作者丨节点资本

来源丨节点资本

本报告主要对比分析传统数据库与去中心化数据库的现状与痛点，阐述目前上市公司的基本信息及对典型案例进行对比，进而得出去中心化数据库的投资逻辑及行业前景。

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作者

DAOONE研究中心——万道评级 Wendy，朱莉白，史雅宁，Max，小玛，Tanya，BlingBling，Kobe

Unity高校金融圈 蔡颖，高若云，李晓晴

节点研究中心 赵越 郎瀚威

支持机构

金色财经 Blockmastermail

1 传统数据库的现状与痛点

1.1数据库定义及发展

数据库是一个存放数据的仓库，这个仓库是按照一定的数据结构来组织、存储，用户可以通过数据库提供的多种方式来管理数据库里的数据。

数据库的发展最早可以追溯到20世纪60年代。按照早期数据库理论，比较流行的数据库模型有三种，分别为层次式数据库、网络式数据库和关系型数据库。而当今的互联网中，最常用的数据库模型主要是两种，即关系型数据库和非关系型数据库。数据库类型对比具体如下表所示：

1.2传统数据库的市场需求

近年来，随着我国信息化的深入发展，数据库软件市场规模快速增长。根据智研咨询发布的报告指出，2015年我国数据库软件市场规模为85.37亿元，2016年我国数据库软件市场规模增长至101.45亿元（如下图）。

其中Oracle数据库占比超过40%，国产数据库软件主要有南大通（2.3%）、人大金仓等。同时，据国家发改委数据统计显示，2017年上半年全国企业个数累计达到34339个，假设其中有80%需要购买数据库软件，则近2.7万家企业对数据库软件有需求。

1.3 传统数据库的痛点

尽管传统数据库具有查询迅速、数据结构化、数据的冗余度小和共享性好等优势，但其本身的架构、认证与控制方式依然存在诸多风险和隐患：

1）架构风险

传统数据库使用客户端-服务器端架构。数据存储在中心化的服务器上，一旦服务器机房遇到断电、硬件设备故障，会出现数据库无法访问的问题。尽管发展出分布式数据库技术，能一定程度规避上述问题，但其抗风险能力仍不及区块链数据库。

2）数据完整性风险，历史记录不透明

普通用户难以确保从传统数据库中获取的数据，是否被损坏或篡改；也难以得知他们的数据被修改的历史记录。

3）中心化控制的风险

传统数据库存在着被黑客攻击及不小心删除的风险。任何获得传统数据库足够权限的人，都可损毁其中的数据。而用户却只能依赖数据库管理员提供的安全基础架构。

传统数据库和区块链数据库对比

2去中心化数据库的现状及应用

2.1去中心化数据库定义

去中心化的数据库，目前没有一个统一的概念。王涛指出去中心化的数据库是数据库与区块链技术的融合。区块链的本质是去中心化的数据库。

2.2去中心化数据库特性

1）   去中心化

架构是完全的去中心化的，不存在中心的控制节点，每个节点都具备读写的功能，每个节点的数据都是一致的；

2）无全局锁

由于采用广域网上的对等架构，去中心化数据库不可能实现全局锁，因此系统只能使用在某种程度上弱化锁与一致性，来满足高可用的需求；

3）非固定节点生成日志

非固定节点生成日志，日志是整个数据库的日志，在去中心化的体系结构中，任何节点都有权记录日志，这样就形成了去中心化没有主节点的架构，任何节点都有机会临时成为记账节点出块；

4）异步事务确认

由于不存在全局锁，与传统数据库相比一些事务机制必须得到调整。将事务的提交回滚做到异步可能是一种比较可行的思路；

5）一致性策略调整

在多活的区块链状态下，数据的一致性策略会与传统的数据库一致性机制有所不同；

6）行级别安全性和触发器

对于数据安全，去中心化数据库将会保证到行级甚至列级的数据安全性。

2.3 去中心化数据库的机遇

去中心化数据库相对传统数据库而言，其主要优势在于信任机制与容错性。

即在特定场景之下，有着不可替代的作用。

1）更智能的输电网

中心化的电站到终端消费者的运输过程中存在着大量的电力损耗，利用区块链这种去中心化的实时能量市场能够减少长距离带来的店里损失，相比中心化供应模型预计减少9%的损耗。

 2）交易市场

现金、股票的使用量预期减少16%，对全球资本市场而言，区块链也是一种降低成本的途径。

 3）提高信任度，同时提供认证

就保险市场而言，区块链能够简化提供保险中的认证环节，同时降低企业提供保险的风险，预计保费降低幅度达30%。

 4）住宿服务

区块链能够提供安全认证和信誉管理，从而利于促进夜间住宿量的提升。

 5）降低犯第一类错误的概率

"可疑的"交易能够被有效识别，识别率高达99.9%，避免原来由于数据缺乏所带来的缺陷。

2.4去中心化数据库的挑战

去中心化数据库有着其优势，但是在一些特殊场景中，其劣势也较为明显。

首先，就数据存储与处理效率而言，在处理交易时，去中心化数据库多了三项额外的负担：签名验证、共识达成以及冗余算力。具体而言为：

1. 数字签名的生成和验证在计算上是复杂的；相比之下，在传统数据库中，一旦建立了连接，就不需要单独验证每个请求；

2. 在去中心化数据库中，必须付出额外的努力确保网络中的节点达成共识。根据所使用的共识机制，这可能涉及重要的来回通信和/或处理分叉及其随后的回滚。虽然传统数据库也必须处理冲突和中止的交易，但由于传统数据库在机制调整上往往更灵活方便，在处理矛盾冲突与特殊事件时一般更加快捷；

3. 就数据存储和处理所需的总计算量而言，这是去中心化数据库的劣势。相比传统数据库只需一次（或两次）存储处理数据，在去中心化数据库中它们必须由网络中的每个节点独立处理。因此，若要达到同样的目的，去中心化领域的数据存储效率如何媲美中心化的同类产品，目前还存在很大的疑问，很多技术难题有待攻克，Bluzelle的CEO也曾承认过这一点。

其次，就数据的保密权限的控制方面，去中心化数据库也面临着一个更棘手的局面。每个节点对数据库的当前状态、发出的修改请求以及证明事务来源的数字签名享有完全的透明度——这是去中心化数据库民主性与抗勾结性的基石；但若是所存储处理的数据对于保密性有需求，这种完全透明度却可能成为去中心化数据库的一大硬伤。

尽管也有许多策略可被去中心化数据库应用于缓解此问题，例如在多个区块链地址下进行交易、高级加密技术、机密交易和零知识证明等等，但希望隐藏在区块链中的信息越多，为生成和验证交易所付出的计算负担越重。在数据的保密性方面，去中心化数据库还很难超越可以直接完全隐藏数据的传统数据库。

另外，在代码库成熟度、开发人员吸引力、生态系统广度等方面，去中心化数据库目前仍难以比肩传统数据库，但这些问题都不是技术本身所造成的，随着去中心化数据库的落地，这些问题也将会随着时间的累积与技术的进步迎刃而解。

2.5区块链技术在数据库中的应用

区块链技术在数据库中的应用是连接企业应用和底层数据库系统的中间件，通过将数据库表的操作以交易的方式在区块链网络上达成共识，然后储存在区块链节点和本地数据库上，实现多个数据中心同时提供服务，数据中心将不再有主次之分，每个数据中心均为生产中心，并互为备份，既提升了数据中心的服务效率，又保证了数据中心的安全运行。在金融、物联网，供应链、版权等领域广泛应用。

具体应用场景：

1. 共享经济

区块链能够进行身份识别，具有信誉管理系统，通过有效识别身份和过去的行为，用户能够对其自身进行"信用"消费，从而具有加速共享经济模式推进的潜力。共享经济已经在部分经济行业中出现萌芽，释放了许多未开发的私人所具备的潜能，像运输行业的优步，又比如住宿业的Airbnb。但目前来说，区块链面临的最大挑战来自于用户身份的认证和信誉来源。区块链非常安全，自带的防篡改系统能够使用户"信用透支"自身，方便使用，同时提高用户和供应商的安全性。

2）分布式智能电网

在未来几十年，现有的电网系统有望从现在的集中式、基于效用的模式转变为具有许多分布式电力资源供应点、实时价格、按距离匹配用户和供应商的智能电网系统。这种转变的核心在于输电网的现代化，包括智能电表、智能家用电器、可再生能源发电、能源存储等，在这些现代化设施的基础上，预期能够创造上百万，甚至上亿个分布式节点，这些节点不仅能够接收、传递数据，还能够进行点对点交易。未来区块链能够使人类的交流、交易更加便利和安全。

3）保理业务

区块链能够重塑产权保险行业。通过将房地产信息注册入分布式的记账系统，区块链能够使原来需要大量人力对公共部门相关记录进行审核这一环节自动化，从而确认房地产产权交易的合法性、合理性。由此能够减少雇用工人的数量、降低保险所承担的保费支出，预期能使美国房地产保险业的成本降低20-40亿美金。

4）供应链

区块链技术是信任和透明度机器，这是全球供应链严重缺乏的一个特征，区块链技术使全球供应链增加了透明度和出处，未来每一件产品都会有明确的历史记录和可验证的真实性。

5）政府

区块链技术可以帮助提高政府的效率和服务，可应用于政府的各个领域，身份识别服务，内部收入，公司组建和土地登记，政府服务的透明度赋予了减少腐败，加强土地和财产权利，高效征税和主权个人身份的承诺。

6）资本市场

现金股票：区块链能够使交易后的结算和清算过程系统自动化，从而大大提高美国现金股票市场的效率。回购：区块链能够自动化回购合约中所需要的大量现金和回购担保品，大大提高银行和交易双方的净收益。平衡贷款交易：由于区块链的分布式特定，具有分布式记账系统，能够有效缩短贷款交易所需的时间，预计从现在的20多天缩短至6-8天。由于不需要资产负债抵押品，能够降低约1.1亿美元的行业成本，员工的减少地将年节约成本1.3亿美元。

2.6 传统VS去中心化数据库项目对比分析

和传统的单一系统数据库和云数据库相比，去中心化数据库具有较少的扩展成本、高度隐私保护和不可篡改的特性，并且没有性能上的限制。具体如下表所示：

3去中心化数据库项目具体分析

3.1去中心化数据库重点项目一览

3.2项目分类

这里列举的四个区块链数据库项目分成两大类，一类是专注于数据库服务的Bluzelle、BigchainDB、Ocean Protocol项目；另一类是致力于数据库云灾备系统的ChainSQL项目。

3.3核心团队

3.4项目对比

3.5数据库代表项目具体分析

3.5.1 Bluzelle

Bluzelle是为去中心化应用开发的去中心化的、基于客户需求、可扩展的数据服务。正如去中心化应用程序需要像FileCoin和Storj这些去中心化的文件存储与管理服务，我们也需要去中心化的数据存储与管理服务。

Bluzelle的特点在于采用集群技术共同存储和管理数据，采用加密和分片技术来提供隐私保护，并通过动态调整数据分片的节点数量和位置，以满足性能指标。从而使其具有高私密性，高可靠性和企业级别的可扩展性。

经济模型方面，Bluzelle致力于创建一种全新的代币共享经济和存储共享生态。Bluzelle允许人们共享自己的计算机存储空间以赚取代币，与此同时分布式应用DApp开发者支付代币来存储他们的数据，并尽可能有效的利用这些存储空间（类似于以太坊利用Gas激励开发者编写尽可能高效的代码）。

简单来说，Bluzelle做的是一项基础服务，对应中心化应用的云存储，使得DApp开发者不必再为数据存储而发愁，毕竟以太坊网络目前是提供去中心化计算资源，并不是被设计来存储和管理数据的，而在链上存储数据又非常昂贵。因此Bluzelle也被称之为区块链界的甲骨文。

Bluzelle优势在于未来大部分的DApp都会在一定程度上使用数据库服务，这是一个非常大的市场。并且由于有了区块链不可篡改的技术特性和链上化的数据储存结构保证，每个节点均复制有用户数据且上链信息无法更改，因而彻底避免从前黑客针对中心化数据库发起的攻击，使得数据的安全性得到极大的提高。除此之外，与传统的数据结构相比，去中心化数据库另一个优势在于将大幅削减至少近一半的数据储存的成本。

现有的中心化数据库维护成本过高，在机房降温等环境控制方面面临巨大的开支，而去中心化分布式数据库将使得数据在终端、后台和数据库之间传递，届时每一台个人计算机都可成为这套全新的数据库里的一份子，从而达到扩散和降低成本的目的。

尽管如此，去中心化领域的数据存储效率如何媲美中心化的同类产品，目前还存在很大疑问。并且若想实现规模化效应，Bluzelle必须建立众多不同的节点来管理和使用数据，如果没有足够的节点支撑，也就没有办法实现大规模的储存或使用数据。因此，创始人也呼吁更多用户参与到Bluzelle项目的协议中，找到更多的个人计算机来进行数据储存，扩大数据储存的空间。

3.5.2 BigchainDB

BigchainDB是一款基于RethinkDB/MongoDB的去中心化区块链数据库。通过在现有成熟的分布式数据库上增加区块链特性，同时解决大型数据库和去中心区块链的可扩展性和不可信的去中心化问题。

BigchainDB集群包含多个独立的BigchainDB节点。每个BigchainDB节点都包含RethinkDB（或MongoDB）数据库的一个节点。所有节点（BDB）都连接到集群，并拥有数据库的完全写访问权限。BigchainDB支持两种存储RethinkDB和MongoDB，并具有双层共识。

较低级别（RethinkDB）处理事务排序和崩溃故障；较高级别（BigchainDB）处理双重花费问题和恶意攻击。BigchainDB本身不会把数据进行持久化存储，只是把数据按照区块链的思想通过“加密”、“解密”等一系列公式处理后落地到RethinkDB中。其吞吐量和容量都是与节点数量线性相关。

BigchainDB优势在于拥有巨大的数据容量和非常快的交易速度，它继承了现代分布式数据库的特性，可提供高吞吐量、大容量、低延迟、功能齐全的NoSQL查询语言、高效的查询和权限管理。因为构建在已有的分布式数据库RethinkDB集群上，它在代码层面也继承了企业级的巨大吞吐量。其可扩展性容量意味着具有法律效力的合同和认证可以直接存储在区块链数据库里。权限管理系统支持从私有企业级区块链数据库到开放公有的区块链数据库配置。

BigchainDB最大的问题在于不是拜占庭式的，任何恶意的BDB节点都可以破坏RethinkDB集群。BigchainDB团队承诺将来会解决这个问题，但它是这个架构的基石，要改动几乎是不可能的。因此从某种意义上，它更加像一个巨型的私有区块链，对私有区块链可能会很有用。

3.5.3 Ocean Protocol

Ocean Protocol是一个去中心化的数据交换协议，旨在解锁数据，特别是在人工智能领域。它为规模化的数据市场而设计，通过使用区块链技术，允许以安全、可靠和透明的方式共享数据，并为相关服务创立了生态系统。

人工智能发展的难点在于算法和数据分离的现状。Ocean Protocol要做的事情是把用户的数据全部打包到区块链中，而数据被开发者、研究机构使用的时候，数据的上传者将会得到使用者一定数量的数字货币补偿。这样一来，通过去中心化的方式可以实现公平、透明和安全的数据共享，也可极大的解放AI市场。从而使拥有算法和拥有数据的这两方共同致力于民主化AI发展的世界。

在这个过程中，Ocean Protocol提供了一个代币化的服务层，公开数据、存储、算法，并提供关于可用性和完整性的确定性证明，这些都是可验证的服务协议。OceanProtocol允许数据提供者通过去中心化的数据市场与数据消费者进行交互，同时保证所有参与者的控制、可审计性、透明度和合规性。

经济模型方面，OceanProtocol奖励网络守护者和数据提供者45％，创始团队20％，社区和生态系统发展10％，总共出售令牌总数的25%：

1. 2017年10月种子轮已筹集500万美元，占令牌总数的3.6%；

2. 2018年3月预启动众筹2200美元，占令牌总数的6.4%；

3. 2019年Q1，再次众筹，释放5.1%；

4. 如果5年内，项目需要资金来扩大生产规模，会再次发起众筹，释放最后10%

OceanProtocol的优势在于其团队在区块链、数据处理和AI等领域拥有丰富的经验，其中BigchainDB是该团队开发的一款区块链数据库产品，DEX是该团队开发的一款数据交换产品，所以开发一项基于区块链的数据交换协议，对于他们来说算得上是轻车熟路。

其次，人工智能发展的难点在于算法和数据分离的现状。通过去中心化的方式可以实现公证、透明和安全的数据共享，极大的解放AI市场，市场前景广阔。再者，Ocean Protocol已经与新加坡政府、SingularityNET、Mattereum和IBM Watson AI XPRIZE等机构和项目达成合作关系。

3.5.4 ChainSQL

ChainSQL是一款基于区块链技术的数据库中间件产品平台：日志式数据库系统。综合了区块链技术和传统数据库特性，对数据表的所有操作以日志的形式记录在区块链上，提供不可篡改且能在任何时间点恢复的数据库服务，用户可像使用数据库一样便捷地使用区块链技术。

ChainSQL支持多种语言API，兼容多种数据库，可以实现数据的插件式管理。常用数据库包括DB2、Firebird、MySQL、ODBC、PostgreSQL、SQLite3等，均可通过配置如插件般使用，传统数据库接入的成本极低。

比如今年2月ChainSQL团队发布的AlBisc，就是一款建立在区块链数据库应用平台ChainSQL之上、连接企业数据库生产节点和灾备节点的中间件产品，系统通过提取本地数据库操作日志，以交易的方式达成节点共识并存储在区块链上，既可实现数据库的多节点备份，也可通过执行日志操作恢复数据库到任何时间点。

云服务提供商可以通过集成ChainSQL平台，对外提供基于区块链的数据库云灾备服务。云服务用户可以使用ChainSQL平台上的AlBisc中间件，快速建立区块链云灾备数据库系统。利用云灾备中间件，各分支节点实时捕捉业务主机对数据库的操作，并获取该操作语句，利用区块链云灾备数据库技术将其传至云节点，云节点根据区块链上的相关记录，将各分支机构数据统一恢复至MySQL的不同表。

ChainSQL的优势不仅在于其兼容性，还在于整个系统最终实现云节点数据库，可随时查询审计，无需配置与分支节点同样的软硬件设置，且未来开设新分支结构，系统可无缝平滑扩展，将新节点的数据库进行远程容灾。ChainSQL继承了区块链技术不可篡改、可追溯的特性，保障了数据的安全、可审计性。对数据库表的操作记录全部记录在了区块链网络中，我们可以知道交易发生的时间、具体内容。审计人员只需要从可靠的区块链网络节点中去恢复一张数据库表即可完成对数据的审计。

5 区块链数据库项目投资逻辑

目前，中心化数据库存在着架构风险、数据不透明、中心化控制等一系列痛点。因此，去中心化数据库未来拥有较为广阔的发展空间。在投资相关去中心化数据库时，需着重考量以下因素。

1.     技术问题是支持去中心化数据库的基础条件

相比较于中心化数据库，去中心化数据库在数字签名验证上是复杂的，存储处理数据必须由每个节点单独处理，因此，技术上如何解决这些难题，将是支持去中心化数据库的基础条件。另外，去中心化数据库中每个节点对数据库享有完全的透明度，因区块链当前仅支持记录级写授权，但是对于读操作时完全共享的。因此，数据的保密性也是技术上急需解决的问题。

2.     规模化是去中心化数据库发展的关键因素

目前数据库的服务对象主要是企业，因此，如何形成规模化将是决定去中心化数据库发展的关键因素。同时，规模化的背后直接带来的就是成本的降低，尤其是数据储存的成本。去中心化数据库规模化的背后是节点的建立，因此，如何获得众多节点的支撑，将是去中心化数据库着手解决的重要问题。

3.     经济模型是去中心化数据库发展背后的推动因素

去中心化数据库会发行Token来鼓励消费者和用户购买和存储数据，保持Token价值的稳定甚至增值，以及持续对用户和消费者的激励作用，这将是去中心化数据库发展背后的推动因素。

6区块链数据库项目未来趋势

1.    用户对数据库的要求不断提高。

随着用户自身对数据的隐私权的不断重视，以及对数据库本身真实性和数据不可篡改的要求越来越高，数据库信任机制也需要更高的保障。去中心化的数据库正是应运而生。

2.    数据的不可篡改性

为了保证以前的数据不能被篡改，将结构设计设置为仅能附加型，用户只能以附加块的形式来添加更多的数据，这让原始数据储存成为了不可更改的内容。

3.    数据的完整性和透明度

去中心化的数据库架构建设通过共识机制、去中心化节点来增加数据的完整性和透明度，每一个节点都具备读写功能，任何节点都有权记录日志，也都有机会成为记账节点出块，这极大程度地降低了数据行业的垄断性，提高数据的透明度。

4.    安全性一直以来都是数据库行业所重点强调的

关于数据安全，已有的中心化数据库，主要是依赖于数据库管理员提供的安全架构，这样的安全性往往低于去中心化多节点的架构设计。传统行业中，只要获得足够权限，便可以摧毁或者更改数据库中的数据，但是在区块链应用的数据库行业中，这种作弊行为的成本会被无限提高，多节点的设置，提高了节点作恶的成本，也增大了节点作恶被发现的机会，因此，区块链技术在数据库的尝试将会为数据提供一个安全保障。

5.    区块链数据库仍遇到诸多挑战

由于去中心化网络节点的设置，需要进行签名验证，需要节点达成共识一致，才能实现去中心化目标，这其中，便会出现一些更多的算力消耗，也就是说，以前只需要传统数据库进行一次或少量几次的数据处理和存储，现在是众多节点都要进行同样的处理和储存，冗余算力的浪费也是需要考虑的问题，数据存储效率的提高也是一项技术难题。

除此之外，当面临矛盾冲突和特殊事件的处理时，去中心化数据库中的机制设计也会降低了机制调整的灵活性，是否能找到更好的解决方案也是去中心化数据库兼顾自身稳定性和灵活性的关键。

整体看来，去中心化数据库有着颠覆传统数据库行业的特质，也更加符合未来行业趋势对数据库的要求，但相关区块链技术难题仍是制约去中心化数据库发展的瓶颈。