对师大链系统的整体介绍
师大链数据库是数据学院区块链实验室自主研发的区块链系统。这一系统以在数字货币领域取得巨大成功的区块链技术,在延伸到物联网、智能制造和供应链管理等多个传统行业领域时,所面临的数据管理方面的局限性为着眼点,将关系数据库管理技术和区块链技术紧密结合,为构建用于支撑传统行业多方参与、互不可信而又需要协同工作的商业模式下的数据管理问题提供解决方案。
具体来说,师大链数据库有如下的四个贡献:
1)、为区块数据添加关系语义。区块数据中记录的主要是交易数据,而对于支持智能合约的区块链2.0平台,一笔交易对应于一次智能合约的调用,显然这样的交易数据是结构化的。基于此,师大链为区块数据添加了关系语义。一个具体的区块链应用一般包含多种交易类型,师大链根据每种交易类型的参数为其添加关系语义,每种交易类型对应于一个关系表,关系的属性对应于该交易类型包含的参数,而关系中的元组则对应于具体的交易执行。
2)、为查询优化构建基础设施。为区块数据添加关系语义以后,师大链就可以通过支持关系模型中的各种基本算子来响应来自应用层的复杂查询了,但是由于交易数据是按照发生的时间先后顺序保存在区块中的,这导致跟同一关系表相关的所有交易,有可能会被分散存储在物理上不连续的多个区块中。因此,为了提高查询效率,师大链设计了一个可以高效响应各种查询类型的层次索引,并基于此层次索引对传统关系算子和面向区块链应用的特殊算子进行了优化,这避免了应用层为查询优化而需要做的很多重复而繁琐的工作。
3)、支持来自轻客户端的可验证查询。对于来自无可信任全节点的轻客户端的查询,为了确认查询结果的正确性,需要在多个节点之间进行校验,如果采用在多个节点上分别执行,然后对执行结果投票的方法,系统负载太重,并且查询响应太慢。师大链设计了基于层次索引和默克尔树的精巧的可验证结构,可以方便地在多节点间验证查询结果的正确性和完整性,并能有效保证查询验证执行的效率。
4)、提供SQL-like查询语言。由于师大链为区块数据添加了语义模型,这为系统提供SQL语言的数据访问接口提供了基础。师大链提供SQL-like的查询语言,以及JDBC和REST两种访问接口。这使得基于数据库管理系统的应用程序开发人员可以很容易地切换到基于师大链的应用程序开发中,有效降低了基于区块链的应用开发人员的学习成本。
对师大链的发展历程介绍
受区块链技术在数字货币领域的应用启发,我们自2016年开始探索面向制造、物流、数据资源交易流通等传统行业领域的区块链技术,目的是构建用于支撑传统行业多方参与、互不可信而又需要协同工作的商业模式下的区块链数据库。区块链数据库的本质是在缺少信用的场景中构建出一套可靠的数据分享与事务处理平台。但作为一种数据库系统,区块链数据库比现有的区块链系统功能更丰富、更便于应用开发。2017年,数据学院通过与欧冶云商合作,构建了基于分享型数据库的仓单管理、查询、信息共享应用。2018年8月,数据学院发布了第一个分享型数据库系统 -- 师大链数据库1.0。该系统面向动态成员的联盟链环境,支持区块交易数据上用户自定义模式,并基于此设计了追溯、聚集、趋势分析、链上链下联动查询等功能。师大链数据库支持PBFT、Kafka等多种共识算法,以及SM2和SM3国密算法,并提供类SQL语言查询,支持JDBC和REST两种数据访问接口。
2018年下半年以来,基于师大链数据库1.0平台,区块链实验室重点解决了联盟链系统在应用于传统行业领域时所面临的多个公开难题,并即将解决方案集成进师大链系统中,具体包括:(1)面向联盟链的高效的确定性共识算法;(2)高效安全的智能合约并发执行协议;(3)可验证、可恢复的数据分片机制。
源起于比特币的区块链技术,作为一种多方互不可信,却需共同维护的分布式账本,由于其可追溯、防篡改、去中心化等技术特点,在数字货币领域已经取得了巨大的成功。但是,数字货币领域所面临的问题和传统行业领域所面临的问题有很大的不同,区块链技术要在传统行业领域有所作为还有很长的路要走。
团队介绍
师大链的开发团队由金澈清教授和张召副教授领衔,核心开发人员包括朱燕超和戚晓冬博士、以及庞帅风、蔡磊、王润、孙芃达、李青青、方敏、郭庆兴等硕士同学。
师大链相关论文列表
1.Yanchao Zhu, Zhao Zhang, Cheqing Jin, Aoying Zhou, Ying Yan. SEBDB: Semantics Empowered BlockChain DataBase. ICDE 2019. (CCF-A)
2.邵奇峰, 张召, 朱燕超, 周傲英 企业级区块链技术综述 软件学报 2019,30(9):0
3.邵奇峰,金澈清,张召,钱卫宁,周傲英. 区块链技术:架构及进展. 计算机学报, 2018,41(05),pp.3-22.
4.钱卫宁, 邵奇峰, 朱燕超, 金澈清, 周傲英.区块链与可信数据管理:问题与方法 . 软件学报,2018,29(1):150159
5.齐学成,朱燕超,邵奇峰,张召,金澈清. 基于区块链的仓单管理系统.华东师大学报, 2018,pp.144-153.