联盟链概念分析

行业里通常将区块链的类型分为公有链，联盟链，私有链。公有链指所有人都可以随时随地参与甚至是匿名参与的链；私有链指一个主体（如一个机构或一个自然人）所有，私有化的管理和使用的链；联盟链通常是指多个主体达成一定的协议，或建立了一个业务联盟后，多方共同组建的链，加入联盟链的成员需要经过验证，一般是身份可知的。正因为有准入机制，所以联盟链也通常被称为“许可链”。

因为联盟链从组建、加入、运营、交易等环节有准入和身份管理，在链上的操作可以用权限进行管控，共识方面一般采用PBFT等基于多方多轮验证投票的共识机制，不采用POW挖矿的高能耗机制，网络规模相对可控，在交易时延性、事务一致性和确定性、并发和容量方面都可以进行大幅的优化。

联盟链在继承区块链技术的优势的同时，更适合性能容量要求高，强调监管、合规的敏感业务场景，如金融、司法、以及大量和实体经济相关的业务。联盟链的路线，兼顾了业务合规稳定和业务创新，也是国家和行业鼓励发展的方向。

性能

性能指标

软件系统的处理性能指标最常见的是TPS（Transaction Per Second），即系统每秒能处理和确认的交易数，TPS越高，性能越高。区块链领域的性能指标除了TPS之外，还有确认时延，网络规模大小等。

确认时延是指交易发送到区块链网络后，经过验证、运算和共识等一系列流程后，到被确认时所用的时间，如比特币网络一个区块是10分钟，交易被大概率确认需要6个区块，即一个小时。采用PBFT算法的话，可以使交易在秒级确认，一旦确认即具有最终确定性，更适合金融等业务需求。

网络规模指在保证一定的TPS和确认时延前提下，能支持多少共识节点的协同工作。业界一般认为采用PBFT共识算法的系统，节点规模在百级左右，再增加就会导致TPS下降，确认时延增加。目前业界有通过随机数算法选择记账组的共识机制，可以改善这个问题。

性能优化

性能的优化有两个方向,向上扩展（Scale up）和平行扩展（Scale out）。向上扩展指在有限的资源基础上优化软硬件配置，极大提升处理能力，如采用更有效率的算法，采用硬件加速等。平行扩展指系统架构具有良好的可扩展性，可以采用分片、分区的方式承载不同的用户、业务流的处理，只要适当增加软硬件资源，就能承载更多的请求。

性能指标和软件架构，硬件配置如CPU、内存、存储规格、网络带宽都密切相关，且随着TPS的增加，对存储容量的压力也会相应增加，需要综合考虑。

安全性

安全性是个很大的话题，尤其是构建在分布式网络上多方参与的区块链系统。在系统层面，需要关注网络攻击、系统渗透、数据破坏和泄漏的问题，在业务层面需要关注越权操作、逻辑错误、系统稳定性造成的资产损失、隐私被侵害等问题。

安全性的保障要关注”木桶的短板“，需要有综合性的防护策略，提供多层面，全面的安全防护，满足高要求的安全标准，并提供安全方面的最佳实践，对齐所有参与者的安全级别，保障全网安全。

准入机制

准入机制指在无论是机构还是个人组建和加入链之前，需要满足身份可知、资质可信，技术可靠的标准，主体信息由多方共同审核后，才会启动联盟链组建工作，然后将经过审核的主体的节点加入到网络，为经过审核的人员分配可发送交易的公私钥。 在准入完成后，机构、节点、人员的信息都会登记到链上或可靠的信息服务里，链上的一切行为都可以追溯到机构和人。

权限控制

联盟链上权限控制即不同人员对各种敏感级别的数据读写的控制，细分可以罗列出如合约部署、合约内数据访问、区块数据同步、系统参数访问和修改、节点启停等不同的权限，根据业务需要，还可以加入更多的权限控制点。

权限是分配给角色的，可沿用典型的基于角色的权限访问控制（Role-Based Access Control）设计，一个参考设计是将角色分为运营管理者，交易操作员，应用开发者，运维管理者，监管方，每个角色还可以根据需要细分层级，完备的模型可能会很庞大复杂，可以根据场景需要进行适当的设计，能达到业务安全可控的程度即可。

隐私保护

基于区块链架构的业务场景要求各参与方都输出和共享相关数据，以共同计算和验证，在复杂的商业环境中，机构希望自己的商业数据受控，在越来越被重视的个人数据隐私保护的形势下，个人对隐私保护的诉求也日益增强。如何对共享的数据牵涉隐私的部分进行保护，以及在避免运作过程泄漏隐私，是一个很重要的问题。

隐私保护首先是个管理问题，要求在构建系统开展业务时，把握“最小授权，明示同意的原则”，对数据的收集、存储、应用、披露、删除、恢复全生命周期进行管理，建立日常管理和应急管理制度，在高敏感业务场景设定监管角色，引入第三方检视和审计，从事先事中事后全环节进行管控。

在技术上，可以采用数据脱敏，业务隔离或者系统物理隔离等方式控制数据分发范围，同时也可以引入密码学方法如零知识证明、安全多方计算、环签名、群签名、盲签名等，对数据进行高强度的加密保护。

物理隔离

这个概念主要用于隐私保护领域，“物理隔离”是避免隐私数据泄露的彻底手段，物理隔离指只有共享数据的参与者在网络通信层互通，不参与共享数据的参与者在网络互相都不能通信，不交换哪怕一个字节的数据。

相对而言的是逻辑隔离，参与者可以接收到和自己无关的数据，但数据本身带上权限控制或加密保护，使得没有授权或密钥的参与者不能访问和修改。但随着技术的发展，所受到的权限受控数据或加密数据在若干年后依旧有可能被破解。

对极高敏感性的数据，可以采用“物理隔离”的策略，从根源上杜绝被破解的可能性。相应的成本是需要仔细甄别数据的敏感级别，对隔离策略进行周密的规划，并分配足够的硬件资源承载不同的数据。

治理与监管

联盟链治理

联盟链治理牵涉到多参与方协调工作，激励机制，安全运营，监管审计等一系列的问题，核心是理清各参与方的责权利，工作流程，构建顺畅的开发和运维体系，以及保障业务的合法合规，对包括安全性在内的问题能事先防范事后应急处理。为达成治理，需要制定相关的规则且保证各参与方达成共识并贯彻执行。

一个典型的联盟链治理参考模型是各参与方共同组建联盟链委员会，共同讨论和决议，根据场景需要设定各种角色和分配任务，如某些机构负责开发，某些机构参与运营管理，所有机构参与交易和运维，采用智能合约实现管理规则和维护系统数据，委员会和监管机构可掌握一定的管理权限，对业务、机构、人员进行审核和设置，并在出现紧急情况时，根据事先约定的流程，通过共识过的智能合约规则，进行应急操作，如账户重置，业务调整等，在需要进行系统升级时，委员会负责协调各方进行系统更新。

在具备完善治理机制的联盟链上，各参与方根据规则进行点对点的对等合作，包括资产交易、数据交换，极大程度提升运作效率，促进业务创新，同时合规性和安全性等方面也得到了保障。

快速部署

构建一个区块链系统的大致步骤包括：获取硬件资源包括服务器、网络、内存、硬盘存储等，进行环境配置包括选择指定操作系统、开通网络端口和相关策略、带宽规划、存储空间分配等，获取区块链二进制可运行软件或者从源码进行编译，然后进行区块链系统的配置，包括创世块配置、运行时参数配置，日志配置等，进行多方互联配置，包括节点准入配置、端口发现、共识参与方列表等，客户端和开发者工具配置，包括控制台、SDK等，这个过程会包括许多细节，如各种证书和公私钥的管理等，很容易出现环境、版本、配置的差错，导致整个过程复杂、繁琐和反复，形成了较高的使用门槛。

如何将以上步骤简化和加速，使构建和组链过程变得简便，快速，不容易出错，且低成本，需要从以下几方面进行考虑： 首先，标准化目标部署平台，事先将操作系统、依赖软件列表、网络带宽和存储容量、网络策略等关键的软硬件准备好，对齐版本和参数，使得平台可用，依赖完备。当下流行的云服务，docker等方式都可以帮助构建这样的标准化平台。

然后，从使用者的视角出发，优化区块链软件的构建、配置和组链流程，提供快速构建，自动组链的工具，使得使用者不需要关注诸多细节，简单的几步操作即可运行起供开发调试、上线运行的链。

FISCO BCOS非常重视使用者的部署体验，提供了一键部署的命令行，帮助开发者快速搭建开发调试环境，提供企业级搭链工具，面向多机构联合组链的场景，灵活的进行主机、网络等参数配置，管理相关的证书，便于多个企业之间协同工作。经过快速部署的优化，将使用者搭起区块链的时间缩短到几分钟到半小时以内。

数据治理

区块链强调数据层层验证，历史记录可追溯，常见的方案是从创世块以来，所有的数据都会保存在所有的参与节点上（轻节点之外），导致的结果是数据膨胀，容量紧张，尤其是在承载海量服务的场景里，在一定时间之后，一般的存储方案已经无法容纳数据，而海量存储成本很高，另一个角度是安全性，全量数据永久保存，可能面临历史数据泄露的风险，所以需要在数据治理方面进行设计。

数据治理主要是几个策略：裁剪迁移，平行扩容，分布式存储。如何选择需要结合场景分析。

对具有较强时间特征的数据，如某业务的清结算周期是一个星期，那么一个星期前的数据不需要参与在线计算和验证，旧的数据则可以从节点迁移到大数据存储里，满足数据可查询可验证的需求以及业务保存年限的要求，线上节点的数据压力大幅降低，历史数据离线保存，在安全策略上也可以进行更严密的保护。

对规模持续扩大的业务，如用户数或合同存证量剧增，可以针对不同的用户和合同，分配到不同的逻辑分区，每个逻辑分区有独立的存储空间，只承载一定容量的数据，当接近容量的上限，则再分配更多资源容纳新的数据。分区的的设计使得在资源调配，成本管理上都更容易把控。

结合数据裁剪迁移和平行扩容，数据的容量成本，安全级别都得到很好的控制，便于开展海量规模的业务。

运维监控

区块链系统从构建和运行逻辑上都具有较高一致性，不同节点的软硬件系统基本一致。其标准化特性给运维人员带来了便利，可使用通用的工具、运维策略和运维流程等对区块链系统进行构建、部署、配置、故障处理，从而降低运维成本以及提升效率。

运维人员对联盟链的操作会被权限系统控制，运维人员有修改系统配置、启停进程、查看运行日志、排查故障等权限，但不参与到业务交易中，也不能直接查看具有较高安全隐私等级的用户数据，交易数据。

系统运行过程中，可通过监控系统对各种运行指标进行监控，对系统的健康程度进行评估，当出现故障时发出告警通知，便于运维快速反应，进行处理。

监控的维度包括基础环境监控,如CPU占比、系统内存占比和增长、磁盘IO情况、网络连接数和流量等。

区块链系统监控包括如区块高度、交易量和虚拟机计算量，共识节点出块投票情况等。

接口监控包括如接口调用计数、接口调用耗时情况、接口调用成功率等。

监控数据可以通过日志或网络接口进行输出，便于和机构的现有的监控系统进行对接，复用机构的监控能力和既有的运维流程。运维人员收到告警后，采用联盟链提供的运维工具，查看系统信息、修改配置、启停进程、处理故障等。

监管审计

随着区块链技术和业务形态探索的发展，需要在区块链技术平台上提供支持监管的功能，避免区块链系统游离于法律法规以及行业规则之外，成为洗钱、非法融资或犯罪交易的载体。

审计功能主要用于满足区块链系统的审计内控、责任鉴定和事件追溯等要求，需要以有效的技术手段，配合业务所属的行业标准进行精确的审计管理。

监管者可以做为节点接入到区块链系统里，或者通过接口和区块链系统进行交互，监管者可同步到所有的数据进行审计分析，跟踪全局的业务流程，如发现异常，可以向区块链发出具备监管权限的指令，对业务、参与人、账户等进行管控，实现“穿透式监管”。

FISCO BCOS在角色和权限设计，功能接口，审计工具等方面都对监管审计进行了支持。