Blockchains vs cơ sở dữ liệu tập trung

Bốn điểm khác biệt chính giữa blockchain và cơ sở dữ liệu thông thường

Nếu bạn đã đọc các bài viết trước đây của tôi, bạn sẽ biết rằng blockchain đơn giản là loại cơ sở dữ liệu mới. Đó là, một cơ sở dữ liệu có thể được chia sẻ trực tiếp, theo nghĩa viết tắt, bởi một nhóm các bên không tin cậy, mà không yêu cầu quản trị viên trung tâm. Điều này trái ngược với cơ sở dữ liệu truyền thống (SQL hoặc NoSQL) được kiểm soát bởi một thực thể duy nhất, ngay cả khi một số loại kiến ​​trúc phân tán được sử dụng trong các bức tường của nó.

Gần đây tôi đã cho một cuộc nói chuyện về blockchains từ góc độ bảo mật thông tin, trong đó tôi kết luận rằng blockchains an toàn hơn cơ sở dữ liệu thông thường theo một số cách và kém an toàn hơn ở những khía cạnh khác. Cân nhắc việc vai trò chủ đạo rằng cơ sở dữ liệu tập trung đóng vai trò trong nền tảng công nghệ ngày nay, điều này khiến tôi suy nghĩ rộng hơn về sự cân bằng giữa hai công nghệ này. Thật vậy, bất cứ khi nào ai đó hỏi tôi nếu Đa chuỗi có thể được sử dụng cho một mục đích cụ thể, câu trả lời đầu tiên của tôi luôn là: "Bạn có thể làm điều đó với cơ sở dữ liệu thông thường không?" Trong nhiều trường hợp hơn bạn có thể nghĩ, câu trả lời là có, vì lý do đơn giản sau:

Nếu sự tin tưởng và mạnh mẽ không phải là một vấn đề, thì không có gì blockchain có thể làm được mà cơ sở dữ liệu thông thường không thể làm được.

Đây là một điểm mấu chốt mà có rất nhiều hiểu lầm. Về các loại dữ liệu có thể được lưu trữ và các giao dịch có thể được thực hiện trên dữ liệu đó, các blockchain không có gì mới. Và chỉ để rõ ràng, quan sát này cũng mở rộng đến "hợp đồng thông minh", mặc dù tên và hình ảnh gợi cảm của chúng. Hợp đồng thông minh không gì khác hơn là một đoạn mã máy tính chạy trên mọi nút trong một chuỗi khối - một công nghệ đã có tuổi đời hàng thập kỷ được gọi là thủ tục lưu trữ thực hiện tương tự đối với cơ sở dữ liệu tập trung. (Bạn cũng không thể sử dụng blockchain nếu mã này cần bắt đầu tương tác với thế giới bên ngoài.)

Sự thật về blockchain là, mặc dù chúng có một số ưu điểm, nhưng chúng cũng có mặt trái của chúng. Nói cách khác, giống như hầu hết các quyết định về công nghệ, sự lựa chọn giữa blockchain và cơ sở dữ liệu thông thường dẫn đến một loạt các đánh đổi. Nếu bạn bị mù bởi những lời quảng cáo cường điệu và làm chói tai bởi tiếng ồn, bạn không chắc sẽ đưa ra lựa chọn đó một cách khách quan. Vì vậy, tôi hy vọng hướng dẫn sau đây có thể giúp ích.

Disintermediation: Lợi ích của blockchains

Giá trị cốt lõi của blockchain là cho phép chia sẻ trực tiếp cơ sở dữ liệu qua các ranh giới của sự tin cậy mà không yêu cầu quản trị viên trung tâm. Điều này có thể thực hiện được vì các giao dịch blockchain chứa bằng chứng xác thực và bằng chứng ủy quyền của riêng chúng, thay vì yêu cầu một số logic ứng dụng tập trung để thực thi các ràng buộc đó. Do đó, các giao dịch có thể được xác minh và xử lý độc lập bởi nhiều “nút”, với blockchain hoạt động như một cơ chế đồng thuận để đảm bảo các nút đó luôn đồng bộ.

Tại sao lại có giá trị trong việc hủy trung gian này? Bởi vì mặc dù cơ sở dữ liệu chỉ là các bit và byte, nó cũng là một thứ hữu hình. Nội dung của cơ sở dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ và đĩa của một hệ thống máy tính cụ thể và bất kỳ ai có đủ quyền truy cập vào hệ thống đó đều có thể phá hủy hoặc làm hỏng dữ liệu bên trong. Kết quả là, thời điểm bạn giao dữ liệu của mình cho một cơ sở dữ liệu thông thường, bạn cũng trở nên phụ thuộc vào Nhân loại tổ chức mà cơ sở dữ liệu đó cư trú.

Giờ đây, thế giới tràn ngập các tổ chức đã giành được sự tin tưởng này - chính phủ và ngân hàng (hầu hết), các trường đại học, hiệp hội thương mại và thậm chí cả các công ty tư nhân như Google và Facebook. Trong hầu hết các trường hợp, đặc biệt là ở các nước phát triển, những thứ này hoạt động cực kỳ hiệu quả. Tôi tin rằng lá phiếu của tôi đã luôn được tính, chưa có ngân hàng nào đánh cắp tiền của tôi và tôi vẫn chưa tìm ra cách để trả điểm cao hơn. Vậy vấn đề là gì? Nếu một tổ chức kiểm soát một cơ sở dữ liệu quan trọng, tổ chức đó cũng cần một nhóm người và quy trình tại chỗ để ngăn cơ sở dữ liệu đó bị giả mạo. Mọi người cần tuyển dụng, các quy trình cần được thiết kế, và tất cả những điều này cần rất nhiều thời gian và tiền bạc.

Vì vậy, các blockchain cung cấp một cách để thay thế các tổ chức này bằng một cơ sở dữ liệu phân tán, bị khóa bằng mật mã thông minh. Giống như rất nhiều điều đã xảy ra trước đây, họ tận dụng khả năng ngày càng tăng của các hệ thống máy tính để cung cấp một phương pháp mới thay thế con người bằng mã. Và một khi nó được viết và gỡ lỗi, mã có xu hướng rẻ hơn rất nhiều.

Bảo mật: lợi thế cơ sở dữ liệu tập trung

Như tôi đã đề cập, mọi nút trong chuỗi khối đều xác minh và xử lý mọi giao dịch một cách độc lập. Một nút có thể làm điều này vì nó có khả năng hiển thị đầy đủ: (a) trạng thái hiện tại của cơ sở dữ liệu, (b) sửa đổi được yêu cầu bởi một giao dịch và (c) một chữ ký điện tử chứng minh nguồn gốc của giao dịch. Đây chắc chắn là một cách mới thông minh để kiến ​​trúc cơ sở dữ liệu và nó thực sự hoạt động. Vậy bắt đâu? Đối với nhiều ứng dụng, đặc biệt là tài chính, sự minh bạch đầy đủ mà mọi nút được hưởng là một kẻ giết người tuyệt đối.

Làm thế nào để các hệ thống được xây dựng trên cơ sở dữ liệu thông thường tránh được vấn đề này? Cũng giống như các blockchain, chúng hạn chế các giao dịch mà người dùng cụ thể có thể thực hiện, nhưng những hạn chế này được áp dụng trong một vị trí trung tâm. Do đó, nội dung cơ sở dữ liệu đầy đủ chỉ cần hiển thị tại vị trí đó, thay vì ở nhiều nút. Các yêu cầu đọc dữ liệu cũng đi qua cơ quan trung tâm này, cơ quan này có thể chấp nhận hoặc từ chối các yêu cầu đó khi thấy phù hợp. Nói cách khác, nếu một cơ sở dữ liệu thông thường được kiểm soát đọc và được kiểm soát ghi, một blockchain chỉ có thể được kiểm soát ghi.

Công bằng mà nói, nhiều chiến lược có sẵn để giảm thiểu vấn đề này. Những ý tưởng này bao gồm từ những ý tưởng đơn giản như giao dịch dưới nhiều địa chỉ chuỗi khối, đến các kỹ thuật mật mã nâng cao như giao dịch bí mật và bằng chứng không kiến ​​thức (hiện đang được phát triển). Tuy nhiên, càng nhiều thông tin bạn muốn ẩn trên blockchain, thì gánh nặng tính toán bạn phải trả để tạo và xác minh các giao dịch càng nặng. Và cho dù những kỹ thuật này phát triển như thế nào, chúng sẽ không bao giờ đánh bại phương pháp đơn giản và dễ hiểu là ẩn dữ liệu hoàn toàn.

Tính mạnh mẽ: blockchain lợi thế

Lợi ích thứ hai của cơ sở dữ liệu dựa trên blockchain là khả năng chịu lỗi cực cao, bắt nguồn từ khả năng dự phòng được tích hợp sẵn của chúng. Mọi nút xử lý mọi giao dịch, vì vậy không có nút riêng lẻ nào là quan trọng đối với toàn bộ cơ sở dữ liệu. Tương tự, các nút kết nối với nhau theo kiểu mạng ngang hàng dày đặc, vì vậy nhiều liên kết giao tiếp có thể bị lỗi trước khi mọi thứ tạm dừng. Blockchain đảm bảo rằng các nút bị hỏng luôn có thể bắt kịp các giao dịch mà họ đã bỏ lỡ.

Vì vậy, mặc dù đúng là cơ sở dữ liệu thông thường cung cấp nhiều kỹ thuật để nhân rộng, các blockchain đưa điều này lên một cấp độ hoàn toàn mới. Để bắt đầu, không cần cấu hình - chỉ cần kết nối một số nút blockchain với nhau và chúng tự động đồng bộ hóa. Ngoài ra, các nút có thể được thêm vào hoặc xóa tự do khỏi mạng mà không cần chuẩn bị hoặc gây hậu quả. Cuối cùng, người dùng bên ngoài có thể gửi các giao dịch của họ đến bất kỳ nút nào hoặc đến nhiều nút đồng thời và các giao dịch này truyền tự động và liền mạch cho mọi người khác.

Sự mạnh mẽ này làm thay đổi tính kinh tế của tính khả dụng của cơ sở dữ liệu. Với cơ sở dữ liệu thông thường, tính khả dụng cao đạt được thông qua sự kết hợp của cơ sở hạ tầng đắt tiền và khắc phục thảm họa. Cơ sở dữ liệu chính chạy trên phần cứng cao cấp được giám sát chặt chẽ để tìm các sự cố, với các giao dịch được sao chép sang hệ thống sao lưu ở một vị trí vật lý khác. Nếu cơ sở dữ liệu chính bị lỗi (ví dụ: do cắt điện hoặc do lỗi phần cứng nghiêm trọng), hoạt động sẽ tự động được chuyển sang bản sao lưu, trở thành cơ sở dữ liệu chính mới. Khi hệ thống bị lỗi được khắc phục, nó sẽ được xếp vào hàng để hoạt động như một bản sao lưu mới nếu và khi cần thiết. Mặc dù tất cả những điều này đều có thể làm được, nhưng nó đắt tiền và nổi tiếng là khó thực hiện đúng.

Thay vào đó, điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có 10 nút blockchain chạy ở các khu vực khác nhau trên thế giới, tất cả đều trên phần cứng hàng hóa? Các nút này sẽ được kết nối dày đặc với nhau, chia sẻ các giao dịch trên cơ sở ngang hàng và sử dụng một chuỗi khối để đảm bảo sự đồng thuận. Người dùng cuối tạo ra các giao dịch kết nối với (giả sử) 5 trong số các nút này, vì vậy sẽ không thành vấn đề nếu một vài liên kết giao tiếp bị hỏng. Và nếu một hoặc hai nút bị lỗi hoàn toàn vào bất kỳ ngày nào, không ai cảm thấy điều gì cả, bởi vì vẫn còn quá đủ các bản sao để tiếp tục. Khi nó xảy ra, sự kết hợp giữa các hệ thống chi phí thấp và dự phòng cao chính là cách Google đã xây dựng công cụ tìm kiếm của nó quá rẻ. Blockchains có thể làm điều tương tự đối với cơ sở dữ liệu.

Hiệu suất: lợi thế cơ sở dữ liệu tập trung

Blockchains sẽ luôn chậm hơn cơ sở dữ liệu tập trung. Nó không chỉ là hôm nay các blockchains chậm vì công nghệ mới và chưa được tối ưu hóa, nhưng đó là kết quả của thiên nhiên của chính các blockchains. Bạn thấy đấy, khi xử lý các giao dịch, một blockchain phải thực hiện tất cả những điều tương tự như một cơ sở dữ liệu thông thường, nhưng nó mang thêm ba gánh nặng:

1. Xác minh chữ ký. Mọi giao dịch blockchain phải được ký điện tử bằng cách sử dụng sơ đồ mật mã công khai-riêng tư, chẳng hạn như ECDSA. Điều này là cần thiết vì các giao dịch lan truyền giữa các nút theo kiểu ngang hàng, vì vậy nguồn của chúng không thể được chứng minh theo cách khác. Việc tạo và xác minh các chữ ký này rất phức tạp về mặt tính toán và tạo thành nút thắt cổ chai chính trong các sản phẩm như của chúng tôi. Ngược lại, trong cơ sở dữ liệu tập trung, một khi kết nối đã được thiết lập, không cần phải xác minh riêng từng yêu cầu gửi đến nó.
2. Cơ chế đồng thuận. Trong cơ sở dữ liệu phân tán, chẳng hạn như blockchain, cần phải nỗ lực để đảm bảo rằng các nút trong mạng đạt được sự đồng thuận. Tùy thuộc vào cơ chế đồng thuận được sử dụng, điều này có thể liên quan đến giao tiếp qua lại đáng kể và / hoặc xử lý các nhánh và các lần quay lại do hậu quả của chúng. Mặc dù đúng là các cơ sở dữ liệu tập trung cũng phải đối mặt với các giao dịch xung đột và bị hủy bỏ, nhưng các giao dịch này ít có khả năng xảy ra khi các giao dịch được xếp hàng đợi và xử lý ở một vị trí duy nhất.
3. Dư. Đây không phải là về hiệu suất của một nút riêng lẻ, mà là tổng số lượng tính toán mà một blockchain yêu cầu. Trong khi cơ sở dữ liệu tập trung xử lý các giao dịch một (hoặc hai lần), trong một chuỗi khối, chúng phải được xử lý độc lập bởi mọi nút trong mạng. Vì vậy, rất nhiều công việc đang được thực hiện cho cùng một kết quả cuối cùng.

Điểm mấu chốt

Đương nhiên, có những cách khác để so sánh giữa các blockchains và cơ sở dữ liệu thông thường. Chúng ta có thể nói về sự trưởng thành của codebase, sự hấp dẫn của nhà phát triển, độ rộng của hệ sinh thái và hơn thế nữa. Nhưng không có vấn đề nào trong số này vốn có đối với chính công nghệ. Vì vậy, khi nói đến một quyết định lâu dài về việc sử dụng một blockchain, câu hỏi cần đặt ra là: Điều gì quan trọng hơn đối với trường hợp sử dụng của tôi? Không trung gian và mạnh mẽ? Hay tính bảo mật và hiệu suất?

Khi được xem xét dưới góc độ đơn giản này, nhiều trường hợp sử dụng hiện đang được thảo luận không có ý nghĩa. Vấn đề lớn nhất có xu hướng là bảo mật. Những người tham gia trong thị trường cạnh tranh khốc liệt đương nhiên sẽ thích sự riêng tư của cơ sở dữ liệu tập trung hơn là tiết lộ các hoạt động của họ cho nhau. Điều này đặc biệt đúng nếu một bên trung tâm đáng tin cậy đã tồn tại và có thể cung cấp lãnh thổ trung lập mà cơ sở dữ liệu đó có thể cư trú. Mặc dù có thể có một số chi phí liên quan đến nhà cung cấp trung tâm này, nhưng điều này còn được chứng minh bởi giá trị của quyền riêng tư được giữ lại. Động lực duy nhất cho sự chuyển đổi sang các blockchain sẽ là quy định mới tích cực.

Tuy nhiên, các blockchains có các trường hợp sử dụng mạnh mẽ, trong đó tính năng không trung gian và tính mạnh mẽ quan trọng hơn tính bảo mật và hiệu suất. Tôi sẽ viết nhiều hơn về những điều này trong một bài đăng tiếp theo, nhưng những lĩnh vực hứa hẹn nhất mà chúng tôi đã thấy cho đến nay là: (a) đường mòn kiểm toán giữa các công ty, (b) theo dõi xuất xứ và (c) trọng lượng nhẹ hệ thống tài chính. Trong cả ba trường hợp, chúng tôi nhận thấy mọi người đang xây dựng trên MultiChain với quan điểm rõ ràng về việc triển khai, thay vì chỉ tò mò và thử nghiệm. Vì vậy, nếu bạn đang tìm cách để các blockchain có thể tăng giá trị thực sự cho doanh nghiệp của mình, thì chúng có thể là một nơi tốt để bắt đầu.

Xin vui lòng gửi bất kỳ ý kiến trên LinkedIn.