构建自己的区块链的五步方法

一个分步实施指南 引言 分布式账本技术，其中最著名的例子是区块链，预计将在2018年取得重大突破。然而，相反的情况发生了。加密货币价格暴跌和有前景的项目延迟成为新谨慎感的症状。组织尝试将区块链用于不合适的应用，并低估了实施障碍。 尽管如此，在当今互联世界中，对高效数据交换和数据管理的需求仍然很高。去中心化解决方案、智能传感器、全球供应链和海量客户数据将进一步刺激对专业且强大的数据管理系统需求。因此，区块链仍然是实现安全互联世界的一种选择。以下五步方法将帮助您发挥区块链的潜力，避免常见错误并克服实施障碍。 内容 第一步 确定区块链是否适合4 第二步 识别合适的区块链设置和激励 6识别区块链设置 设计参与者激励机制 第 3 步 识别并缩小组织资源差距 8 第 4 步 在原型设计前评估成本和收益 9 步骤5 逐一构建你的区块链 10实现原型/概念验证 测试并从原型中学习 从原型过渡到产品 第一步 判断区块链是否适用 B：数据管理技术 你的区块链之旅的第一步是最重要的。你必须定义你和你合作伙伴实际上需要你的数据管理系统什么。 “技术寻求应用”这句谚语在区块链技术的案例中尤其相关。分布式账本经常应用于不适合该技术的方案。虽然它们可以用于在多个实体之间构建一个分布式数据管理系统，但它们不是唯一的解决方案。重要的是要理解技术不是“更好”的存储、交换和管理数据的方式，而仅仅是“另一种”方式。 A：五步方法 1.判断区块链是否适用 2.确定合适的区块链设置和激励 3.识别并弥补组织资源差距 4.在原型设计前评估成本和收益 来源：罗兰贝格5.逐块构建您的区块链 高可用性和容错性；高性能；高可扩展性；高度可定制，取决于应用 单一可信来源；数据不重复；高性能；易于操作和维护；用户接受度高 单一可信来源；无重复；无单点故障；交易专有可追溯性 数据点重复；没有单一可信来源；没有交易专有可追溯性1 由于带宽和共识机制导致可扩展性有限；纠错容忍度有限；数据写入频率有限；难以实现 需要可信数据库供应商，包括供应商成本；单点故障；由于带宽限制可扩展性有限；没有专有的交易可追溯性1 云解决方案并非仅仅是通用的数据库架构。相反，该术语描述的是通过互联网向用户提供按需的数据管理服务。云服务提供商承担了中心化、值得信赖的中介角色，该角色负责监控和控制数据访问。 所有这些解决方案都有其存在的意义。通过回答以下问题，您可以确定区块链是否是您用例的正确解决方案： 存在多种技术方案，可用于建立和管理区块链。选择合适区块链的决策维度可以分解如下： →谁对数据有读写权限存储在区块链中？（私人或公共）→集中程度是多少？(节点数量)→使用何种共识机制？(工作量证明与权益证明，例如)→我需要存储哪些类型的数据区块链？(需要 Oracle 吗?) 1. 共享数据库:您需要一个被多个实体共享的结构化数据库吗？2. 多个写作者：是否存在多个实体生成修改数据库的事务？3. 缺乏信任：实体之间不信任彼此来修改它们的数据库吗？4. 去中介化:你们想避免有一个中心党作为交易守门人吗？5. 依赖事务:你有 相互依赖的交易？ 若你对任何一个问题的回答是否定的，那么你不应该应用区块链。相反，你应该更仔细地考虑其他建议的数据存储方案。 读和写访问 区块链可以被设计为限制某人访问、贡献或存储信息的能力。通常有三重访问级别。最明显的是读取权限，即谁被允许访问哪些数据。例如，完全透明会引发关于专有和私有数据的明显问题，但它也可以增加信任和问责制。下一级别是贡献交易，它描述了在网络内发送交易（数据）所需的权限。这并不一定意味着交易会被存储在区块链上；供应商可能只被允许读取产品选定细节并贡献数据。这些数据是否实际上被接受并添加到区块链，由共识机制决定（见下文）。这是第三重访问级别，允许某人添加新数据到区块链，但需经过相应的共识机制验证。 管理解决方案。 B 但如果您对所有五个问题的回答都是“是”，请继续阅读，因为接下来的四个步骤将帮助您成功管理您的区块链项目。 第二步 识别合适的区块链设置和激励 识别区块链设置 集中化程度 一旦您已将区块链技术确定为最适合您用例的数据库技术，您就需要确定正确的区块链设置。 区块链的一个关键特性是全套数据在多个 网络中的参与节点。一个节点可以是任何能够接入网络并具备数据处理能力的电子设备（例如PC或智能手机）。任何完全集成的节点都将存储整个本地区块链副本，接收网络中的每一笔交易，并参与验证过程。然而，对于需要多少拥有完整数据集的节点，或者多少不同的参与方应该控制它们，目前尚无标准。高度的去中心化意味着大量独立的节点，因此数据安全、完整性和可靠性更高。高度的集中化则意味着相反的结果，但提供了可扩展性和实施方面的优势。在许多商业应用中，云服务提供商会存储本地版本，提供必要的IT基础设施。 多个账户，从而将其自身观点视为多数观点（Sybil 攻击）。通过给予贡献非常少的账户低可信度来防止这种情况。具有大量贡献的账户的观点会获得更高的可信度。权益证明：这里的根本假设是，对区块链的可靠性投入很高的人有兴趣保持其准确性。他们的投入越高，就越有可能决定新区块。几乎任何东西都可以构成“高投入”，这反过来又允许在公司治理方面类似于股东原则的影响力分配。 → 数据来源（使用Oracle） 虽然区块链上存储的数据无法被篡改或破坏，但这项技术在验证节点数据的可靠性方面表现不佳。除了合理性检查之外，没有任何机制可以，例如，追踪一个参数是否是“编造的”。您可能需要建立一个系统来验证原始数据的来源和可信度。一些解决方案提供商正试图通过认证特定数据源来解决这个问题。然而，这破坏了区块链在建立信任时避免依赖第三方的一般原则。在尝试整合来自特定来源的数据时应考虑这一点。不可靠的数据可能会对否则可靠的数据库产生负面影响，而涉及第三方可能会损害独立性。 共识机制 共识机制描述了网络如何“达成一致”以将下一个区块（数据）添加到区块链中，或者更具体地说，哪个节点有权做决定。在匿名互联网上达成共识是一项艰巨的任务，因为在许多情况下简单的投票并不奏效。比特币提出了一种解决方案：共识算法。它被认为是区块链应用的核心，并选择决定将哪个区块添加到区块链中的节点。有两种不同的机制。工作量证明：这种机制依赖于这样一种假设，即向区块链投入大量努力的人对其准确性感兴趣。节点成为决策者的几率与其执行的“工作量”成正比，通常以处理能力来衡量。然而，这可能导致高成本和可扩展性受损（一个常见的例子是比特币区块链）。该机制类似于维基百科的共识达成过程。用户可以创建 步骤 3 识别并弥补组织资源差距 为参与者设计激励系统 为了确保您的合作伙伴参与区块链系统，您需要制定一个激励机制。这可以是内在的（为您自己的组织提供经济优势），也可以是外在的。区块链发起者的市场力量或对参与者的支付是外在激励机制的一些常见例子。可以用公司之间建立更紧密联系的前景来吸引合作伙伴参与。例如，如果您让您的分包商在一个共享的区块链上写入数据，他们知道您的组织将不愿意换掉他们，因为这需要另一个供应商来符合资格。 为确保区块链项目成功，你需要检查内部资源是否能够应对挑战。确保用例进行严格成本效益分析以及成功实施的关键因素包括： →商业模式理解→知识处理→技术诀窍 C：区块链实现障碍 步骤 4 在原型设计前评估成本和收益 理解组织的商业模式以及开发潜在的新商业模式对于确定用例是否能够实现长期业务目标至关重要。这涉及到预期用例对当前商业模式构成的威胁，以及它能带来的机遇。此外，了解商业模式和经济环境中的趋势也很重要。\"我的合作伙伴通过他们在用例中的角色试图实现什么？\"或\"这是否与我们的自身利益相悖？\"等问题必须不断被重新审视。 在确定所需区块链类型、如何激励合作伙伴以及如何建立必要的内部知识之后，您需要重新评估用例的效益和成本。净现值/投资回报率计算等方法应成为分析的基础。然而，要意识到项目的成功也高度依赖于您的商业合作伙伴。结合技术的不成熟性，这意味着该项目的上行和下行风险高于传统商业投资。这些点对于评估项目的财务可行性至关重要。 和所有it项目一样，了解业务流程至关重要。在许多组织中，只有极少数员工对这些流程有实际、全面的了解。因此，在区块链项目中纳入流程审查是值得的。 该组织需要关于数据管理系统（尤其是区块链）的技术专长，以判断该技术的可能性和限制是否与其自身利益相符。特别是，员工应全面评估其他数据库技术是否更合适。如有疑问，应培训员工使用它们。然而，没有必要雇佣大量程序员来自行编写和维护区块链——这些资源可以轻松外包给外部服务提供商。但该组织仍然需要有限数量的专家来验证外部服务提供商的工作。完成第3步后，您应该能够回答所有关于常见区块链障碍的问题，无论是技术、组织还是C商业环境自然。 步骤 5 逐块构建您的区块链 IT项目。职责必须定义，维护计划必须制定，系统之间的接口必须编程，访问权限必须分配。 实现原型/概念验证 测试并从原型中学习 必须理解，根据定义，区块链比带有中心中介的经典数据库更难更新（包括修复错误）。简单来说，参与区块链的参与者越多，改变协议就越困难，因为每个参与者都必须同意更新。因此，必须事先进行全面的测试，并明确规范区块链参与者之间的合作。此外，必须定义KPI来比较传统系统（中心数据库）和基于区块链的系统的性能。然而，组织学习将确保扩展用例或未来用例的一次性成本会降低。 在确认用例的财务可行性后，您可以开始构建区块链原型，或概念验证。然而，首先请注意以下几点： →普遍存在一种误解，认为区块链可以数字化流程或取代数字化。区块链是一种需要数字基础设施才能运行（包括数字化输入、流程和输出）的数字数据技术。 →如果您的组织已经充分数字化，您需要将区块链系统集成到这个基础设施中。为您的区块链项目构建一个完全冗余的IT基础设施在经济上并不可行。 →记住：区块链项目是在彼此不完全信任的组织或部门之间建立的。这类跨实体项目没有集中于单一决策者的结构，而是一个集中于所有参与实体负责人的结构。这些管理者往往各自有不同的目标视野，这使目标导向型合作尤为复杂。因此，建议依赖能够处理跨组织协调任务的服务商，并与之前已证明为良好合作伙伴的公司合作，例如通过行业协会。 从原型到产品 区块链的一个基本优势在于其技术取代了对中心化中介的信任。如果启动区块链的组织通过未经其他参与者的批准而保留修改区块链代码的权力，从而成为了一种新的中介形式，那么这一优势就会丧失。为了避免这种情况发生，可以将区块链代码对所有用户开放，开放区块链的访问权限，或将其决策权移交给一个联盟。根据具体应用场景，吸引其他参与者以利用网络效应可能会有所帮助。 →然而，一旦设定清晰定义且确保了合作伙伴之间的协同，区块链项目就变得相对普通 结论 区块链只是许多可用于在实体之间存储、交换和管理数据的数据库技术中的一种。它不一定是每个数据存储和管理场景的最佳技术。因此，你在开始实施过程之前，必须非常仔细地检查区块链是否适合你的用例。 然而，即使得出区块链是最适合的结论，你也需要诚实地评估此类IT 项目的益处和成本。如果你的现有系统仅存在一些小问题就能正常运行，经验表明，区块链的益处通常无法抵过实施的风险和成本。 罗兰·贝格,成立于1967年，是全球唯一一家具有德国血统和欧洲起源的领先咨询公司。我们拥有2,400名员工，分布在全球35个国家，在所有主要国际市场都取得了成功。我们的52家分公司位于全球关键商业中心。这家咨询公司是一家独立合伙企业，完全由230名合伙人拥有。 工业管理研究所( )FIR是一个非盈利的跨部门研究和教育机构，隶属于亚琛工业大学，关注商业组织、信息物流和企业IT，旨在为未来数字化整合公司建立组织基础。 出版商 作者们 :FIR:PROF. DR.-ING. 沃尔克·斯蒂希总经理简·雷斯克部门负责人生产管理大卫·霍尔特坎普研究单