问题

对于区块链是分布式数据库的说法,有疑惑,区块链不支持常规数据库的检索的吧?

回答
这确实是一个非常好的问题,而且很多人都会有这样的疑问。区块链确实不是传统意义上的分布式数据库,尤其是在“检索”这个层面,两者之间存在着巨大的差异。

我们先来捋清楚几个概念:

分布式数据库 (Distributed Database): 想象一下,你有一个巨大的数据库,里面装着成千上万条记录。为了让访问更快,或者为了容错,你把这个数据库的数据分散存储在多台计算机上,这些计算机可能分布在不同的地理位置。这些计算机协同工作,就像一个整体一样。用户向这个分布式数据库发出查询请求,系统会找到合适的数据,然后把结果返回给你。关键在于,它仍然遵循数据库的基本原理:数据是为方便查找和管理而组织的。

区块链 (Blockchain): 区块链更像是一个分布式、不可篡改的记账本。它将交易(或者其他类型的数据)打包成一个个“区块”,然后将这些区块按照时间顺序,通过加密技术链接起来,形成一条“链”。链上的每个区块都包含前一个区块的哈希值,这使得任何对过去区块的篡改都会导致后续所有区块的哈希值失效,从而被轻易发现。

那么,为什么说区块链“不是”常规分布式数据库,尤其是在检索方面?

检索能力的根本性差异

1. 数据组织方式:
传统数据库: 数据是结构化的,通常按照表、行、列的形式组织。这使得数据库可以使用索引(比如Btree索引)来快速定位和检索特定数据。例如,你可以很容易地执行 `SELECT FROM users WHERE age > 30;`,数据库会利用索引在毫秒级别找到所有年龄大于30的用户。
区块链: 数据是以区块的形式线性存储的。虽然区块链包含交易,但这些交易并没有被组织成便于快速检索的结构。要找到特定的交易,你通常需要遍历链上的数据,或者依赖于专门的区块链浏览器或索引服务。想象一下,你要在一本书里找所有提到“苹果”的句子,你可能需要一页一页地翻,除非这本书有一个非常详细的目录或者索引,告诉你“苹果”出现在哪些章节。区块链本质上就是一本厚厚的、按时间顺序排列的账本。

2. 查询的本质:
传统数据库: 查询是面向数据的,你的目标是获取满足特定条件的数据。你可以进行复杂的JOIN、聚合、过滤等操作。
区块链: 查询的本质更多是验证和读取。你主要关心的是链上某个地址有多少余额、某个交易是否被确认、某个智能合约的状态如何。虽然你可以获取这些信息,但直接对区块链网络发起复杂数据查询(例如:“找出所有在过去一年内,与地址A进行过三次以上交易,并且交易金额都超过100的地址”)是非常低效的,甚至在许多公链上是不支持的。

3. 效率和性能:
传统数据库: 经过数十年的发展,数据库的查询优化技术非常成熟,能够处理海量数据的快速检索。
区块链: 由于其分布式共识机制(如工作量证明、权益证明)的需要,以及为了保证不可篡改性,区块链的写入(添加新区块)过程本身就相对耗时。在这种结构下,对链上数据进行高效、实时的复杂检索,就变得非常困难。

为什么会有“分布式数据库”的说法?

尽管如此,人们还是会用“分布式数据库”来类比区块链,这主要有以下几个原因:

1. 数据分布存储: 区块链的数据确实是分布在网络中的各个节点上的。每个节点都可能拥有完整的账本副本(或部分副本)。这使得数据具有冗余性,提高了可用性和抗单点故障能力。
2. 去中心化(或部分去中心化): 与传统的集中式数据库不同,区块链不需要一个中心化的权威机构来管理数据。数据的维护和更新是由网络中的多个节点共同完成的,这在一定程度上实现了数据的“分布式”管理。
3. 数据一致性: 通过共识机制,区块链上的所有节点最终会达成对账本状态的一致性。这是分布式系统的一个重要目标。

如何在区块链上进行“检索”?

既然区块链本身不擅长直接检索,那么我们是怎么获取链上信息的呢?这背后依赖于一些“辅助”工具和服务:

1. 区块链浏览器 (Block Explorer): 这是最常见的检索方式。例如Etherscan(以太坊)、Blockchain.com(比特币)。它们会连接到区块链网络,获取区块和交易数据,然后将这些数据存储在自己的优化过的数据库中。用户通过区块链浏览器进行搜索,实际上是在查询这些辅助数据库,而不是直接查询区块链网络。这些辅助数据库通常会对数据进行索引,以支持快速检索。
2. 节点API (Node APIs): 你可以直接运行一个区块链节点(如Geth for Ethereum, Bitcoin Core for Bitcoin),并通过其提供的API(JSONRPC等)与节点交互。节点可以查询其本地存储的区块链数据。但直接通过API进行复杂查询仍然效率不高,更适合获取特定区块、交易或账户状态。
3. 索引服务 (Indexing Services): 专门的第三方服务(如The Graph、Dune Analytics)会运行索引器,它们会监听区块链上的事件,并将数据提取、转换后存储在高性能的数据库中(通常是PostgreSQL、Elasticsearch等)。开发者可以通过这些服务构建复杂的查询,获取需要的数据。这又回到了“辅助数据库”的概念。

总结

所以,笼统地说区块链是“分布式数据库”是有一定道理的,因为数据是分布存储、去中心化管理且有共识一致性。但从实际的“检索”功能和效率来看,区块链与传统分布式数据库有着本质的区别。区块链更像是一个高度安全、透明、防篡改的“价值流转记录系统”,而不是一个可以让你随心所欲进行复杂数据分析的“数据仓库”。

如果你需要频繁、复杂地查询区块链上的数据,你通常需要依赖于专门的索引服务或区块链浏览器,它们背后是为你优化过的、非区块链本身的数据存储和查询系统。这就像你在一本厚厚的历史档案里找一个特定年代的某个官员的记录,区块链就是那个档案库,而区块链浏览器和索引服务就是帮你整理好档案、制作了详细目录和索引的图书馆员。

网友意见

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首先,比特币只是区块链的一个应用,本身不是为数据库所设计的,而区块链有真正的数据库项目支持SQL查询。其次,中心化的数据库和去中心化的数据库解决的痛点不一样,不能混为一谈。


我们现在的数据库,无论是SQL这样的关系数据库还是MongoDB这样的NoSQL,本质上都是中心化的。中心化的数据库解决的痛点是速度和带宽,可以以较高的速度增、删、读和写。

现代数据库也有号称分布式储存的,但是这种所谓“分布式储存”只是在服务器集群意义上的分布,比如冗余设定,备份恢复,乃至于流量均衡,但是归根结底,现代数据库——哪怕分布在全世界的各个角落,它们依然是统一储存和管理的。


解决了速度和带宽的痛点,随之而来的新痛点就是数据的安全和隐私问题。典型的例子比如百度网盘,很多人传的文件,如果不符合网盘的规章制度,不打招呼就会被删除掉。这其实意味着,当你把数据上传到数据中心的那一刻,这个数据就不是完全归你所支配了,数据中心有能力查看、删除、修改你的数据。


再完备的法律,也杜绝不了数据中心自己的道德风险,比如说如果数据中心个别员工有心捣乱,总是可以让你的数据置于危险之中,这本质上是因为数据的所有者和储存者分离所造成的。去中心化的数据库,也就是区块链数据库,在保持所有者和储存者分离的前提下,解决了所有权和隐私这个痛点的,而反过来牺牲的则是速度和效率。

拿前段时间比较火的某号称“天王级”的,以蓝色的英文作为开头的数据储存项目作为例子,号称要做区块链时代的Oracle。这个项目其实就做了一个支持SQL查询的区块链。虽然区块链本身不支持删除,但是在数据库的层面,我们可以通过智能合约来模拟出删除的操作——也就是尽管数据依然真实存在,但是没有人再能够读取这个数据了。


从速度上看,区块链数据库不可能比中心化数据库更快——因为文件的储存是去中心化的,牵扯到一个搜寻、分配和重组的问题,需要的冗余也更多;但是这个数据库有什么好处呢? 其实和比特币有点像。


比特币和银行存款的区别在于,银行存款只是银行对你的负债,是不是能取出来,取决于银行本身的信用,也取决于国家的法律法规。银行或者国家可以根据某些条款冻结账户,这样即便这笔钱是你的,但是你也取不出来;但是比特币是数字资产——这一点美国的证券委员会说的很对,比特币不是证券而是资产,在你的钱包地址有记录那就是你的;你愿意给谁就给谁,愿意留着就留着,没有第三方能够干涉你对比特币的所有权——或者说帐目记录。


区块链数据库也是如此,只有上传数据的人能掌握打开该数据库的密钥,而因为数据是去中心化分片加密储存的,所以无论是项目的开发者,还是储存你数据片段的不知名的节点,都不知道你上传的是什么,读取的是什么。以速度和效率为代价,区块链数据库能做到的是自己的数据自己所有。


区块链数据库当然也面临着一些法律法规方面的风险,比如说有人上传一些反人类的视频在区块链上交易怎么办?对于携带着非法内容的被“污染”的区块链,因为其内容无法删除,是不是要全面禁止?这些都是今后需要面临和解决的问题。

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