由于大數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)正在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。隨著越來(lái)越多的個(gè)人數(shù)據(jù)被泄露，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和獲取的方式也受到了質(zhì)疑。    全面數(shù)字化時(shí)代的個(gè)人信息應(yīng)該如何被管理以發(fā)揮效能并降低濫用的風(fēng)險(xiǎn)，不僅是各類企業(yè)，更是各國(guó)政府必須解決的監(jiān)管難題。

就數(shù)據(jù)管理方式的技術(shù)變革而言，區(qū)塊鏈技術(shù)正在獲得動(dòng)力。全球研究公司 Gartner 預(yù)測(cè)，到 2025 年，區(qū)塊鏈的商業(yè)價(jià)值將達(dá)到近 2000 億美元，其中很大一部分將用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。與云存儲(chǔ)不同的是，區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行幕挠?jì)算和存儲(chǔ)技術(shù)，提供存儲(chǔ)能力的節(jié)點(diǎn)可以分布在不同位置。

現(xiàn)在，大多區(qū)塊鏈公鏈?zhǔn)艿搅藬U(kuò)展性的限制。區(qū)塊鏈技術(shù)最大的特征就是去中心化，這就要求網(wǎng)絡(luò)中的所有賬本都需要處理記賬流程。分布式記賬的安全性高，誤操作率低，還具有政治中立性和正確性。但是區(qū)塊鏈技術(shù)在擁抱了這些特性的同時(shí)，犧牲掉了擴(kuò)展性，無(wú)法滿足個(gè)性化監(jiān)管，在保護(hù)數(shù)據(jù)隱私方面略顯不足。而且，隨著的賬本數(shù)量的增長(zhǎng)，交互延遲會(huì)呈指數(shù)式增長(zhǎng)，也就是說(shuō)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的賬本越多延遲就會(huì)越高。

令人頭疼的問(wèn)題越來(lái)也多，以下內(nèi)容可能有你想要的答案。2018 年 11 月 24 日，在上海的迅雷鏈技術(shù)沙龍現(xiàn)場(chǎng)，來(lái)自：

迅雷鏈開(kāi)放平臺(tái)研發(fā)負(fù)責(zé)人 張慧勇

迅雷鏈底層研發(fā)工程師 張小剛

復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師 趙運(yùn)磊

迅雷鏈開(kāi)放平臺(tái)產(chǎn)品負(fù)責(zé)人 馬雙陽(yáng)

分別就區(qū)塊鏈底層架構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、加密技術(shù)、DApp 現(xiàn)狀進(jìn)行深入淺出的主題分享。我們從具體案例的角度，聊聊區(qū)塊鏈如何改變數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全，靠的是企業(yè)信任、數(shù)據(jù)管理員和其他安全策略，但這些在很多場(chǎng)景下并不可靠。如果你擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、篡改等數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，就可以使用區(qū)塊鏈來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。

區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际降拇鎯?chǔ)，用戶可以隨時(shí)隨地建立節(jié)點(diǎn)，加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)同步數(shù)據(jù)。甚至可以貢獻(xiàn)自己的存儲(chǔ)和算力獲得獎(jiǎng)勵(lì)。共識(shí)機(jī)制能夠防止作惡，使數(shù)據(jù)都公開(kāi)透明。同時(shí)由于分布式存儲(chǔ)，它的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)配合哈希算法的應(yīng)用，使得區(qū)塊數(shù)據(jù)幾乎無(wú)法篡改。如果要篡改需要改掉足夠多的數(shù)據(jù)才能使篡改生效，這樣的高成本使得篡改幾乎不可能。另外，數(shù)據(jù)可回溯。

數(shù)據(jù)層是最底層的技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、賬戶和交易的實(shí)現(xiàn)與安全。

數(shù)據(jù)層的一大功能是存儲(chǔ)，存儲(chǔ)模型的選擇原則是性能和易用性。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體性能，主要取決于網(wǎng)絡(luò)或本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的 I/O 性能，比如比特幣用的是谷歌的 LevelDB，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)性能非常好，但是當(dāng)數(shù)據(jù)量大時(shí)的讀性能會(huì)明顯下降，而且其只是單機(jī)單盤存儲(chǔ)，當(dāng)數(shù)據(jù)量大時(shí)不具備擴(kuò)展性。迅雷鏈的同構(gòu)多鏈框架在設(shè)計(jì)上支持任何 KV 存儲(chǔ)，在框架的使用時(shí)可以針對(duì)不同場(chǎng)景采用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)模型，解決海量數(shù)據(jù)下的數(shù)據(jù)庫(kù)性能和擴(kuò)展能力的同時(shí)也保證了極大的靈活性。

區(qū)塊鏈底層大致存儲(chǔ)三種類型的數(shù)據(jù)，分別是區(qū)塊與交易數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、索引數(shù)據(jù)。區(qū)塊與交易數(shù)據(jù)是區(qū)塊鏈系統(tǒng)總最核心的數(shù)據(jù)。狀態(tài)數(shù)據(jù)可以用來(lái)快速驗(yàn)證新塊的交易是否合法。而索引數(shù)據(jù)則用來(lái)提高查詢的效率。由于共識(shí)算法的不同，可能有些區(qū)塊鏈還會(huì)單獨(dú)存儲(chǔ)共識(shí)數(shù)據(jù)，用于節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行共識(shí)。

隨著時(shí)間的推移、交易量的增大，占用的存儲(chǔ)依舊會(huì)越來(lái)越大。迅雷鏈采用同構(gòu)多鏈架構(gòu)，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為多個(gè)分區(qū)，對(duì)于賬戶按賬戶地址做分區(qū)，每個(gè)賬戶屬于一個(gè)分區(qū)。同構(gòu)多鏈結(jié)構(gòu)既可以有效提高并發(fā)交易性能，又可以分散存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，就相當(dāng)于提升存儲(chǔ)空間。當(dāng)某個(gè)分區(qū)需要更高的性能或者更大的存儲(chǔ)空間，可以執(zhí)行平滑擴(kuò)鏈方案，將這個(gè)分區(qū)平滑的切分為更多分區(qū)，來(lái)達(dá)到提升性能和提升存儲(chǔ)空間的目的。

此外，還可以將大數(shù)據(jù)大文件存儲(chǔ)在迅雷鏈文件系統(tǒng) TCFS 中，將對(duì)應(yīng)的 Hash 存儲(chǔ)上鏈，這樣能既能保證大數(shù)據(jù)大文件的安全與高可用，又能有效減少區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)空間壓力。迅雷鏈文件系統(tǒng)將文件經(jīng)過(guò)冗余編碼分成若干片，分別保存在不同節(jié)點(diǎn)上，讀取時(shí)只要把部分切片組合到一起，就能還原出整個(gè)原文件，所以任何一個(gè)單一節(jié)點(diǎn)無(wú)法還原整個(gè)文件，保證了安全和可靠性?？赡苣阒?IPFS，2017 年，這個(gè)項(xiàng)目在區(qū)塊鏈資本市場(chǎng)上創(chuàng)造了史上最強(qiáng)募資記錄，募到了 2.52 億美元。但迅雷鏈文件系統(tǒng)比 IPFS 更適合區(qū)塊鏈應(yīng)用作為存儲(chǔ)平臺(tái)

據(jù)了解，除此之外迅雷鏈還在持續(xù)優(yōu)化鏈上的存儲(chǔ)方案，以更好的支持區(qū)塊鏈大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

在當(dāng)今的加密技術(shù)中，隱私是一個(gè)很重要的話題。無(wú)論是公司還是個(gè)人都不希望將自己的所有信息發(fā)布到公共區(qū)塊鏈上，不受任何限制，被本國(guó)政府、外國(guó)政府、家庭成員、同事或商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手隨意讀取。密碼學(xué)在區(qū)塊鏈中的應(yīng)用很多，這里著重探討零知識(shí)證明和聚合簽名。

用區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)逐漸成為各類應(yīng)用的重要賣點(diǎn)之一。雖然我們知道鏈上的每一筆交易，但卻不知道是誰(shuí)來(lái)操作的這筆交易。這種匿名特性在一定程度上保護(hù)了個(gè)人的隱私，它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？這要從零知識(shí)證明說(shuō)起。

零知識(shí)證明是保護(hù)證明者隱私的一種證明，其中證明者知道問(wèn)題的答案，他需要向驗(yàn)證者證明“他知道答案”這一事實(shí)，但是要求驗(yàn)證者不能獲得答案的任何信息，而驗(yàn)證者的驗(yàn)證擁有隨機(jī)性。

一個(gè)典型的零知識(shí)證明示例是阿里巴巴和強(qiáng)盜的故事：

阿里巴巴知道打開(kāi)藏著財(cái)寶的山洞的咒語(yǔ)。強(qiáng)盜抓住他，讓他說(shuō)出咒語(yǔ)。如果阿里巴巴說(shuō)出咒語(yǔ)，就會(huì)因?yàn)闆](méi)有利用價(jià)值而被殺死。如果阿里巴巴堅(jiān)持不說(shuō)，強(qiáng)盜不會(huì)相信他真的掌握咒語(yǔ)，也會(huì)殺死他。但阿里巴巴想了一個(gè)好辦法，他對(duì)強(qiáng)盜說(shuō)：“你們離我一箭之地，用弓箭指著我，你們舉起右手我就念咒語(yǔ)打開(kāi)石門，舉起左手我就念咒語(yǔ)關(guān)上石門，如果我做不到或逃跑，你們就用弓箭射死我。”

也就是說(shuō)無(wú)論是個(gè)人還是機(jī)構(gòu)，不想讓第三方看到的“東西”景可以用是零知識(shí)證來(lái)解決點(diǎn)。零知識(shí)證明，如何用，怎么用，怎么最貼近實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)，些就需要具體的分析和策劃。例如下圖所示，是一個(gè)這是關(guān)于離散對(duì)數(shù)的驗(yàn)證，根據(jù) h 求 w 是很難的。以下驗(yàn)證 w 的過(guò)程，用到的就是 Schnorr 數(shù)字簽名算法

區(qū)塊鏈經(jīng)過(guò)了 10 年的高速發(fā)展，一直在不斷完善來(lái)嘗試適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品化需求。但是仍然存在許多亟待解決的困難，例如：吞吐量過(guò)低、區(qū)塊鏈體積龐重、可擴(kuò)展性差、交易費(fèi)過(guò)高、延展攻擊等。

目前，比特幣的交易吞吐量是每秒大約 7 筆。這無(wú)疑加劇了：過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的交易確認(rèn)延遲、過(guò)高的手續(xù)費(fèi)，且很容易受到垃圾數(shù)據(jù)攻擊 (spam attacks )。也為交易延展攻擊創(chuàng)造了條件。

聚合簽名 (Aggregate signature) 是一種減少“數(shù)據(jù)傳輸所需帶寬、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需容量” 的有效手段，對(duì)于區(qū)塊鏈這種“通信與存儲(chǔ)比計(jì)算更加昂貴” 的技術(shù)，尤其有吸引力。但是通常算法的聚合簽名或是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，或是安全性弱。

基于此，圖靈獎(jiǎng)得主姚期智院士與趙運(yùn)磊教授提出的 Gamma 簽名，能更好地構(gòu)造一般群模型下的聚合簽名。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，將基于 Gamma 簽名的聚合簽名應(yīng)用到比特幣后：簽名的存儲(chǔ)體積將減少一半；簽名的驗(yàn)證時(shí)間提升 4-5 倍。

聚合 Gamma- 簽名的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)將一個(gè)區(qū)塊內(nèi)的多個(gè)簽名，壓縮到一個(gè)簽名，來(lái)達(dá)到區(qū)塊鏈容量擴(kuò)展的目的。因此，會(huì)有更多的體積來(lái)存儲(chǔ)交易；簽名者可以離線預(yù)處理，并且可以存儲(chǔ)一些列中間過(guò)程，來(lái)加速簽名與驗(yàn)證的過(guò)程；減少了驗(yàn)證交易的壓力，通過(guò)每個(gè)區(qū)塊僅需要驗(yàn)證一個(gè)簽名，從而得到了一個(gè)更快的確認(rèn)速度。

存儲(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新可以更好地提升 DApp 的開(kāi)發(fā)效率。與傳統(tǒng) App 不同，DApp 運(yùn)行在去中心化的網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)中不存在中心化的節(jié)點(diǎn)可以完整的控制 DApp，所以基本不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、被盜、篡改的情況出現(xiàn)。DApp 上所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后存儲(chǔ)在去中心化的區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺(tái)上，數(shù)據(jù)的安全性能更高，能夠有效防止信息篡改和偽造，同時(shí)很大程度上提高了項(xiàng)目的穩(wěn)定性，降低了宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)成本。

但是，我們也遇到了棘手問(wèn)題：區(qū)塊鏈典型用戶是非常少，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中可參考的用戶畫(huà)像比較稀缺；性能方面有很大瓶頸；行業(yè)分布比較雞肋；企業(yè)信息公開(kāi)正在經(jīng)歷陣痛期；區(qū)塊鏈的專業(yè)人才非常稀缺。

開(kāi)發(fā)者需要一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和管理模式，提高 DApp 開(kāi)發(fā)的安全和效率。而市場(chǎng)中的底層平臺(tái)，能為 DApp 開(kāi)發(fā)提供哪些幫助和支持呢有興趣的朋友可以參考下以迅雷，迅雷鏈?zhǔn)抢?150 萬(wàn) + 云計(jì)算節(jié)點(diǎn)打造的存儲(chǔ)系統(tǒng)，擁有百萬(wàn)級(jí) TPS 和秒級(jí)確認(rèn)能力，可以它提括鏈克兌換、合約接入、TCFS、鏈克商等功能，可以很好的彌補(bǔ)工聯(lián)系統(tǒng)在商業(yè)化運(yùn)用上的天然缺陷城。開(kāi)源文檔見(jiàn)鏈接

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同時(shí)，迅雷正在不斷完善針對(duì)在各行的業(yè)解決方上不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，希望能幫助區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)者做出更豐富、優(yōu)秀的 DAPP，早日實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)的商用落地。