区块链和数据库有什么区别？

了解区块链的核心结构

区块链是一个分散的数字分类帐，它在使用加密哈希相连的一系列不变的块中记录了数据。每个块包含交易或记录列表，时间戳以及通过其哈希对先前块的引用。该结构确保将数据写入一个块，然后将其更改为更改后续块，这在适当固定的网络中在计算上是不可行的。区块链最突出的特征是它的分散性质，这意味着没有一个实体控制整个链。相反，区块链的副本在点对点网络中的多个节点都保持在多个节点上。这些节点通过共识机制（例如工作证明（POW）或股份证明（POS））验证并传播新块。

与传统系统相反，区块链不依赖中央权威来验证变化。网络中的每个参与者都可以独立验证交易。系统的透明度允许任何访问权限的人查看整个交易历史记录。不变性是一个关键特征 - 一旦数据被确认并添加到区块链中，无法更改或删除。这使区块链非常适合需要可审核性和信任的应用，例如加密货币交易，供应链跟踪和智能合约。

传统数据库的结构如何

数据库是一个有组织的数据集合，以电子方式存储和访问。大多数数据库都使用集中式体系结构，这意味着单个服务器或一组服务器管理所有数据操作。用户通过数据库管理系统（DBM）与数据库进行交互，该系统处理查询，更新和安全性。常见类型包括使用与行和列的表的关系数据库（例如MySQL或PostgreSQL），以及支持灵活的，基于文档的结构的NOSQL数据库（例如MongoDB）。

与区块链不同，数据库允许读取，写入，更新和删除操作。授权用户可以随时修改或删除数据。通过用户权限和身份验证协议强制执行访问控制。数据库的速度和效率通常比区块链高得多，因为它们不需要每次交易的多个节点共识。但是，这种效率是以集中化为代价的 - 单个失败点，必须将信任放置在管理数据库的管理员或组织中。

共识机制与集中控制

最重要的差异之一在于如何验证变化。在区块链中，必须通过共识机制同意分类帐的每个加法。例如：

• 在工作证明中，矿工争夺解决复杂的数学难题来验证交易并创建新的块。
• 为了证明股份，根据其“股份”作为抵押品的加密货币的量来选择验证者。

这些机制确保没有一个参与者可以操纵分类帐。所有网络参与者都可以透明且可验证该过程。该分布式协议模型消除了对中介的需求。

相反，数据库依赖于集中控制。数据库管理员（DBA）或预定义的规则负责，可以进行更改。由于信任被放在中央权威中，因此无需共识。尽管这允许更快的交易处理，但如果中央服务器失败，它会引入风险，例如篡改数据，审查或系统停机时间。

数据不变性和编辑性

不变性是区块链的定义特征。一旦交易被确认并嵌入了一个块，几乎不可能更改。这是通过加密哈希和网络的分布性来强制执行的。如果有人试图在较早的块中更改记录，则该块的哈希发生变化，使所有后续块无效。除非攻击者控制网络计算能力的51％以上，否则网络中的节点拒绝这种链条，这种情况被称为51％的攻击，这是非常昂贵且难以执行的情况。

另一方面，数据库旨在灵活性和编辑性。可以根据需要更新，覆盖或删除记录。这对于诸如需要更正的银行系统或编辑帖子的内容管理系统之类的应用程序至关重要。虽然数据库可以实现日志记录或审核跟踪，但它们是可选的，可以被管理员禁用或操纵。修改数据的能力使数据库在动态环境中更为实用，但不适合需要永久性，防篡改记录的方案。

性能和可伸缩性考虑

与传统数据库相比，区块链通常具有较低的交易吞吐量。例如，Bitcoin每秒处理约7次交易（TPS），而以太坊根据网络拥塞的不同，将处理约15-30 tps。相比之下，诸如Oracle或Google Spanner之类的现代数据库可以处理成千上万的TPS。原因在于共识，加密验证和跨节点的数据复制的开销。

对于许多区块链网络而言，可伸缩性仍然是一个挑战。诸如第2层协议（例如Bitcoin的闪电网络，以太坊的乐观汇总）之类的解决方案旨在从主链中卸载交易以提高速度。网络分为较小的分区的碎片是正在探索的另一种方法。

由于其集中设计，数据库本质上更可扩展。可以通过索引，缓存以及水平或垂直缩放来优化它们。但是，在不损害权力下放或安全性的情况下扩展区块链是一个复杂的工程挑战。

用例和申请适用性

区块链是信任，透明度和不变性至关重要的应用程序的理想选择。示例包括：

• 加密货币交易，用户需要在不依赖银行的情况下验证所有权。
• 以太坊等平台上的智能合约，该平台在满足条件时会自动执行协议。
• 供应链跟踪，在其中记录和可验证产品旅程的每个步骤。

数据库更适合需要高速数据处理和频繁更新的应用程序。其中包括：

• 电子商务平台，库存和用户数据不断变化。
• 社交媒体网络，需要快速内容交付和用户交互。
• 企业资源计划（ERP）系统，数据准确性和实时更新至关重要。

尽管这两种技术都存储了数据，但其设计理念可以满足根本不同的需求。在它们之间进行选择取决于权力下放和安全是否超过了对速度和灵活性的需求。

常见问题

可以像常规数据库一样使用区块链吗？是的，但是有局限性。虽然区块链可以存储数据，但并未优化用于频繁的读/写操作。由于共识要求，插入数据缓慢而昂贵。当数据完整性和可调性比性能更重要时，最好使用它们。

是否可以从区块链中删除数据？否。关于区块链的数据是通过设计不变的。录制后，它将无法删除。一些区块链变体允许通过新交易“标记为无效”数据，但原始记录在分类帐历史中仍然可见。

所有区块链的操作方式与Bitcoin相同吗？否。虽然Bitcoin使用工作证明，但其他区块链使用不同的共识模型，例如股份证明，授权证明的股份证明或拜占庭错误的公差。此外，与Bitcoin的开放无许可网络不同，只有一些区块链也是有权加入的，这意味着只有授权参与者才能加入。

可以像区块链一样将数据库分散吗？从技术上讲，是的。 IPF之类的系统与分布式数据库相结合可以实现部分权力下放化。但是，除非经过专门设计，否则它们缺乏内置的共识和密码不变性。带有无信任验证的真正权力下放仍然是区块链的独特功能。