区块链类型（第4部分 - 区块链系列）

欢迎来到关于区块链的 100 部分系列的第四部分。

第一部分：什么是区块链技术？

第二部分：区块链中一个区块的组成部分

第三部分：区块链中的哈希函数

目前有不同类型的区块链正在使用。学习这些区块链的基础知识将使你清楚了解你可以为自己的商业或启动新项目使用的区块链类型。

公有区块链

公有区块链，顾名思义，是公共的。公有区块链是完全去中心化的，没有单一实体控制网络。在这种类型的区块链中，任何拥有互联网连接的人都可以加入网络，参与阅读、写入或审核区块链中的内容。因此，任何人都可以在公有区块链上的任何给定时刻查看任何信息。简而言之，只要连接到网络，任何人都可以从任何地方使用公有区块链来输入数据和交易，并进行审查。

公有区块链也可以称为 Permissionless Blockchain，因为它允许任何用户创建个人地址并加入区块链网络，即成为网络的“节点”。此外，公有区块链不限制节点在区块链网络上的权利。

另一点重要的是，这些类型的区块链比许可区块链更透明和安全，因为有很多节点来验证交易。因此，对于恶意行为者来说，在网络中勾结将变得困难。此外，一旦数据在区块链上得到验证，就无法修改或篡改该数据。

(i) 要成为公有区块链的一部分，用户需要下载代码，无需任何人的许可，并开始在本地设备上运行一个公有节点。完成此操作后，他就可以验证网络中的交易，从而参与共识过程——即决定哪些区块可以添加到区块链的过程。

(ii) 世界上任何人都可以通过网络发送交易，如果交易有效，可以期望它们被包含在区块链中。

(iii) 在公有区块链中，世界上任何人都可以使用区块浏览器访问和阅读区块链交易，区块浏览器是一个程序或网站，允许用户搜索和浏览区块链的区块、内容和相关详细信息。

(iv) 公有区块链中的交易速度比私有区块链的速度要慢。

示例： 到目前为止，公有区块链主要用于加密货币的交换和挖矿。一些加密货币公有区块链平台的例子包括比特币、以太坊、莱特币等。目前，以太坊实际上是最流行的公有区块链。

局限性： 在使用公有区块链时可能会面临一些挑战。例如，

(i) 追踪欺诈的困难： 公有区块链上的交易可以匿名或伪匿名完成，并且不直接与用户的真实身份相关联。这些交易与由数字和字母组成的账号地址相关联。由于没有真实世界的身份与该地址相连，因此无法追踪交易发起者。这引发了一个非常严肃的问题，如果在这种类型的区块链中发生欺诈、黑客攻击或洗钱等活动，如何追踪和惩罚有罪的一方或个人？

(ii) 缺乏治理和监管： 公有区块链完全开放且去中心化，使其容易受到缺乏授权机构的适当监管和治理。因此，对于任何协议，没有安全的升级路径，也没有人可以被追责以设置和维护网络标准。尽管保持区块链技术的发展尽可能去中心化是好的，但我们仍需要一些组织来关注其特点、升级和行为规范。例如，如果一个开发者设计了一个新标准或协议，但因忙碌而忘记回应，那么该协议的进展将会中止，无论该协议对所有人有多么重要。你不能追问任何人以维护网络标准，从而使整个系统变得不稳定和可疑。因此，需要有人领导关注所有这些方面。此外，公有区块链不适合在任何内部系统和有严格标准要求的项目中使用。

(iii) 速度慢和大量能耗： 使用公有区块链技术时，另一个关键关注领域是其速度和能耗。公有区块链速度慢，因为网络需要时间达成共识。例如，比特币等公有区块链每秒可以处理七笔交易，而 Visa 可以处理 1700 笔交易。此外，比特币等公有区块链依赖于共识机制——工作量证明（Proof of Work）来验证交易并将新交易区块添加到网络。在这个过程中，解决复杂的数学问题以验证交易并创建区块会消耗大量能源。据2017年6月发布的研究，每笔比特币交易消耗的电力是 Visa 信用卡交易的80000倍。但各种其他共识机制也被提出，例如权益证明（Proof of Stake），它使用的电力要少得多。

私有区块链

第二种类型的区块链是私有区块链，其中网络参与者可以控制谁可以加入网络以及谁可以参与共识过程。这与公共区块链相比是开放的，任何人都可以参与网络。在这个平台上，网络中的参与者的数字身份需要由监管机构进行管理和监控。因此，它并不一定在成员之间去中心化，而是一个使用分布式账本技术的集中系统。

然而，私有区块链提供了多个相对于公有区块链的优势：

(i) 在公有区块链的情况下，节点的凭证是未知的，因此没有人能判别这些验证者是谁，这增加了恶意活动的风险。但在私有区块链的情况下，参与节点的凭证记录在区块链上，因此更容易追踪欺诈发生的位置。

(ii) 此外，由于私有区块链通常比公有区块链规模更小且参与者更少，因此网络达成共识所需的时间更短。因此，可以进行更多交易。私有区块链每秒可以处理数千笔交易。同时，验证交易所需的能源也大大减少。相反，公有区块链网络通常拥有成千上万台计算机来验证交易，消耗大量电能。

(iii) 私有区块链为企业提供了利用无信任和透明活动进行内部和企业间的应用机会。例如，银行和金融机构可以使用私有区块链，因为它们是受监管的实体，不能在没有对交易中涉及的各方进行尽职调查的情况下通过开放协议或公有区块链进行操作。此外，随着智能合约的出现，这项技术最终可能会取代许多中心化业务。

局限性： 私有区块链存在某些挑战。例如，

(i) 私有区块链的中心化是其最大的缺点之一。区块链的建立是为了避免中心化，而私有区块链由于其私有网络的本质而变得中心化。

(ii) 使用私有区块链的第二个缺点是信任。私有区块链网络的可信性依赖于授权节点的可信性。它们需要是可信的，因为它们正在验证和确认交易。

(iii) 安全性也是使用私有区块链的一个关切。随着节点数量的减少，恶意黑客更容易控制网络。因此，与公有区块链相比，私有区块链更容易受到攻击或数据被操纵的风险。

联盟链或联邦区块链

第三种区块链是联盟区块链，试图去掉像私有区块链那样赋予单一实体的自主权。在联盟区块链的情况下，与私有区块链不同，网络上有不止一个实体。由于没有单一权威机构对控制进行管理，因此保持了去中心化的特性。由一组公司或代表个人在全网络最佳利益上做出决策。这些团体被称为联盟或联邦；因此，这个区块链被称为联盟区块链或联邦区块链。例如，假设在区块链网络上存在一个包含20家金融机构的联盟。在这20家机构中，节点将被预先选择以在网络上进行更改。

联盟/联邦区块链

这些节点有权读取或写入交易，并且也可以允许或限制网络上的参与者。但没有哪个节点可以单独添加一个区块。要添加一个区块，所有节点必须批准该区块。添加区块的决策机制基于投票系统，也称为 Proof of Vote 机制。此机制的目的是跟进所选节点。在这里，每个节点都需要投票以验证一个区块。所需的票数将在添加区块到区块链的决策过程中预先确定。这意味着在代码中已经决定，对于十五个选定的节点，可能需要十个节点的票数或甚至十五个节点的票数才能验证一个区块。通过使用 Proof of Vote 机制，网络帮助确保没有人滥用权力。

让我们通过一个 保险索赔 的实际示例来理解联盟区块链。人们在索赔保险时必须处理大量的文书工作。而且，在特定情况下，整个索赔提交和批准的过程需要很长时间。假设一个患者由于健康问题去医院，需要紧急手术。但是索赔保险并等待批准可能会延误他的治疗，将他的生命置于危险之中。如果医院和保险公司在一个联邦区块链网络中联合起来，能够无障碍地交换信息，那么管理这个过程将变得容易得多。这样的网络还确保了安全，因为他们处理的是患者的敏感机密记录。因此，联邦区块链可以将这两个机构联合起来并给予他们所需的安全保障。不仅医疗保健，其他保险索赔也可以通过联邦区块链来简化。

权限区块链： 私有区块链和联邦区块链都是权限区块链的类型。权限区块链维护一个访问控制层，仅允许特定的可识别参与者执行某些操作。在这样的区块链平台上，读取、访问和写入信息需要特殊权限。该平台将在进行适当身份验证后允许任何人加入区块链网络，然后分配和指定进行某些活动的权限。可以定义每个参与者的角色，他们可以访问并参与区块链的活动。

让我们通过一个例子来理解权限区块链。假设美国的一个农民种植了一种药用植物，他把它运送到全球多个市场。供应链涵盖多个利益相关方，例如海关部门，它们为产品进入各自的国家提供通关，运输公司和需要在特定温度范围内保存产品的仓库运营商。农民为向印度的买家出售他的农产品最终确定了一个特定的价格和数量，并为向澳大利亚的另一个买家出售确定了另一个价格和数量。农民与买家之间商定的价格信息不应向其他参与的实体（如海关、运输公司和仓库运营商）披露。它们只需要访问有限的信息，如质量规范和数量，以执行其在支持这些交易中的必要功能。这是权限区块链应用的一个完美案例，可以允许这种受限的实施，并对各个参与者施加有限的许可。

权限区块链还有许多其他应用，如支付、KYC 验证、托管、保险索赔、慈善、音乐出版等。总之，权限区块链在提供安全的商业环境和定制的同时，允许在多个企业中进行更广泛的行业采用。

混合区块链

第四种区块链是混合区块链，它结合了私有和公有区块链的最佳特性。简而言之，混合区块链同时提供了受控访问和自由度。换句话说，混合区块链允许组织在公有的无权限系统和私有的基于权限系统之间设立。

利用这样的系统，组织可以控制 -

• 谁可以访问区块链上的哪些数据，
• 哪些数据可以公开，
• 哪些数据需要在私有网络上保密？

将私有和公有区块链的不同特征结合起来，确保组织能与其利益相关者以最佳方式进行合作。

• 像联盟区块链一样，混合区块链具备权限区块链的隐私优势。
• 但与通过多个参与者一起维护网络的联盟区块链不同，混合区块链可以有一个单一的网络管理员。

混合区块链具有公有和私有区块链的特征

混合区块链的私有网络中的交易通常在该网络内进行验证。但用户也可以在公有区块链中发布以获得验证。尽管混合区块链中的交易和记录保持私密而不公开，但在需要时始终可以在公有区块链上进行验证。

在混合区块链中，根据他们访问的信息级别，用户/节点有两种不同类型：

(i) 第一类用户/节点是私有区块链的一部分，完全控制区块链，并可以决定特定用户的安全权限级别。

(ii) 另一类用户/节点是公有区块链的一部分，能够仅访问区块链上发布的数据。

尽管一组个体控制了混合区块链网络，但他们不能改变交易的不可变性和安全性。他们只能控制哪些交易公开，哪些交易不公开。

混合区块链的组成部分

用户如何加入混合区块链的私有网络？

(i) 用户需要获得加入混合区块链网络的权限，成为私有网络上的节点。一旦他加入该网络，他可以完全参与区块链的活动，如进行交易、查看交易或甚至追加或修改交易的权利。

(ii) 用户的身份向其他参与用户保密，以保护该用户的隐私。他的身份只会向他所交易的当事方/用户披露。

(iii) 为确保用户的身份识别过程正确，企业和组织需要进行 KYC（了解你的客户）以使其有效。金融机构尤其需要正确处理 KYC 过程，因为它们不能允许匿名或对区块链不完全了解的用户执行交易。因此，混合区块链对参与网络的用户有有限的匿名性，尽管仍然保持公有匿名性。这导致了公共和私有系统的交集。

混合区块链的优势：

(i) 混合网络提供了公有区块链的所有关键特性，如安全性、透明性、不可篡改性和去中心化，同时也限制了访问交易、查看或更改交易的能力，如同私有区块链一样。此外，并非每个人都能使用该网络，确保机密信息不会泄露。因此，混合区块链在提供安全性和隐私的同时，也可以与第三方进行通信。

(ii) 由于混合区块链能够在封闭生态系统中运作，因此组织无需担心其信息被泄露或受到黑客攻击。

(iii) 使用混合区块链的另一个好处是低交易成本，因为它需要较少的节点来验证交易。因此，网络达成共识所需的时间也减少。

混合区块链可以应用的几个例子：

(i) 混合区块链技术可以实施的一个领域是混合物联网（IoT）。在公有区块链上管理物联网并不安全，因为这将使黑客可以自由访问数据，以绘制节点并进行攻击。 但通过混合区块链，物联网设备可以放置在私有网络中，只能由需要的人访问。相反，管理机构决定哪些方面的网络应公开，具体取决于需要共享哪些数据。

(ii) 混合区块链的第二个应用是在政府活动中，比如投票、创建公共身份数据库、自动收购、提供社会/人道主义援助等。混合区块链为政府提供了必要的控制，同时让公众可以访问。完全私有或公有的区块链将无法正常运作，因为它们要么阻碍用户访问，要么泄露过多数据。混合区块链可以确保政府对数据保持控制，同时让公众可以访问数据。因此，在政府操作中保持透明性。

(iii) 混合区块链的第三个应用是在房地产。公司可以使用混合区块链私下运行系统，但可向公众显示某些信息，如房源清单。

(iv) 混合区块链在供应链、银行、金融、贸易、企业服务等多个其他行业也有应用。

为了确定为你的组织或项目实施哪种类型的区块链技术，你必须考虑以下两个关键因素：

(a) 网络的访问是否需要限制或无需权限，或者两者的组合？

(b) 该网络是在全球范围内还是在组织级别上运行？

在这些参数内，不同的区块链在可扩展性、交易速度、透明性和安全性方面提供了权衡。考虑所有参数后，你可以决定哪种类型的区块链技术最适合你的业务或项目。

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