区块链形态

区块链形态黄步添（butane@zju.edu.cn） 区块链技术本身有其独特性，应用场景丰富，现已发展出四种形态：公有链、私有链、联盟链、侧链。1公有链 比特币区块链即是一种典型的公有链。比特币的区

区块链形态

黄步添（butane@zju.edu.cn） 区块链技术本身有其独特性，应用场景丰富，现已发展出四种形态：公有链、私有链、联盟链、侧链。

1公有链 比特币区块链即是一种典型的公有链。比特币的区块链作为一种公开账本，具有人人皆可参与的特性。也就是说任何人都可以发起一笔交易，任何人也都可以参与验证交易，任何人也都可以同时读取区块链上的所有信息。不仅是比特币区块链，其他各类山寨币由于基本模仿了比特币的架构，以建立一种支付验证体系为目的，因此也基本都属于公有链的范畴。在以太坊创始人Vitalik Buterin（2015）的定义中，公有链的特性被定义为任何人都可参与到共识机制中的区块链组织架构，即任何人都可以参与到决定一个新的区块是否被加入到链上，不论是以工作量证明还是以股权证明的方式参与其中。

由于比特币区块链形成最早，同时比特币持有人、验证节点、矿工广泛分布于全球，因此在800多P 的全网算力支持下，比特币区块链即成为了所有公有链中最为强健、最为安全的代表。

公共区块链的优点可以归结为两点：

（1）保护用户，免受开发者的影响

在公共区块链中程序开发者无权干涉用户，所以区块链可以保护使用他们开发的程序的用户。从天真的角度来看，的确难以理解为何程序开发者会愿意放弃自己的权限。然而，较为超前的经济分析为此提供了两个理由：借用

Thomas Schelling的话语，妥协是一种力量。第一，如果你明确地选择做一些很难或者不可能的事情，其他人会更容易信任你并与您产生互动，因为他们自信那些事情不大可能发生在他们身上。第二，如果你是受人或其他外界因素的强迫，无法去做自己想做的事，你大可说句“即使我想，但我也没有权力去做”的话语作为谈判筹码，这样可以劝阻对方不去强迫你去做不情愿的事。程序开

发者们所面临的主要的压力或者说风险，主要是来自政府，所以说“审查阻力”，便是公共区块链最大的优势。

（2）网络效应

公共区块链是开放的，因此有可能被许多外界用户使用和产生一定的网络效应。举一个特定的例子，就拿域名托管来说吧。现在，如果A 想卖给B 一个域名，就有个需要待解决的风险问题：如果A 首先出售了域名，但B 可能还没给钱；或者如果B 给钱了，但A 还没出售域名。为解决这个问题，我们要设立中心化的托管中介，但须支付三到六个百分点的手续费。然而，如果我们在区块链上拥有一个域名系统，并使用这个区块链的货币，那么我们可建立交易费低至0的智能合约：A 向该系统出售域名，系统马上将域名出售给首先支付资金的人，而且因为这系统是建立在公共区块链上所以值得信任。但注意为了使交易过程更高效，要将来自完全不同行业的完全不同的资产寄放在同一公共数据库上——这在私有区块链上是不可能轻易做到的。同样的例子可以是土地登记和产权保险，但注意若想可交互操作，要使用能被公共区块链验证的私有区块链，这样可通过跨链完成交易。

2私有链

正是由于比特币区块链作为公用链具有一定的局限性，导致了当前大多数金融巨头所热衷的区块链技术研究并不以比特币区块链或者公有链为开发目标。然而虽然广泛被认为除了公有链以外的各种尝试均被称为私有链，但事实上私有链也被分为了两种细分类型，分别为联盟链或者半管制私有链，以及纯私有链或全管制私有链。

纯私有链则是整个区块链的共识机制、验证、读取等行为均被严格限制在一个范围以内，其作用与企业数据库管理、内部审计等相似，仅对特定主体内部开放，并不以任何形式对外公开。

私有区块链，相比于公共区块链，它有着许多优点：

（1）规则的改变

如果需要的话，运行着私有区块链的共同体或公司可以很容易地修改该区块链的规则，还原交易，修改余额等。在一些情况下，例如全国土地登记，这个功能是必要的; 但绝对不会存在着这样的系统，可以让“恐怖海盗罗伯茨”在一块清晰可见的土地上拥有合法所有权，所以试图建立一个不受政府控制的土地登记机构，在实践中是不会被政府本身承认的。当然，有人会说争辩说，可以在公共区块链上给政府留一个后门钥匙；当然有人会反驳说这种做法是小题大做，私有区块链的效率更高。关于私有区块链，我在后面会作介绍。

（2）验证者是公开的

因为验证是公开的，所以并不存在一些矿工出于共谋原因而致的51攻击风险。

（3）交易成本更便宜

交易只需被几个受信的高算力节点验证就可以了，而不是需要数万台笔记本的确认，因此交易成本会便宜。当下公共区块链的每个交易的费用超过0.01美元，这是个非常值得重视的问题，但也要注意，长远来看，随着可扩展的比特币技术的进步，它会有所改变，该技术有望将公共区块链的费用降低一到两个数量级，大致与高效的私有区块链系统差不多。

（4）节点可以很好地连接

节点互相可以很好地连接，故障可以迅速通过人工干预来修复，并允许使用共识算法减少区块时间，从而更快完成交易。公共区块链技术的进步，例如以太坊1.0概念和后来的权益证明机制，可让公共区块链达到“即时交易”的目标。但私有区块链仍是会更快，所以造成的延迟误差永远不会消失，正如光速并不遵循摩尔定律那样每两年翻一番。

（6）隐私

如果读取权限受到限制，这样私有区块链还可提供更好的隐私保护。

考虑到上述情况，私有区块链似乎看起来更适合为机构所用。然而，对于机构，公共区块链仍存在着很多价值，这就是公共区块链一直提倡的自由、中立和开放。

3联盟链 联盟链是指其共识过程受到预选节点控制的区块链。例如，不妨想象一个有15个金融机构组成的共同体，每个机构都运行着一个节点，而且为了使每个区块生效需要获得其中10个机构的确认(2/3确认) 。区块链或许允许每个人都可读取，或者只受限于参与者，或走混合型路线，例如区块的根哈希及其

API(应用程序接口) 对外公开，API 可允许外界用来作有限次数的查询和获取区块链状态的信息。这些区块链可视为“部分去中心化”。

联盟链的特点如下；

（1）采用多中心化，可以极大改善系统信任问题；

（2）可以联合有多公司的行业，对产业或国家的特定清算、结算用途有用，降低两地结算成本和时间，比现有的系统简单和效率更高；

（3）能够继承中心化的优点，易进行控制权限设定；

（4）具有更高的可扩展性。

总的来说，到目前为止很少有强调联盟链和完全私有链之间的区别，虽然强调的意义是很重要：前者结合了公共区块链的“低信任”和私有区块链的“单一高度信任”来提供了一种混合的模式，而后者可以更精确地描述为带有一定程度数字加密的可审计的传统中心化系统。然而，在某种程度上可有很好的理由将注意力放在联盟链上：完全私有的区块链的基础价值，除了加密认证这种重复性功能，而且没有理由去相信，这种认证的最佳形式，是包括一系列含有Merkle tree二叉树根哈希相连的数据包。

4侧链 侧链通过一种双向柳丁方式，允许资产从比特币主区块链移动到另一条区块链。这使用户能用他们已有的资产来使用创新的加密货币系统。

Blockstream 发布了全球第一个侧链项目，侧链是能够与其它侧链和比特币区块链互相操作的区块链，避免了流动不足、市场波动、碎片化、安全漏洞和与其它密码学货币相关的欺诈。

侧链是一个确认来自于其它区块链数据的区块链，使得比特币和其它资产能够在区块链之间进行转移，形成一个新的、开放的创新和开发平台。

侧链有如下特性：

（1）私密交易：目前，所有的比特币交易是完全公开的，尽管有些地方是匿名的。私密交易，正如其名称所暗示的，该功能仅允许交易的参与者（或他们指定的人）知道交易金额。因此而产生的交易体积会显著增大，但其包括一个可用于存储交易或其它元数据的“便签”字段，并且仍将小于诸如Zerocoin 。

（2）隔离目击者：当前，比特币交易签名算法比较复杂，并且存在缺陷，导致了一个被称之为交易延展性的问题。而隔离目击者功能将消除这一问题，改善比特币软件的效率，使得那些更显著的创新成为可能，如闪电网络。

（3）新的操作码：每一笔比特币交易，实际上是用脚本语言编写的一个程序。这些操作码，扩展了该语言的可能性，使得整个交易的新形式成为可能，例如彩票，支付给一个随机选择的收件人等。

（4）基础资产发行：允许侧链用户可以发行自己的全新资产，就像比特币本身，并可在可靠安全的区块链上进行，例如：代金券、优惠券、股票、债券等。