基于区块链技术的数据库应用平台ChainSQL介绍_技术

区块链是分布式的、去中心化存储的一种链式数据结构。它是一个分布式的帐本，所有的记录由多个节点共同完成，每个节点都有完整的帐本。区块链本身具有的最显著的特征是：分布式、去中心化、信息不可篡改。

数据库是按照一定数据结构来组织、存储和管理数据的建立在计算机存储设备上的仓库。数据库的特性有：减少数据的冗余度、数据的独立性、数据实现集中控制。

区块链从本质上来讲也是一个数据库，是一个去中心化的数据库。但是对数据的查找速度、数据格式化处理方面有天生的不足。

本文将结合区块链与传统数据库，设计一种全新的基于区块链技术的数据库应用平台，该技术不仅具有区块链的分布式、去中心化、可审计的特性，同时兼备传统数据库的快速查询、数据结构优美的特性。两者的结合使得数据库的恢复变得快速、数据可靠性得到质的飞跃。

设计原理

区块链上所存储的数据，我们统一称为交易。

在本设计中，把对数据库 *** 作的每一条指令都记录到一条交易中，即一个交易对应一个数据库 *** 作，区块链网络会以交易的形式记录下所有对数据库的 *** 作。

对于配置了数据库的区块链节点，在区块链网络记录交易的同时会完成对数据库的 *** 作。对于未配置数据库的网络结点，交易只会记录到本节点的区块中。

已经配置数据库的节点，可以通过配置从区块链网络上的第一个区块开始搜索，去获取数据库表对应的交易，根据这些交易去再次执行数据库 *** 作，从而生成对应的表，获得与其它区块链网络节点一致的数据库表内容。

设计方案

· 区块链网络的选择：

最常见的区块链网络就是BitCoin网络，但是BitCoin网络在实际应用中有两个缺点：

1. 速度慢：一笔交易被全网验证通过需要大约10分钟的时间，真正得到安全地确认需要大约一个小时。

2. 区块的生成需要矿工来完成，这个过程要经过大量的计算，对资源浪费比较严重。作为改进，Ripple的出现解决了BitCoin网络存在的不足，Ripple网络通过自己独有的UNL方案的引入，使得Ripple网络的节点能有效地验证自己收到消息的真伪，不需要经过大量的计算即可生成区块，其每一条交易从发出去验证只需要3-8秒。

基于Ripple与BitCoin的对比，我们选择Ripple作为本系统的区块链网络。

· 整体结构及流程

ChainSQL的实现主要分成三个部分：

区块链网络：各个节点N构成Ripple网络，完成区块链网络的架设。

普通数据库：在需要生成数据库表的节点对数据库进行配置。

客户端：可选择自己创建一个区块链节点接入网络，然后向这个节点发送数据，如图1中C2。也可以直接向网络发送交易，如图1中C1。

我们先架设区块链网络，这时已经可以向网络发送数据库 *** 作的交易了，不需要配置任何的数据库，如图1中C1。

客户需要查看网络上的数据库表或者想真实看到传统意义上的数据库表时，需要在本地创建一个区块链节点NC2，连入网络，同时在NC2配置数据库DB，这时发往区块链上的数据库 *** 作就会实时地在DB中反应出来，如图1中C2。

客户不想对表进行 *** 作，仅想查看其它客户创建的表时，需要在本地创建一个区块链节点NC1，同时在NC1配置数据库，在配置文件中设置需要同步的数据库表名与所属用户，即可得到对应的数据库表。

· 具体设计

1. API接口的提供：

在区块链的应用层提供API接口供用户调用，用户向区块链发出交易命令就像 *** 作数据库一样。

2. 先入库再共识：

基于区块链的应用有个基本的做法就是交易要先经过区块链网络进行共识，然后交易才能知道是否有效。我们在处理时：在一定条件下，先由本地节点验证交易，然后写入数据库，数据库写入成功后，再发到区块链网络上进行共识。如果共识不能通过，则回滚数据库 *** 作。这样的设计以便于用户快速地得知自己SQL语句执行的结果。

如果节点已经配置了数据库及对应的表。区块链网络在接收到数据库 *** 作交易的数据时，会直接传导到对应的数据库进行数据库 *** 作，这样就实时反应用户对数据库的 *** 作。