對于傳統數據庫，區塊鏈支持完全不同的范例。在計算歷史中，我們第一次擁有了一個數據存儲，在這個數據存儲中，我們可以絕對確定數據項的創建日期，并且可以絕對肯定該項沒有被修改。我們如何將區塊鏈的強大功能集成到數據庫中？

數據庫已經存在了很長時間，盡管已經發生了一些重大變革——例如關系數據庫的出現和隨后的NoSQL反革命——但是從開發人員的角度來看，數據庫操作幾乎沒有什么變化。

通常，應用程序創建一個數據記錄，然后讀取它，可能更新它并最終將其刪除。這個創建-讀取-更新-刪除周期被稱為方便的縮寫“CRUD”。CRUD說明了數據庫存儲的短暫性——數據被創建、修改和刪除。更新會銷毀舊版本的數據，一旦刪除，數據庫記錄將永遠消失（除非我們完全恢復數據庫的舊版本）。

此外，我們已經非常習慣于這樣一個事實：數據庫對交易的完整性提供了有限的保證。有特權的開發人員幾乎總是可以復蓋數據記錄，甚至可以將時間戳設置為他們選擇的任何記錄。在數據庫技術中沒有內在的方法來保證數據元素沒有被復蓋。

區塊鏈數據存儲

區塊鏈支持完全不同的范例。在最初的比特幣區塊鏈中，防止重復使用比特幣的必要性是至關重要的，絕對有必要永遠保存每筆交易的記錄。

因此，區塊鏈提供了一個僅限追加的不可變分類賬，一個相對簡單的數據庫，其中可以添加數據元素，但不能刪除或修改。比特幣的工作證明算法和連續的區塊鏈之間的加密鏈接使得篡改成為不可能。

因此，在計算歷史上，我們第一次有了一個數據存儲，我們可以絕對肯定一個數據項的創建日期，并且可以絕對地肯定該項沒有被修改。這是一場真正的革命！

不幸的是，我們不能把區塊鏈作為通用的數據存儲區來使用。與傳統的數據庫相比，它簡單、太慢、昂貴且笨拙。例如，比特幣區塊鏈每十分鐘就會產生一個新的區塊，每秒只能處理27個交易，如果將其用作傳統的數據存儲，每千兆字節將耗費數百萬美元。

如何集成區塊鏈功能

如果我們確實想將區塊鏈功能集成到現有的數據庫應用程序中，我們有兩條路可走：

1.構建新的數據庫技術，集成區塊鏈的概念，但仍然可以提供經濟性能。

2.在數據庫和現有的區塊鏈之間創建集成層。

一些早期的嘗試是建立在區塊鏈基礎上的新數據庫系統。不幸的是，它們不是“兩全之優”，而是冒著“兩全之劣”的風險：與現有數據庫相比，它們更難以使用，功能也更差，而且沒有以太坊和比特幣等公共區塊鏈提供的強大完整性保證。

目前，我們只能通過集成層獲得兩個世界的最佳解決方案。

幸運的是，有一些技術模式允許我們維護數據庫記錄的不可變副本，并將它們錨定到區塊鏈上。

記錄結構的Merge樹和Merkle樹

首先，我們可以將數據構造為日志結構的Merge 樹（LSM）。在日志結構化Merge 樹中，所有數據（包括刪除和更新）都作為插入樹中的插入處理。刪除插入一條“tombstone”記錄，該記錄指出數據項已被刪除。更新會原封不動地保留舊記錄，只需插入一個新版本。

我們可以使用的第二個數據結構是Merkle樹。Merkle樹是一個哈希樹，連續的哈希對本身進行哈希運算，直到獲得單個根哈希。這個哈希可以用來驗證數千個任意大小的數據元素的完整性。如果我們將這個根哈希存儲在區塊鏈上，那么這個根哈希就可以用來證明單個區塊鏈交易中任意數量的數據庫元素的完整性。

因此，如果我們將數據庫模式實現為日志結構化Merge樹，則可以使用Merkle樹將數據庫狀態錨定到區塊鏈。這樣我們就擁有區塊鏈不變性的所有優點，以及我們選擇的任何數據庫的強大功能。

如果這聽起來工作量很大，那你就對的。但是，不要絕望。在ProvenDB中，我們已經將這個集成層構建到MongoDB中。使用ProvenDB，您可以照常使用MongoDB，但是在幕后，我們維護了LSM結構，并允許您訪問區塊鏈的完整性和時間戳證明。