一文讀懂：企業應該如何選擇適合的區塊鏈框架？_BRI

作者 |  Daniel H?felmann, Philipp Sandner

本文旨在通過選擇合適的區塊鏈或分布式賬本技術（DLT）為決策者提供支持。對以太坊、Hyperledger Fabric、R3 Corda和 Quasar/Stellar在許可的環境下進行分析。根據性能、成本效率和安全標準等多方面對框架進行評估。

目的

人們常常將分布式賬本技術和區塊鏈中的術語混為一談。在本文中，研究了四種不同的分布式賬本技術的使用情況，來幫助公司去選擇正確的技術。四種分布式賬本技術分別是Corda, Hyperledger Fabric, 以太坊和不太流行的 Quasar。由于Quasar可以基于不同的框架，因此將它與Stellar相結合來考慮。

本文的目的在于通過分析不同體系中分布式賬本技術的優劣勢來幫助決策者選擇合適企業的技術。根據以下標準進行評估：易安裝性、效率和性能、成本效率、發布和更新速度、安全性和管理角度。

以下所作的解釋、分析和結論均為作者的觀點。

術語和框架

本文中，分布式賬本技術指的是理論上使許多或所有經濟參與者能夠同時完整地查看各種交易的所有系統。根據這個定義，區塊鏈只是分布式賬本技術的一種形式，除了以太坊之外，還可考慮Hyperledger Fabric, R3 Corda或 Quasar/Stellar等。

本文中假定所審查的分布式賬本技術都在允許的網絡環境中使用，即這個環境中大部分或所有參與者都被限制訪問系統。 

如果訪問系統受限并且受個人或有限數量參與者的控制，則不能假設其公鏈的屬性被保留下來。至少在區塊鏈的布局中，這些屬性是由彼此不信任并獨立加入系統因而不受控制的經濟參與者進行設計的。

根據系統的設置，必須對被許可系統進行審查，以確定哪些屬性可能被省略或受到威脅。從經濟角度來看，諸如傳統的“服務器-客戶”關系之類的體系是否更具有意義。

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另一方面，DLT系統的局限性也可能發揮用處。例如，如果子公司之間互不信任，它們可以使用DLT來建立信用基礎。這種解決方案還能在供應鏈管理中提供優勢。非政府組織、公共行政部門和其他機構可以明智地選擇許可系統，并造福公眾。這取決于具體設計的限制、控制和上述所有指導機制。

不同DLT的比較

以太坊——綜合性的區塊鏈

以太坊已經發展為一種無需許可的公鏈，其中每個智能合約都可以通過與DApps的連接進行編程。為此，區塊鏈上提供了一個虛擬機（VM），用于支付根據執行編程代碼所需的費用。

以太坊最常用的編程語言是Solidity。有了Solidity，智能合約可以在以太坊上編寫和執行。這種編程語言基于c++、python和JavaScript，并在以太坊虛擬機(EVM)上實現。Solidity主要優點在于它的可理解性和操作簡單。

此外，以太坊智能合約還可以運用Go語言編寫。然而，用Go編寫的程序不能直接在虛擬機上實現。程序員需要編寫編譯器才能將智能合約從Go語言轉為EVM使用的字節代碼。

在以太坊無需許可的開放式網絡，任何開發人員都可以創建應用程序并與區塊鏈交互。DApps的用戶也可以訪問區塊鏈。其他玩家都是礦工負責打包交易記錄，其他節點會同步所有區塊(里面若干交易集合)并驗證交易。

Hyperledger Fabric——Linux基金會的框架

Hyperledger Fabric是Linux基金會的區塊鏈框架。在“Hyperledger”項目中聚集了Linux基金會中的幾個DLT基礎設施和項目。

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Hyperledger Fabric以下簡稱“Fabric”，是一種訪問受限的賬簿。Fabric的結構基于多個彼此操作獨立的賬本。然而，有一個地址系統允許查看分類賬交易，還可以處理另一個分類賬的交易和智能合約。Fabric提供一個可擴展和模塊化的結構體系，可以運用于不同領域，因此它獨立于特定的應用領域。

Fabric中的程序最初被稱為chaincode。如今“智能合約”這個術語也在本文中使用。Fabric支持用Go和Java編寫chaincodes。而chainodes最終在Docker容器中運行。

Fabric的訪問限制以及驗證和非驗證節點由網絡操作員定義。網絡操作員可以將不同的訪問權限分配給用戶，以便在網絡內執行必要的交易。

Fabric的受限屬性源于用戶對隱私的要求。然而，對隱私的限制并不適用于監管機構。監管機構可能進行識別和驗證。比如，身份加密可以對參與者隱藏身份，但卻可以被監管機構查看。

Fabric在進行交易之前需要一個密碼憑證，該憑證包括用戶的機密數據并且需要在網絡上注冊。通過每個ID，協議可以生成安全密鑰使得用戶在網絡上進行交易。該協議還能隱藏交易合伙人的身份來保證網絡隱私。

在Fabric中，通過加密交易來實現內容的機密性，因此只有相關人員才能解密和執行它們。Fabric還提供了一個帶有“通道”的解決方案：某些用戶在只有經過授權用戶才能訪問的子網絡中進行通信交流。此外，由一個或多個智能合約實現的業務邏輯也可以采用加密方式進行保護（在股東要求保密的情況下），以便在特定時間點加載和解密業務邏輯。

R3 Corda——金融業的“區塊鏈”

Corda是R3推出的一款全球分布式賬本平臺，所有參與其中的經濟行為者都相互作用。它使各方能夠安全、一致、可靠、私下和有約束力地記錄和管理彼此之間的協議。“全球”在賬本中意味著每個參與者只能看到影響他們的數據。分布式賬本可以以不同的方式進行組合。與Fabric和以太坊不同的是，Corda是專門為金融業開發的。

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Corda中的代碼是用Kotlin編寫的，而Kotlin是一種基于JVM和JavaScript的JetBeans編程語言。Kotlin具有很高的集成級別，允許JVM使用任何相關的編程范例。

財務協議的記錄和處理涉及三個主要方面：

首先，系統管理的記錄只提供給那些對資產和協議擁有合法權益的參與者——類似于Fabirc的“通道”解決方案。

其次，由系統管理的執行協議是由計算機代碼來描述的，該代碼明確地引用橫向法律條文并確保協議的合法性。

最后，系統的某些部分必須是開放的（開放的源代碼、開放的開發流程和開放的技術行業標準），以便被金融界廣泛接受。

Corda的模塊化和互操作性還能使許多公司將現有如數據庫等系統集成到Corda網絡中。

Quasar/Stellar——聯盟鏈現金系統

Quasar是一個受到限制、基于DLT規則且具有集成規則的電子POS系統。這些規則的設立是為了遵守法律和監管準則。Quasar能在企業、個人和物聯網設備之間進行即時和不可逆轉的數字支付。Quasar是基于Quantoz公司的“多用途錢包輸出模型”而開發的，可以用于許多應用程序，諸如擴展用于金融服務的保留系統。

Quasar使用的代碼是用C++編寫而成的。使用開放標準和所有設備都能自由連接的分布式節點系統能夠讓每位開發人員在Quasar上開發新的支付應用程序。

第三方錢包、工具、設備和服務的集成迅速提高了開發人員和用戶的接受程度。第三方開發是通過開放API集成的，為系統操作人員提供了快速開發新產品的方法。

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Quasar被設計成一個擁有多個位置的服務器（節點）網絡，以分布式賬本形式運行Stellar。這個分類賬記錄了系統中的每一項活動。“白名單實體”(例如參與的銀行)可以操作節點。這些節點相互通信來驗證交易并同步分類賬。分類賬將貨幣記錄為系統操作員（例如發行機構或銀行）發行的信譽。這個系統操作員充當傳統銀行賬戶和Quasar網絡之間的橋梁。

分析

本文選擇了以下六個類別對四個DLTs進行分析：易安裝性、效率和性能、成本效率、發布和更新速度、安全性和管理角度。

這些類別包含了38項標準。根據這些標準對四個DLTs進行審查，并按五個步驟對其進行評分，從“陰性”到“中性”再到“陽性”。下表（表1）僅包含使用擴展光尺的標準和評價。

對于安裝用戶（參見表1），以太坊提供了關于Github的大量fork和docker文檔，這使得有經驗的開發人員可以非常輕松地完成安裝。Fabric應該和Corda一樣，但在分析時發現Fabric似乎沒有什么進展，尤其在提交代碼方面。

Corda在Github上是只有少量文檔。它聲明代碼不應該自動更改。反之，為了維護平臺質量，應該以提案形式提交變更建議。

Quasar沒有公開的文檔或者不能查看或檢查公共文檔。另一方面，Stellar在Stellar 基金會網站和Github上有著良好的描述，所以這些文檔標準被認為是中立的。

Fabric在模塊性能方面得分特別高。Fabric只是11個超級賬本項目中的一個。其他模塊有類似“Burrow”這樣的解決方案，旨在實現基于以太網的智能合約或者“Indy”。“Indy”是專注于解決數字身份的超級賬本。

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在Fabric中，從一開始就追求模塊結構的設計目標，因此很多功能層級是分開的。

當考慮效率和性能時（參見表2），值得注意的是在有限的設置，甚至受公司控制情況下，諸如證明算法等配置可以進行調整。盡管已經盡可能考慮到這一點，但也考慮到協商一致程序所需的基本時間。在這過程中需要指出的是以太坊很早就考慮過縮短區塊鏈上必要的數據，并且也實現了這個想法。

在這點上，Quasar/Stellar、Corda和Fabric與以太坊不相上下。以太坊可能只在交易量方面略遜一籌。在帶有工作證明的標準配置中，交易數量會自然受到限制，而且這些限制也可能出現在其他配置中。Quasar/Stellar、Corda和Fabric在此處數值較高，然而，Corda和Fabric只在基于研究的有利選擇測試中記錄了這些值，并且由各自制造商/協會進行記錄。第三方無法對所有三個系統進行高交易量的審計或確認。在這方面，Quasar/Stellar，Corda和Fabric的值不能被確定為陽性。

就交易費用而言（參見表3），所有DLTs都表現得非常積極，因為這些費用可以自由配置。而在以太坊和Fabric上維護應用程序的成本比較高。在這兩種情況下，你可以從大量外部開發者中進行選擇，這對定價有著積極影響。然而，對于Corda和Quasar/Stellar來說還不清楚具有相關經驗的外部開發者市場究竟有多成熟。

以太坊的發布和更新速度（參見表4）清楚地表明以太坊擁有最多的開發人員、最高水平的第三方審查和最大的社區。不過，Quasar/Stellar、Corda和Fabric在可升級性方面得分較高，因為它們安裝和更新比以太坊更加容易。

在安全方面，以太坊由于它現有的公開系統（參見表5）使它在恢復程度方面優于其他系統。由于公開源代碼，公鏈不斷受到第三方攻擊，特別是市值在數十億美元左右的公鏈。因此，像Quasar/Stellar這樣的非公開可訪問系統在安全方面沒有相同的恢復力。數據保護的各個方面——尤其是《一般數據保護條例》（GDPR）中包含的那些方面——對于所有被調查的DLTs尚不清楚。不對稱加密的密鑰（私鑰/公鑰）和哈希是否能代表個人數據還沒有得到最終確認。如果將來出現這種情況，非對稱加密的使用將受到根本性挑戰。每個應用程序的開發人員/架構師的主要責任是確保應用程序遵循適用的隱私政策。

在管理方面（參見表6），Quasar/Stellar，Fabric和Corda都優于以太坊。這主要是因為這三個系統本身是為業務基礎設施而設計的，因此它們的結構體系有更好的互操作性和特性，比如可測試性和日志記錄。然而，這些特性也可以通過許可的區塊鏈適應性集成到以太坊中。

結論

目前，以太坊是使用虛擬機最廣泛的區塊鏈并且其DLT擁有全世界最多的開發者、智能合約和應用程序。因此，以太坊提供了迄今為止最多的文件和來自第三方的評判。

在以太坊上，一些智能合約和它們的外包庫在過去有明顯的安全漏洞。盡管這些黑客行為并不會影響區塊鏈本身，但這表明區塊鏈的復雜性會讓很多以太坊開發人員不知所措。

不過，總體而言，以太坊似乎在短期和中期提供了最高的投資安全性；以太坊是開放源代碼的，擁有龐大的社區，同時還遍布全球。因此，在自我控制或聯合控制的以太坊上對重要商業流程的投資具有長期使用的最大可能性。然而，根據應用程序的不同，應該注意性能因素，即每秒數據量。

進一步看，Fabric、Corda和Quasar/Stellar目前被認為在同一起跑線上。Fabric最突出的一個特點是Linux基金會在開發和維護大型復雜開源項目方面的經驗。今天，幾乎所有相關的互聯網服務提供商都使用Linux服務器，而不使用微軟或其他提供商的服務器，這強有力地證明了它的能力。對于Stellar/Quasar進行評價比較困難。一方面，評價Stellar/Quasar與評價Corda和Fabric略有不同。另一方面，在本文里有些觀點不能客觀和結論性地提出。這既與系統組合的數據情況有關，又與迄今為止缺少測試環境之外的性能文檔有關。

這表明選擇專有供應商的最大缺點，即只有這個供應商可以驗證問題并維護和發展整個技術。由于Quasar的基礎技術——Stellar只在公開情況下允許使用，所以在Fabric和Corda層級看不到它。

對于許可的DLT解決方案而言最大的挑戰是可能損失所有重要屬性，尤其是屬于公鏈的屬性：歷史的不變性。應對許多如DoS攻擊、女巫攻擊、拜占庭容錯等固有挑戰。然而，在一個系統中，這些屬性的實際損失或保留只可能發生在具體并詳盡的個案中。事實上，這些屬性并不是為公鏈自動提供的，而是在個案分析中進行檢查。

如果失去了基本屬性，就會出現這樣的問題：為什么不使用精心設計和充分經過技術測試的解決方案呢？這可能是一個具有經過深思熟慮的角色/正確原則的中央控制平臺，具有更低的成本和更好的開發人員和系統架構師，并且對組織結構有更好的全面理解。

因此，對具體和詳細描述的目標系統的考慮是個特例，只有在各個相關方面都掌握的情況下才有可能做到。此外，我還建議觀察企業以太坊聯盟和R3區塊鏈聯盟的未來發展，以及Hyperledger Fabric和Quasar/Stellar的具體使用案例，并在決策過程中加以考慮。

Daniel H?felmann, Philipp Sandner   作者

Zoe Zhou   翻譯

Roy Wang   編輯

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