当微服务撞上区块链

导语：

每一种新技术的产生与发展，都会与既有的技术与实践存在着联系，例如微服务作为一种技术架构，实际上是在SOA架构和JavaEE等分布式架构的基础上，进一步明晰了服务实现的方式与规则。区块链技术脱胎于比特币，作为一种多方信任的交易和技术模型，被包括国家、政府、监管机构等诸多业务方所关注，反而是技术从业者有些茫然，这一技术到底是什么，解决什么问题，能够用在哪里普元近年来持续对微服务和区块链技术进行了研究，这里和大家分享一下研究的成果。我们的研究重点放在了如下几个方面：

• 区块链技术适用的应用场景有哪些，该技术带来的价值是什么？
• 区块链技术是由哪些技术组合而成，和现有技术的关系如何？
• 采用区块链技术后，应用技术架构是什么，与微服务架构的关系，现有应用如何进行迁移？

区块链的业务价值是通过数据共享降低信任成本

区块链技术是从比特币开始的，2008年由中本聪提出开始，造成了一个比特币的热潮。但是，比特币的热潮退去后，比特币提出的问题和解决方式却吸引着我们。2014年左右区块链逐步从比特币中脱离出来，做为一种独立的技术发展，进入了 2.0 时代，以数字资产的方式解决商业的信任问题，同时用数字化手段提高业务的效率，在很多业务中已经有了尝试。

做为一种独立的技术发展，区块链分为公有链、联盟链、私有链三个方向。而从业务角度看，区块链的核心价值在于通过数据共享建立了多方的信任机制。

多参与方业务产生的信任问题是采用区块链技术的源动力

信任问题，始终是一个大问题，为了解决信任问题，人类投入了大量的时间和金钱。尤其是多个参与方参加的业务，信任的成本更高，这里我举一个复杂的例子：信用证业务（参见下图），信用证是指开证银行应申请人（买方）的要求并按其指示向受益人开立的载有一定金额的、在一定的期限内凭符合规定的单据付款的书面保证文件。信用证是国际贸易中最主要、最常用的支付方式（摘自百度百科）。

之所以举这个例子，是因为区块链技术适用的场景往往是业务比较复杂的情况，简单例子很容易被误解，这里我通俗易懂的解释一下，在国际贸易活动，买卖双方往往互不信任，进口商（买方）担心预付款后，出口商（卖方）不发货；卖方担心发货后买方不付款（类似诈骗经常发生，例如卖方把货运到码头了，买方就是不付余款，于是只能在当地贱卖，这时买方再去抄底），典型的麻杆打狼两头怕。因此双方各找了一家银行作为担保人，由两家银行之间开具凭证，代理进口商、出口商之间业务往来，达到条件后由银行付款，减少进口商、出口商的风险，这就是信用证业务。即使这样，信用证诈骗还是很多，银行为规避风险，需要各种书面的证明，反复各种确认…业务处理周期会非常长。

上图中信用证业务的参与方包括出口商、进口商、开证行、通知行、寄单行/附议行、运输公司，是一个典型的多方参与业务，但通常这些参与方只是一部分，可能还会有海关、保险公司、评级机构等机构加入到交易链条中。

多参与方业务解决信任问题，现有方案成本高在哪里？

解决多参与方业务的信任问题，现在是通过建立第三方机构完成的，例如上述信用证业务，就是通过SWIFT组织（环球同业银行金融电讯协会）的SWIFT系统开立信用证，银行和其他金融机构通过它与同业交换电文来完成金融交易，由 SWIFT 进行银行间转发。

SWIFT仅仅解决了一部分的问题，还差很远，例如：
业务上：那些没有参加到 SWIFT 的组织无法通过 SWIFT 进行交易，例如一些进口商、出口商、保险公司等等，SWITF也不能做清算，因此银行在办理信用证业务的时候，只有反复通过各种其他方式确认，避免诈骗发生，导致业务非常复杂，流程很长；

技术上：多方参与的业务，一旦在处理业务时发生技术故障，处理起来就远比普通业务复杂。为了保证少出问题，技术上的投入会很高，记得用过很多手段，例如曾经给每个参与方做过应急系统，采用过两个不同厂商的SWIFT网关互为备份，安排专人排班管理异常情况，而且每个中心接入的标准和模式也不一致，接入中心机构带来的开发/维护成本都很高。

必须说明的是，为了能把业务讲清楚，我还是简化了很多内容，例如如何进行银行间清算、如何进行付款等等。总之，建立一个第三方机构来解决信任问题，无论在业务上、技术上复杂度都很高。

区块链技术是通过数据共享降低信任成本的

如果有一个分布式的记账簿：（1）参与方在记账之后有相当多的副本存在，不再是一家之言；（2）保证提交的交易一定被记录下来；（3）保证记账不可逆，无法篡改；（4）参与方的交易记录是相对透明的，可以通过这些记录验证新的交易。

如果有机构建立了这样一个记账簿，每个参与方在交易中都通过这个记账簿进行交互，保证每一笔发生的交易一定被可靠的记录下来并不可篡改，不就不必再反复确认，不必担心技术问题导致的业务流程变更，不必做应急系统，这样成本就低多了。

通过分布式的记账簿进行数据共享，从而降低信任成本，这就是区块链技术的价值。

联盟链才是应用区块链技术优先选择的方向

既然区块链是一个分布式的记账簿，那这个记账簿由谁来建立呢？这是这一技术应用的核心问题。
目前建立记账簿的方式有三种：

• 公有链，象互联网一样，做为一种开放的网络基础设施，向任何人公开，任何人自由加入，
• 私有链，一个组织内部建立，可以帮助组织内部完成审计等工作
• 联盟链，为特定业务由相关核心企业建立，采用多中心（每个核心企业为一个中心）的方式，其他上下游企业加入

建立公有链难度高，业务场景不够精准，分布式存储带来的性能低下问题阻碍了可用的应用场景，而私有链脱离了区块链的商业价值，只是把区块链做为一个技术组件使用。在目前的应用场景中，绝大多数都可以用联盟链解决，商业上相对容易成立，性能远远高于公有链。

从上述描述就可以理解到，公有链太理想，私有链所处理的问题，传统架构完全能解决，而针对特定业务由企业联盟建立的联盟链，应用方向更清晰，业务价值也更加明确，下图是一个联盟链的示例：

从应用的角度看，区块链技术提供的是一个分布式数据库

区块链技术的数据共享方式要满足（1）多副本、（2）可靠记录、（3）不可篡改、（4）多方透明几个特性，上述特性总结下来，采用区块链技术后，应用技术架构如上图所示，可以看出，区块链技术对应用而言，就是一个分布式数据库。

区块链技术的本质是分布式数据库

区块链基于密码学中的椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）来实现去中心化的P2P系统设计。当人们在谈论或使用“区块链”这个词时，有时候是指数据结构，有时候是指数据库，有时则是指数据库技术。

和区块链技术比，分布式数据库的概念显然更容易被理解，我就从分布式数据库的一些基本概念出来，理解区块链的技术实现，这些概念包括数据存储、点对点可靠传输、存储过程与触发器（智能合约）、数据安全：

分布式数据存储：链式存储与共识机制

区块链技术的数据共享是一个分布式的记账簿，交易记录具备多个副本，因此首先要解决分布式数据存储的问题。

1）区块链存储的基本单元是区块，区块采用链式结构，即新增的区块（类似数据库一行记录）都知道自己前一个区块（前一行记录）是什么，可以一直追溯到根，区块的标识是区块的哈希值，同时链式结构保留了业务产生的轨迹，可以在新增交易的时候根据前面的记录做校验，保证了区块的内容不容易篡改。

这种模式，我们在传统的数据库设计也会采用，例如下图拉链表的形式，每次对数据的更新都采用追加（ Insert而不是Update）模式，有起始时间、失效时间和是否生效标识，保持全部交易历史。

区块链把这一点变成了一种底层固有模式，加入了哈希、时间戳等机制在技术上保证链条的正确性，因此非常有价值。

2）既然是分布式、多中心的存储方式，就必须解决存储时的分布式一致性问题。在区块链的前身比特币应用中，解决这一问题的方式是工作量证明（POW  Proof-Of-Work）方式，即通过工作以获得指定成果，用成果来证明曾经付出的努力。

这也是接触区块链技术时第一个比较迷惑的地方，我为啥一定要用工作量来证明，是不是还有其他方式？区块链技术从比特币中独立出来后，大家把这一问题归结为共识问题，工作量证明是达成共识的一种方式，这样就清晰多了。于是就产生了权益证明（P