區(qū)塊鏈（Blockchain），或者說分布式賬本（DLT， Distributed Ledger Technology）最早是起源于比特幣的一個重要概念，其本質上是一個去中心化的數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈系統(tǒng)能夠大幅度降低成本，減少風險和管理成本，提升流動性，增加創(chuàng)新產(chǎn)品和服務的機會?？梢哉f，和大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能一樣，區(qū)塊鏈是未來十年中舉足輕重的技術。

　　從筆者的角度來看，區(qū)塊鏈在未來最大的價值并不是在虛擬貨幣這個領域，而是用以取代原先需要中間人和第三方驗證的系統(tǒng)中，以對于數(shù)字系統(tǒng)的信任來取代對于人的信任的領域。

　　《程序員》已經(jīng)多次講述過區(qū)塊鏈領域的概念，在此不復贅言。

　　區(qū)塊鏈系統(tǒng)和CAP、ACID和BASE

　　為什么我們說區(qū)塊鏈系統(tǒng)其實是一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)？

　　ACID

　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫都滿足ACID原則。我們首先來看一個“事務”（transaction）的概念。事務是一個操作序列，是一個不可分割的基本工作單位。在一個傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）中，事務應該具有四個特性：

　　原子性（Atomicity）

　　一致性（Consistency）

　　隔離性（Isolation）

　　持久性（Durability）

　　取這四個英文單詞的首字母縮寫，我們得到的是ACID。

　　原子性指事務是一個不可分割的最基本工作單位，事務中的操作要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行；一致性是指數(shù)據(jù)庫的完整性約束不會被任何事務的發(fā)生破壞，也就是說數(shù)據(jù)庫的事務不能破壞數(shù)據(jù)的完整性；隔離性是說多個事務并發(fā)訪問時，事務之間是被隔離開的，一個事務不應該影響其他事務的運行效果；持久性則意味著在事務完成以后，該事務所對數(shù)據(jù)庫做的更改便被永久保存在數(shù)據(jù)庫之中，即使系統(tǒng)本身發(fā)生了事故也不會更改。

　　從ACID的四個特性來看，我們發(fā)現(xiàn)其實比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng)幾乎具有這些特點：

　　一個區(qū)塊要么被全部記錄進入?yún)^(qū)塊鏈，要么不被認可，不可能有中間狀態(tài)；

　　一個區(qū)塊在加入?yún)^(qū)塊鏈之后，原本區(qū)塊鏈的系統(tǒng)依然保持完整性；

　　每次只有一個區(qū)塊可以被加入到區(qū)塊鏈中，所以隔離性是當然的；

　　而在區(qū)塊被寫入鏈條之后，新的區(qū)塊鏈會被復制到所有的區(qū)塊鏈節(jié)點上，被永久保存。

　　在區(qū)塊鏈系統(tǒng)上有一個特殊情況，如果兩個不同的節(jié)點差不多同時申請挖幣的獎勵，那么它們中會有一個節(jié)點計算出的區(qū)塊在最終會被拋棄，因而ACID特性中的D（持久性）其實是不滿足的。

　　BASE

　　因為區(qū)塊鏈節(jié)點處于地球各處，而這些節(jié)點又是由不同用戶維護的，所以其實我們并不能保證每次訪問區(qū)塊鏈的系統(tǒng)時都能獲取到數(shù)據(jù)，而這恰恰又對應了互聯(lián)網(wǎng)時代分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一個特性，可以稱之為為BASE。BASE是一個很怪異的詞語的縮寫：Basically Available，Soft-state，Eventual Consistency（基本上是可訪問的、軟狀態(tài)、最終一致性）。

　　在BASE理念中，基本可用是指系統(tǒng)在出現(xiàn)不可預知的故障時，允許損失部分可用性；軟狀態(tài)是指允許系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存在中間狀態(tài)，不過該中間狀態(tài)的存在并不會影響系統(tǒng)的整體可用性；最終一致性指的是所有的數(shù)據(jù)副本，在經(jīng)過一段時間的同步之后，最終都能夠達到一致。

　　和ACID概念的強一致性相比，BASE理念面向的是可擴展的分布式系統(tǒng)，BASE通過犧牲強一致性來獲得可用性，并允許數(shù)據(jù)在一段時間內是不一致的。不過兩者的共同點是最終會達到一致狀態(tài)。我們可以認為區(qū)塊鏈系統(tǒng)符合分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)的BASE理念。

　　CAP

　　我們再來看區(qū)塊鏈系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)上的CAP理論之間的關系。在分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，有三種重要的屬性，分別是：

　　一致性（Consistency）：數(shù)據(jù)一致性，任何一個讀操作總是能讀取到之前完成的寫操作結果，也就是在分布式環(huán)境中，多點的數(shù)據(jù)是一致的。

　　可用性（Availability）：好的響應性能，每一個操作總是能夠在確定的時間內返回，也就是系統(tǒng)隨時都是可用的。

　　分區(qū)容忍性（Tolerance of network Partition）：可靠性，在出現(xiàn)網(wǎng)絡分區(qū)（比如斷網(wǎng)）的情況下，分離的系統(tǒng)也能正常運行。

　　CAP原理解釋了關于這三種屬性的關系。CAP原理的意思是：一個分布式系統(tǒng)不能同時滿足一致性、可用性和分區(qū)容錯性這三個需求，最多只能同時滿足兩個。CAP原理是由美Berkerly的Brewer教授提出。