无链之链：R3 Corda带来的新视角

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著名的金融领域分布式账本R3项目由于有众多金融机构的参与和支持，并且获得了数千万美元的融资，自宣布之日起就受到整个区块链生态环境的瞩目。从公布的一些新闻稿、白皮书中，人们已经了解到：R3的最大特点之一，就是一个没有区块链的“类区块链”系统，但是具体实现方案是什么，与区块链相关的系统对比又有什么特色，还是一个未知数。

随着R3的基础设施Corda项目在2016年11月30日宣布开源，笔者在第一时间对其技术白皮书、在线文档和源代码做了初步的阅读和分析。我们看到Corda的交易验证、共识机制等特性，采用了基于Notary（公证员）的模式。同时，为了服务于现实世界中的企业，Corda还具有很多与外部世界通讯的能力，例如：汇率、股票价格等信息的接收，可以通过一个叫做Oracle（先知）的角色来实现。总之，与此类似的设计还有不少，这一系列选择都是R3根据自身定位有意为之。R3 Corda是一个基于半信任环境的、服务于现实世界金融活动的分布式账本，同时满足信息适度可见和高性能两个核心特性。

Corda区别于其他“类区块链”系统的另一个重要特点，就是系统本身基于一个小众语言Kotlin来开发，运行在JVM之上。从实现层面来看，Corda有着鲜明的Java生态环境特点，例如：其节点使用的通讯、存储技术都是Java领域普遍采用的开源框架组合模型，相信这一点使得Corda非常适合企业使用，同时其自身开发成本也很低。此外，Corda中的合约（contract）以及Dapp应用，原则上是可以基于JVM上的任何语言来开发的，在应用开发者层面，一定程度上减小了kotlin小众化问题的影响。

除此之外，Corda作为较新的类区块链平台，还有很多令人关注的特性，本文将对其与区块链概念相关的各方面特性做一个概览，以便读者较为快速地了解这一著名的金融领域分布式账本。

基本概念与模型

去中心化数据库（Decentralized Database）

在技术层面上，Corda的定位是一个“去中心化数据库”，这一点对于理解Corda的设计和实现理念是非常重要的。

首先，在概念层面，去中心化数据库与分布式数据库有着重要的区别：分布式数据库仍然是一个中心化的系统，其服务目标是接收客户端的消息来存储数据，重点关注的是解决系统内部各个节点之间数据同步的问题。去中心化数据库，则是相互独立的参与方各自的私有数据库，在一定前提条件下同步某一方面的数据，如果参与方之间不完全的互相信任，则无法使用分布式系统中标准的数据同步算法。因此，两类系统的关注点、设计和实现模式大相径庭。

其次，在实现层面，去中心化数据库并不限于一种特定的技术：区块链这一随着比特币诞生的基础设施，可以认为是去中心化数据库的一种实现方式，也是现阶段获得最多认可的一种方式，但不是唯一的方式。从这个角度讲，Corda通过一系列的设计，给我们带来了去中心化数据库的另一种实现方案，这就是Corda系统的核心价值，一旦为人们所接受，必然会在“类区块链”生态系统中占有一席之地。

因此，Corda系统中最基本的概念、数据结构、算法和实现方式，在技术层面都是围绕“去中心化数据库”这一概念来完成的。

状态（State）与UTXO

状态是Corda网络中最基本的概念，我们可以理解状态就是“系统中的事实”，例如：“Alice拥有5000美元”，这就是一个状态。Corda系统的状态设计是基于交易的，也就是说只有一个有效交易的输出才是系统认可的有效状态，这实际上就是人们已经比较了解的UTXO模型。系统中还可以有另一个状态，就是“Alice拥有3000美元”，这是Alice参与的另一个交易产生的输出。假定系统中不再有任何Alice拥有某种资产的事实存在的话，那么从现实世界的角度看，可以认为Alice拥有8000美元。但是，Corda系统中并不存在“Alice拥有8000美元”这一事实，只有前述两个事实。熟悉“类区块链”系统的人都知道，在一个UTXO模型的系统中，Alice只有跟自己做一次交易，以前述两个状态作为输入，才能产生一个新的“Alice拥有8000”美元的状态。与此同时，前两个状态在系统中也就失效了。

与基于交易的状态模型对应的，是所谓基于账户的状态设计。也就是说，每一个交易会形成对账户状态的改变，就像银行存款账户的“余额”会随着该账户的每一次交易而变化。以太坊等区块链系统，采用的就是基于账户的模型（可能有人知道，Serenity声明也支持建立一个UTXO模型的代币系统，只在这里顺便提一句，就不展开了）。这两种模型的优劣，有相关的文章进行讨论，不是本文的重点。笔者的观点是，它们之间的差异与面向对象（O-O）的模式和函数式（functional）的模式之间的差异可以类比。

值得指出的是：采用了UTXO模型的系统，其交易之间实际上就有一个“链式结构”：一个交易的输出，成为另一个交易的输入，交易与交易之间就通过这个方式被串起来了。这样的链式结构，实际上是一个有向无环图（DAG），读者可以自行验证。同时，由于Corda系统的数据不是全局的，所以这样的“链”在系统中会存在多个，相互之间没有连接。因此，Corda系统中虽然没有“区块链”，但是仍然有“交易链”，这也就是笔者称Corda为“无链之链”的原因。

交易（Transaction）

交易就是状态转换的过程，简单地说是{输入状态、交易指令、输出状态}组成的元组，其中输入、输出都可以是一个状态列表。此外，交易还包括其他一些要素，如：附件、时间戳、各种签名以及为采用硬件加密的目的而使用的文字摘要（summeries），比较重要的部分都会在本文中讨论到。这一定义与其他“类区块链”系统中的交易定义区别不大，最主要的差异在于“交易指令”（command）这一概念，它描述的是这个交易具体是做什么的。

Corda的设计目标是对现实世界中各种交易类型进行支撑，因此要具有描述交易实际执行动作的能力，例如：转账、存入/提现、开票/兑付，诸如此类，所以要引入command这一概念。当然，这些交易动作只需要交易参与方事先约定就可以了