 1.0的endorsement policy的设计只在理论上工作,实际情况下运行效果很差。例如,一个供应链区块链系统涉及到3家企业,我们分别部署1个peer(同时是endorse peer和commit peer)在各自的机房(或云系统),我们的policy定义为必须同时获得这3个peer的endorsement。当一个交易发生时,我们的请求需要通过网络穿越公网进入各自的机房(或云系统),然后和各个peer进行交互,获取endorsement。而这其中的延迟非常不确定,可能很大,会导致各种交易失败的情况发生。

问题三:channel的设计让人又爱又恨

fabric 1.0中的channel设计视乎是一个很棒的功能,可以让不同企业间的商业隐私得到极大的保护。但是它却是不完整的,或者很难使用的。因为不同channel间不能交互,很多数据需要在多个不同的channel间共享,我们要么将冗余数据写入不同的channel,要么将系统设计成颗粒度很细,让不同的peer加入到多个channel中。无论何种方式都是在将简单问题复杂化。让系统变成更加复杂,和更加容易出错。

问题四:用docker执行chaincode设计粗糙

没有像以太坊里设计有EVM,而只是用docker来执行chaincode,其设计相当粗糙,而且会有很多运行过程中发生的问题。这点非常易于理解,不用多说。

以上说得都是fabric设计中的问题,那么如果用enteth会不会就没有问题了呢?很显然,我偏爱以太坊。企业级以太坊(enteth)会很大程度上解决以上的问题。但是并不全部,而且不能解决的是一个核心问题:我们为什么要用区块链

区块链唯一的作用,是为了解决信任问题。提供一个防篡改、无抵赖、公开透明(这点在企业应用中不一定适用)的交易和商业环境。

在我们的供应链例子中涉及到三家企业A、B、C。不管是fabric的方案还是enteth的方案,只能在ABC之间保证数据一致性。但是现在A篡改了数据,BC因为手上有所有数据的副本,可以轻松地证明A的篡改行为。这时A请来了黑客,攻入了BC系统,将BC系统里的数据副本也一并篡改。攻入BC系统的难度远远小于劫持公有链中(如以太坊)51%的算力的难度。

实际上,在现实的商业环境中,很多系统都是由强一方提供,如A,帮助BC部署其区块链系统。在这样的环境中区块链的防篡改特性难以生效。

另外,基于fabric或enteth的区块链方案在部署和运行时也存在诸多问题。一般很难有多家企业共同开发一款区块链系统,通常由其中一家企业或者某个第三方软件公司提供。因为缺乏相应的知识,相关企业很容易被软件提供商留下后门,这点让区块链不可篡改的特性得不到安全的保障。

介于以上问题,笔者认为,基于共有链(如以太坊)的企业级应用解决方案将是未来的一个方向(至少是个必要的补充)!

设计思路:
将企业级区块链应用中,需要用到区块链的地方抽离出来,逻辑上分成应用系统和区块链系统,而用公有链(如以太坊)实现其区块链功能。

这样设计的优点有很多,如:

  1. 应用系统、区块链系统分离,最大程度复用原有系统的功能和特性;
  2. 利用公有区块链的网络安全强大、不可篡改等特性保证区块链功能;
  3. 设计简单、费用极低;

公有链解决企业问题,也将面临很多挑战,主要的挑战有如下几点:

挑战一:企业级应用的隐私问题
企业级应用涉及到商业、用户数据,系统需要大量的保密安全措施,不可公开泄漏到网络上,解决这一问题有2个可选方案:

  1. 加密,只将加密数据存在在公有网络上;
  2. 两级分离,只将头部信息,数据hash值存储在公有网络上,将真实数据存储在安全的企业环境中。

挑战二:公有链网络费用的问题
使用公有网络,如以太坊存储企业区块链,将面临着较高的网络费用,尤其涉及到大量存储时。解决的方案有2个:

  1. 只存储企业区块链的头部信息(类似于比特币的SPV),将区块内容放在非常便宜的企业数据环境中;
  2. 剪裁功能,对于历史无用数据可以实施备份存储和剪裁。

下面笔者给出两个方案建议:
方案一:基于以太坊的企业应用解决方案

  1. 在以太坊智能合约中维护企业区块链的头部信息; -〉网络安全、防篡改
  2. 企业区块链区块内容放在二级存储(安全的企业存储环境中);-〉企业信息隐私保护,省钱
  3. 对于历史头信息进行剪裁;-〉省钱
  4. 关联以太坊地址和企业身份;-〉不可抵赖

方案二:基于字节雪球(byteball)的企业应用解决方案

  1. 用字节雪球的存储功能,形成企业区块链;-〉网络安全、防篡改;
  2. 对于敏感信息加密存储,安全级别较高的放在二级存储;-〉隐私保护;
  3. 关联雪球地址和企业身份;-〉不可抵赖
  4. 雪球费用相对较低,存储空间大,未来将是以太坊方案的一个很好补充,也可和以太坊方案结合使用;

以上方案是笔者根据其经验和知识的总结和思考。我相信已经走在了绝大多数人的前面。也欢迎有兴趣的企业联系,尝试实现以上方案,以作为这块领域的实践探索!

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