美國區塊鏈參考架構的定位、視角和設計理念,對於中國有何借鑑?

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近年來,美國在FinTech領域不斷實現技術突破和創新,特別是區塊鏈方向,傳統IT巨頭、金融企業紛紛涉足其中,先後建立了Hyperledger、R3、EEA等著名區塊鏈技術與應用聯盟,積極地開展開源專案孵化,並在多個應用領域,包括但不限於 1)金融服務 2)政府治理 3)保險 4)醫療健康 5)物聯網 6)供應鏈 7)資訊通訊技術(ICT)得到廣泛的概念驗證和試點落地。

為了更好地發展區塊鏈技術,防範技術高速發展所孕育的潛在風險,行業標準刻不容緩。在此背景下,工信部中國電子技術標準化研究院牽頭組織中國區塊鏈技術和產業發展論壇主要成員,開展了《資訊科技區塊鏈和分散式賬本技術參考架構》標準的研製工作。筆者作為國內區塊鏈參考架構的編制人員參加了4月3日-5日的ISO/IEC TC307區塊鏈國際標準組第一次會議,下文將對美國提交的區塊鏈參考架構做一個簡單分析並思考它的設計理念對我們國內區塊鏈架構設計的借鑑作用。

1. 參考架構的定位

(1)使用通俗的語言來描述區塊鏈和分散式賬本技術

(2)區塊鏈或分散式賬本技術的理想原型結構

(3)描述適用於區塊鏈技術的標準範圍

2. 參考架構的視角

可以從業務、法律或技術視角來看待區塊鏈技術

a)從業務角度來看,區塊鏈是一個在相互認同的參與者之間,促進價值、資產或其他實體轉移的交換網路。

b)從法律角度來看,區塊鏈賬本上的交易是經過驗證、不可否認且無法篡改的,它不需要中介或第三方參與。

c)從技術角度來看,區塊鏈是一個引用其他資料儲存作為賬本資料、全域性複製的分散式賬本。

3. 參考架構的設計理念

首先,從分散式應用架構師和開發人員角度來設計一種區塊鏈平臺參考架構,如下圖:

圖3.1 區塊鏈平臺參考架構設計之一

它包含了6個層次:1)基礎設施 2)安全 3)資料 4)賬本 5)開發 6)分散式應用 ,我們一一對照解讀一下。

(1)基礎設施層

即執行分散式賬本的一組伺服器節點,它應該具有云計算的特性,包括虛擬化和可拓展性。該參考架構特別強調分散式賬本不應該依賴於單個基礎設施供應商,在聯盟鏈場景下,應該使用來自多個基礎設施供應商的雲環境;這對國內是較大的挑戰,企業往往出於管理便利性和自身資料安全考慮,僅選擇一家公有云服務提供商或企業自己的雲服務,在未來真正的分散式應用環境下,需要更加開放、高度相容的IaaS服務。

(2)安全層

安全管理主要包含三部分內容,其中身份管理作為標準化的內容範圍。

  • 身份管理 – 即為不同角色維護他們在區塊鏈網路中的數字身份。

  • 許可權 – 即訪問控制,如基於合約、使用者、區塊鏈等級別的許可權管理,分級的許可權控制符合更高的治理要求,更好適應各個國家監管和審計的要求。

  • 可插拔加密服務 - 能夠讓使用者自主選擇和使用不同型別的加密演算法,作為可升級的模組化元件,以應對未來量子計算機大規模流行對區塊鏈所常用ECDSA等演算法的安全性隱患。

(3)資料層

  • 資料層都被納入標準化的範圍,主要包含下面三大服務:

  • 安全(可信)資料訪問服務 – 即分散式應用程式可以安全地儲存和查詢資料的能力。

  • 跨鏈服務 – 即智慧合約在區塊鏈與區塊鏈間資料互動的能力。

  • 鏈上-鏈下服務 – 即安全地訪問鏈下資料的能力,例如使用可信資料來源或交叉使用可信認證技術。

(4)賬本層

分散式賬本 – 即在全部節點間共享的經驗證、共識的交易記錄

可插拔共識服務 – 即驗證哪些交易可以寫入分散式賬本的方法,需根據應用場景讓使用者自主選擇合適的共識演算法

(5)開發層

智慧合約服務 - 能夠將資料管理邏輯、應用邏輯、業務規則和合同條款整合進分散式應用程式的能力。該服務是可擴充套件的,所以應該支援不同的開發語言。

開發工具 - 用於編寫、記錄、測試、部署和監控分散式應用的工具。

SDKs、APIs - 簡化分散式應用程式訪問分散式賬本、智慧合約等服務的中間程式碼。

程式設計介面 - 允許外部系統訪問智慧合約的服務、平臺和資料的能力。

總結一下,從開發者的角度來理解參考架構的設計思路,其根本目標是支援區塊鏈的互操作性,使得使用者、分散式應用和區塊鏈之間能夠實施可信資料交換,支援模組化、企業級程式設計、開放的IaaS,便於開發者複用成熟的功能模組和選擇任意的開發平臺,實現跨平臺的可移植性,當前市面上主流的區塊鏈和分散式賬本技術普遍使用Go語言、JS語言進行分散式應用的研發,可以看出能夠做到通用適配的平臺較有優勢。

作為一名區塊鏈架構設計師,可以從下面幾個維度去設計或者對區塊鏈平臺做一個選型:

1)區塊鏈或分散式賬本技術:根據業務特性,在需要增加“信任”的場景下,選擇區塊鏈或分散式賬本技術解決方案。

2)身份管理:構建一個弱中心的認證中心,使得透過簡單的方式就可以訪問多個區塊鏈,比如主權身份(身份證、護照等)。

3)安全資料訪問服務:儲存的資料需要在區塊鏈中全域性共享,需參考資料訪問層對安全的要求。

4)跨鏈服務:不同區塊鏈間的智慧合約資料互動;這個服務使得區塊鏈之間構建了互操作性,在複雜的業務場景下,可以設計出細粒度運作的獨立子鏈(邏輯/物理),並透過母-子智慧合約滿足不同的業務需求,提升了全域性“臃腫”賬本的靈活度。

5)鏈上-鏈下資料訪問服務:分散式應用程式需要與傳統的鏈下系統進行互操作;在區塊鏈高速發展期,不可避免需要與傳統資料庫應用系統進行互動,可能會誕生大量區塊鏈中介軟體服務該需求。

6)智慧合約服務:對於開發者,智慧合約需要具備可移植性,儘可能支援多個不同的區塊鏈平臺,降低跨平臺移植的工作量。對於合約開發平臺,應該提供一個語法規範,讓不同的區塊鏈平臺支援該開發語言。

7)程式設計介面:為了行業應用的爆炸式發展,對於傳統的應用開發者,需要提供熟悉的API介面方便呼叫區塊鏈上的智慧合約程式。

結束語:2017年將是區塊鏈技術和應用的關鍵一年,將會湧現出大量有價值的應用。參考架構作為區塊鏈領域的基礎標準,一方面規範區塊鏈技術和應用的研發,另一方面也為後續業務發展提供了引領的作用。

來源:鳳凰科技

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