Merkezi olmayan veritabanı: geleneksel BT ve blok zincirinin gelecekteki entegrasyonu
Önsöz: Blockchain kavramı, teknolojinin gelişmesine doğalı uzun zaman oldu, ancak son iki yılın popülaritesi ile yavaş yavaş piyasa ve birçok teknisyen tarafından anlaşıldı. Jushan Database'in kurucu ortağı ve CTO'su olan Wang Tao, veritabanı endüstrisinin emektarlarından biri olarak, geleneksel BT teknolojisi öğrencilerinin çılgınlık altında blockchain teknolojisine karşı çok rasyonel, hatta itici bir tutum sergilediklerini görüyor.
Bu makalede Wang Tao, geleneksel BT çalışanlarının blockchain teknolojisini veritabanı karşılaştırması perspektifinden daha iyi anlamalarına yardımcı olacak. Aynı zamanda, blok zinciri ve veritabanı teknolojisinin entegrasyonunun gelecekteki yönünü de önerdi "Merkezi Olmayan Veritabanı" Yaratıcı fikir. Aşağıdaki, Wang Tao'nun ayrıntılı paylaşımı:
Veritabanı endüstrisinin bir emektarı olarak, geleneksel BT teknolojisi öğrencilerinin çılgınlığın altında blockchain teknolojisine karşı çok rasyonel, hatta itici bir tutum sergilediklerini görüyorum. Aslında, coşkulu ya da itici olup olmadığına bakılmaksızın, iki kutuplu bir bakış açısıyla, blockchain teknolojisini BT çalışanlarının anlayabileceği bir bakış açısıyla tartışmamız gerektiğini düşünüyorum. Blok zincirinin doğası veritabanı teknolojisine çok benzediğinden, birçok mekanizma veritabanı kavramını kullanmayı anlamak için daha sezgisel ve doğrudur.
Blockchain ve geleneksel veri teknolojisi ile ilgili olarak, blockchain teknolojisinin gelecekteki gelişiminin teması olduğunu düşünüyorum. "Füzyon" . Blockchain teknoloji sistemindeki çeşitli teknik noktaları veritabanı perspektifinden yorumlayalım ve blockchain ve veritabanı teknolojisinin daha iyi entegrasyonunu sağlamak için "merkezi olmayan veritabanı" kavramını kullanalım.
1. Blockchain teknolojisinin mevcut durumu
Mevcut blok zinciri dünyası 1.0, 2.0 veya hatta 3.0 dönemi olarak biliniyor, ancak bir ürün veya teknoloji açısından bakıldığında, mevcut blok zincirinin 1980'lerdeki veritabanına eşdeğer olduğunu ve birçok çiçekte olduğunu düşünüyorum. Bu sonsuz düşünceler çağı.
Teknologlar için bu en iyi dönem ... Her türlü yeni fikir ve fikir patladı, sıkıcı teknik alanda yeni atılımlar getirdi; aynı zamanda bu aynı zamanda en kötü dönem ... Hiçbir ürün veya yön kesinlikle gelecek değildir. Ana görüş, herhangi bir yeni fikir birkaç ay içinde uygulanabilir olmayabilir.
Bu nedenle, blockchain teknolojisindeki mevcut değişiklikleri ve gelişmeyi doğru bir şekilde anlamalıyız, önce veritabanının geçmişte izlediği yolu karşılaştırmalı ve gelecekte blockchain dünyasının nasıl gelişeceğini görmeliyiz.
Teknoloji evrim yolculuğu
Her şeyden önce düşünüyorum Blockchain kesinlikle mevcut tescilli olandan genelleştirmeye doğru gelişecek . Temel olarak tüm halka açık zincir ürünleri belirli bir senaryo için uygulanır ve optimize edilir, ancak geleceğin bir uygulama zinciri değil, genel bir geliştirme paradigması olacağını düşünüyorum, tıpkı geleneksel bir veritabanı gibi, ne olursa olsun Her türlü uygulamayı geliştiren herkes, çoğu iş senaryosunu karşılamak için çok sayıda sınırlı genel ürünü kullanabilir.
ikinci, Standardizasyona doğru evrim . Blockchain teknolojisi için artık her zincirin kendi geliştirme paradigması var ve hatta birçok halka açık zincir bile Ethereum'u kendi başına bir programlama dili yapmaya çalışmak için taklit ediyor.Bu aslında endüstrinin orijinal döneminde olduğunun bir işaretidir. Bir endüstrinin olgunlaşmaya başladığına nasıl karar verilir? Yani, iş modeli temelde sabittir ve geliştirme yöntemi temelde sabittir, böylece çok sayıda programcı terfi ettirilebilir.
üçüncü, Ürünleştirme ve modülerleştirme güçlenmeye devam ediyor . Şu anda, Ethereum, Bitcoin veya diğer birçok yeni halka açık zincir olsun, mimarilerin çoğu birbirine sıkı sıkıya bağlı. Büyük veri alanındaki Hadoop'umuzla karşılaştırıldığında, temelde her modül bağımsız bir eklenti olarak yapılandırılabilir ve özelleştirilebilir. Bu nedenle, blockchain teknolojisinin sürekli olgunluğu ve kararlılığı ile gelecekte, takılabilir yapılandırmalar ve eklentiler aracılığıyla çeşitli fikir birliği algoritmalarını ve güvenlik mekanizmalarını karşılayabilecek olgun bir ürün olacağını düşünüyorum.
Sonunda, Performans ve ölçeklenebilirlik iyileştirmeleri . Aslında, bu aynı zamanda veritabanının seyahat etme şeklidir.Şu anki blockchain dünyası, kısa sürede yan zincirler ve parçalama gibi mekanizmalar yoluyla o yıl veritabanında on yıllarca süren değişikliklerin üstesinden gelmek istiyor.
Aşağıda, veritabanı perspektifinden, blok zincirinin en büyük performans ve ölçeklenebilirlik kısıtlamalarının nerede olduğunu ve nasıl optimize edilmesi gerektiğini tanıtacağım.
Geliştirme durumu
Geri dönelim ve blockchain endüstrisinin mevcut durumuna bir göz atalım.
Benim görüşüm her zaman, blockchain'in bazı üst katman uygulamaları ve finansal alandaki yeniliklerin yanı sıra, yalnızca teknik bir bakış açısıyla, en büyük yeniliğin, eşler arası bir veri depolama mekanizmasının kurulmasında yattığıdır.
Veritabanı endüstrisinde, herkes her zaman efendi-köle mimarisini takip etmiştir ve tamamen "çoklu yaşam" sistemi, onlarca yıl önce ortaya konulduğundan beri bir efsanedir.Hiçbir ürün çoklu yaşama gerçekten ulaşamamıştır.
Yenilikçi bir çoklu canlı veritabanı ile mevcut blockchain teknolojisine baktığımızda, acilen iyileştirilmesi gereken üç problem bulacağız.
Her şeyden önce, blok zincirinin mimarisi artık çok kaotik. Herkes onu işlem, depolama süreci, kimlik doğrulama, ana-köle senkronizasyonu ve geleneksel veritabanları gibi diğer modüller olarak kategorize etmedi.Çoğu insanın blok zinciri anlayışı hala Gizemli kara kutu sahnesi.
İkincisi, blok zincirinin geliştirme dili tamamen parçalıdır. "Savaşan Devletler Çağı" nın başlangıcından sonra, veritabanı birleşik bir endüstri elde etmek için yavaş yavaş SQL kullandı. Blockchain açıkça "Savaşan Devletler Çağı" nda ve geliştirme ve kullanım için birleşik bir standart yok.
Üçüncüsü, pek çok gereksinim vardır: Bazı gereksinimler veya teknik incelemeler güvenilirken, diğerleri tamamen tuhaftır. Aslında bu, blok zincirinin getirdiği yepyeni iş modeliyle ilgilidir.Çoğu insan hala yeni iş modellerini araştırmakta ve bu da talep için standart bir paradigmanın eksikliğine neden olmaktadır.
2. Blockchain ve veritabanı teknolojisi benzerlikleri
Veritabanı açısından bakıldığında, blockchain teknolojisi, merkezi olmayan, çok aktif bir veritabanı teknolojisidir ve ikisi arasında önemli bir fark yoktur.
Burada, blok zincirindeki daha önemli teknik noktalardan bazılarını ve bu teknik noktaların veritabanı alanında nasıl var olduğunu listeledim. Bu kavramlar ile veri tabanındaki teknik kavramlar arasındaki bire bir yazışmalar şu şekildedir:
Fikir birliği mekanizması: Tutarlılık kontrol-fikir birliği mekanizması
Dağıtılmış veritabanına, geleneksel ana-bağımlı çoğaltma, yeni nesil Raft, Paxos ve diğer algoritmalar dahil olmak üzere tutarlılık denetimi denir. Blok zincirindeki ek Bizans problemlerini çözmek için algoritma PBFT, PoW, PoS ve diğer protokollere göre geliştirildi.
Depolama mekanizması: Veritabanı günlük defteri
Blok zinciri yapısı temelde veritabanının işlem günlüğüne eşdeğerdir.Başlıca eklemeleri, verilerin doğruluğunu hızlı bir şekilde doğrulamak için Merkle Ağacı yapısını içerir, ancak özü veritabanının işlem günlüğüne eşdeğerdir. Aynı zamanda veritabanı, blok zinciri veri yapısında bulunmayan, günlükte işlem kontrolü gibi kurumsal düzeydeki yetenekleri de içerecektir.
Akıllı sözleşme: Akıllı sözleşmede saklanan prosedür
Veritabanında saklanan prosedürler gibi akıllı sözleşmeler, yönetilen bir kod parçasıdır. Temelde, akıllı bir sözleşme ile bir veritabanında depolanan prosedür arasında hiçbir fark yoktur.Her ikisi de harici çağrılar veya sanal makineler aracılığıyla bir kod parçası yürütür ve yönetilen kodu arama için diğer kullanıcılarla paylaşabilir.
Parçalanma
Veritabanı parçalanma mekanizması, MPP veritabanı çağı kadar erken bir tarihte mevcuttur. Büyük miktarda veriyi farklı parçalara bölerek, her bir parçadaki toplam veri miktarını sınırlama ve toplam işleme hızını ve depolama alanını artırma hedefi elde edilir.
Uygulama Geliştirme Arayüzü
Mevcut blok zinciri, veritabanına benzer şekilde hala erken çağda ve arayüz standartlaştırılmadı. Farklı blok zinciri projelerine göre, arayüzü veritabanı, nesne depolama, API çağrıları ve hatta PaaS platform standartlarına uygun olarak tanımlanabilir.
Güvenlik Mekanizması
Blockchain'in güvenlik mekanizması, veritabanınınkine benzer. Veritabanı güvenliği genellikle, sırasıyla kullanıcı oturum açma ve erişim yetkisini temsil eden kimlik doğrulama ve yetkilendirme olmak üzere iki modüle bölünmüştür. Blok zinciri şu anda yalnızca kayıt düzeyinde yazma yetkilendirmesini destekliyor, ancak okuma işlemleri için tamamen paylaşılıyor. Bu nedenle veritabanı, güvenlik stratejisi açısından mevcut blok zincirinden çok daha iyidir.
3. Blok zinciri ve veritabanı teknolojisi farklılıkları
Fonksiyonel mimari
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi sarı kısım, blok zinciri ve veritabanı mimarisinin işlevidir. Beyaz kısım, mevcut veritabanının benzersiz işlevidir.
SQL Ayrıca yukarıda veritabanının SQL yeteneğinin çok yönlülüğüne ulaşmanın önemli bir parçası olduğundan bahsetmiştik.SQL, blok zincirinin daha sonraki gelişimi için çok önemlidir.
Veritabanındaki indeks yönetimi, temel olarak veri yönetimi ve veri sorgulamanın performansını ve verimliliğini artırmak içindir.Özel uygulama senaryoları ortaya çıktığında, performans iyileştirilmesi gereken bir sonraki aşamanın önemli bir parçası haline gelecektir. Bu nedenle depolanan verilerin indeksi çok önemli bir bileşen haline gelir.
Mekanizma açısından, blockchain ve veritabanı arasındaki temel farklar aşağıdaki gibidir:
tutarlılık
Blockchain'in tasarım fikri ile geleneksel veri tabanının tasarım fikri arasındaki en büyük fark, çoklu aktivitede, yani ademi merkeziyet sisteminin getirdiği tutarlılık modelindeki farkta yatmaktadır.
Geleneksel ilişkisel veritabanları ACID güçlü tutarlılık modelini takip eder ve yazılı kayıtlar hemen okunabilir. Bazı yeni dağıtılmış veritabanları nihai tutarlılığı, yani BASE modelini kullanır.Yazılan veriler geçici olarak okunmayabilir, ancak sonunda kesinlikle var olacaktır.
Bununla birlikte, blockchain veya merkezi olmayan veritabanının tasarım fikirlerinde bariz farklılıklar vardır, bu da herhangi bir işlem için "kalıcı onay" kavramı olmadığı anlamına gelir. Bitcoin'e benzese bile, temel ilkeden, 6 bloktan önceki içerik sadece "temelde geri alınmayacaktır". Ekstrem bir örnek vermek gerekirse, Çin ile Amerika Birleşik Devletleri arasındaki WAN herhangi bir nedenle aniden üç gün boyunca kırılır ve daha sonra yeniden başlarsa, Bitcoin'in büyük ölçekli bir çatallanması olacaktır.Bu süre zarfında, Çin ve Amerika Birleşik Devletleri'nde aynı anda büyük tüketim için hesaplar varsa, Bir ana zinciri geri yüklemek istiyorsanız, geri dönüşü elde etmek için insanların işlemlerinin büyük bir bölümünü feda etmeniz gerekir.
Daha sonra, eşler arası mimaride güçlü tutarlılığı garanti etmenin bir yolu olmadığından, blok zincir sistemindeki tutarlılık temelde geleneksel veritabanlarından farklıdır ve bu da bir dizi müteakip tasarım farklılığına yol açar. Son analizde, geleneksel efendi-köle mimarisinin herhangi bir veritabanı modelinde, insanlar kümedeki "bölünmüş beyni" önlemek için mümkün olan her şeyi yapacaklardır, yani aynı kümedeki iki düğüm kendilerini ana düğüm olarak kabul ederler. Bununla birlikte, bu sorun eşler arası veritabanı sistemi altında her zaman ortaya çıkabilir ve bu fenomen, geleneksel veritabanı tutarlılık modelimizden çok farklı olan blok zincirinde çatallanma olarak adlandırılır.
Kilit mekanizması
Bunlar arasında veri tutarlılığını sağlamada blok zinciri ile veritabanı arasındaki en büyük farkın kilit mekanizması olduğu söylenebilir.
Veritabanlarını okuyan tüm öğrencilerin kilitleri hiç duymamış olması imkansızdır. Bir işlem yaptığımızda, işlemden önce oturum değişikliklerinin tüm kayıtları kilitlenmelidir ve diğer oturumlar tarafından değiştirilemez.
Merkezi olmayan bir veritabanında, her bir defter düğümü yerel verileri işlediğinden, değişiklik bilgileri eşzamansız olarak iletilecektir, bu nedenle değişiklikleri kaydederken başkalarını bilgilendirebilecek bir genel kilit yoktur. Bu nedenle, kilitsizlik öncülüğünde, merkezi olmayan bir veritabanı, yani bir blok zinciri, veri tutarlılığını nasıl sağlayabilir?
Bitcoin, veritabanının "iyimser kilitleme" fikrine biraz benzeyen UTXO yapısını kullanır, yani işlem sırasında kilitlenmez ve yalnızca son gönderim işlemi sırasında kaydın değişip değişmediğini belirler.
Bitcoin, madeni paranın harcanıp harcanmadığına bağlı olarak bir işlem çatışması olup olmadığına karar verir. Ethereum'da nonce, belirli bir hesap için tekrarlanan bir işlem olup olmadığını belirlemek için her kayıt için artımlı bir sayaç olarak kullanılır, bu aslında kılık değiştirerek uygulanan bir satır düzeyinde kilit mekanizmasıdır.
Güvenlik Mekanizması
Blockchain endüstrisinde herkesin bahsettiği bir diğer şey de güvenlik mekanizmasıdır.
Her şeyden önce, bir şifreleme algoritması uzmanı değilim, bu yüzden burada kullanılan özel şifreleme algoritmasını tartışmayacağım, ancak tüm depolama sisteminin güvenlik modelinin tasarımından, blockchain teknolojisinin tamamen eşler arası bir mimariye nasıl dayandığını tartışacağım. Veri güvenliğini sağlayın. Bence blockchain'in güvenlik sistemi üç seviyeye ayrılmıştır, Kayıt seviyesi, blok seviyesi ve zincir seviyesi .
Kayıt düzeyinde güvenlik, esas olarak belirli bir işlem kaydının yasal olup olmadığını belirlemek içindir ve bazı uygulamalarda, okuma ve yazma için farklı kullanıcılar tarafından görülebilir olup olmadığını da içerir.
Blok seviyesinde, bir düğüm başka bir düğüm tarafından gönderilen bir bloğu aldığında, bloğun kendisinin kurcalanmadığının nasıl tespit edileceği Merkel ağaçları ve madencilik sonuçları gibi mekanizmalar aracılığıyla yapılabilir.
Son olarak, zincirin bütünlüğü nasıl sağlanır? Örneğin, tüm zincir yapısının bütünlüğünü sağlamak için her veri bloğunun zincirdeki önceki veri bloğunun doğrulanmasını ve bir çatal oluştuğunda geri dönüşün nasıl gerçekleştirileceğini vb. İçermesi gerekir.
4. Blok zinciri ve veritabanı merkezi olmayan veritabanı mimarisinin teknik entegrasyonu
Blockchain teknolojisi ile veritabanı teknolojisinin entegrasyonunun sonucu ne olacak?
Mevcut blok zincirini bir veritabanı mimarisinde düzenleyip onu çekirdek, çalışma zamanı, eklenti ve SQL analizi ve optimizasyonu gibi farklı modüllere ayırabilir miyiz?
Veritabanının temel özü hala değişmez işlem günlüğü olduğundan, bu kısım blok zincirinin zincir yapısına eşdeğerdir, bu nedenle SQL motorunu durum deposunda kurarsak veya SQL motorunun doğrudan zincirdeki verilere erişmesine izin verirsek, Ortak bir programlama ve erişim arayüzümüz olduğu anlamına gelmiyor mu? Başka bir örnek olarak, güvenlik bileşenleri için, sütun düzeyinde, satır düzeyinde, tablo düzeyinde ve düğüm düzeyinde güvenlik kimlik doğrulamasına ulaşabilir miyiz ve aynı zamanda, hangi tabloların yapılandırma yoluyla dijital olarak imzalanması gerektiğini ve tabloların paylaşıldığı ancak diğer alanların paylaşıldığı bazı alanları belirleyebiliriz. Birden çok imza ile şifrelenmesi gerekiyor.
Ek olarak, tutarlılık için, bazı tabloların global paylaşımlı tablolar olduğunu ve bazı tabloların yerel tablolar olduğunu belirtebilir miyiz, böylece karma blok zinciri ve veritabanının mevcut dağıtım yönteminin yerini alabilir.
Sanırım gelecekte ikisinin bir kombinasyonu olacak "Merkezi Olmayan Veritabanı" .
Merkezi olmayan veritabanlarının temel özellikleri:
5. Sonuç
Blockchain ve Veritabanı Teknolojisinin Entegrasyonu: Merkezi Olmayan Veritabanı
Blockchain ve geleneksel veri teknolojisi ile ilgili olarak, blockchain teknolojisinin gelecekteki gelişiminin temasının "füzyon" olduğunu düşünüyorum!
Şimdi blok zincirinin iş kavramı hızla gelişiyor, ancak teknolojinin kendi perspektifinden bakıldığında, mevcut blockchain teknolojisinin, teknolojinin büyüme döneminde geçen yüzyılda "80'lerin" veritabanı teknolojisi aşamasına hala benzediğini düşünüyorum. Yukarıda bahsettiğimiz gibi, blockchain teknolojisinin çok yönlülük ve standardizasyon açısından kat etmesi gereken uzun bir yol var.
Benzer teknik rotalara ve mimari tasarımlara dayalı olarak, veritabanı teknolojisi ile blockchain teknolojisinin entegrasyonu aslında genel eğilimdir. Blok zinciri teknolojisi ve mekanizmalarının tanıtılmasıyla, merkezi olmayan veritabanları gelecekteki teknolojik gelişim için önemli bir yön olabilir.
Telif Hakkı Bildirimi:
Yazar hakkını saklı tutar. Makale, yazarın bağımsız bakış açısıdır ve Babbitt'in görüşünü temsil etmez.
Gönderildiği andaki Bitcoin fiyatı 42906.47
