第26章 区块链数据库
依据原书第7版完整目录覆盖9个节点：区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证
第26章 区块链数据库
本课程对应Abraham Silberschatz、Henry F. Korth、S. 在“第26章 区块链数据库”的证据链中，Sudarshan著，杨冬青、李红燕、张金波等译《数据库系统概念（原书第7版）》，机械工业出版社2021年6月出版，820页，ISBN 9787111681816。原版第7版由McGraw-Hill于2019年发布。课程按原书11部分、32章与附录A逐项重构，不复制原文。
中文版第7版纸书正文收录第1-23章；第24-26章由中文版提供中文在线内容；第27-32章是原版官网英文在线章节；附录A在纸书中。本页媒介为“中文在线章节”。 全课程另设学习地图与总复习，共35页；正式知识分母仍是32章与附录A。本页属于“第九部分 高级主题”，依据正式目录覆盖9个节点。
“第26章 区块链数据库”没有使用未获授权的中文纸书正文；以 作者官网第 7 版完整目录 界定 32 章与附录 A，以 作者公开在线章节、大学模式实验 和 McGraw-Hill 第 7 版变更说明 核对可公开内容。中文解释、SQL、图示、实验与练习均为独立教学重写；实现行为再以 PostgreSQL 官方文档 等一手规范复核。
学习目标
- 能解释“第26章 区块链数据库”的9个正式节点，并把它们连接到“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”主线。
- 能复现区块验证器、分叉实验、智能合约状态机和数据库对照表，记录输入版本、配置、预期、实际结果与失败边界。
- 能比较至少两种实现或故障条件，证明“账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确”。
- 能设计反例推翻“因为记录带哈希就宣称不可篡改，或忽略密钥治理、共识多数与链下数据”，并给出修复、回退和独立验收条件。
从一次可观察状态变化开始
先预测：给定一份固定的大学数据库、一个操作和一个故障时刻，哪些逻辑行、物理页、锁、版本或日志记录应该变化，哪些绝不能变化？不要先运行再解释。把预测写成状态表，然后用独立查询、执行统计、页或日志轨迹核对。若预测与观察不一致，先检查模型和实验边界，而不是立即改配置。
本页主问题是“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”。交付不以读完为准，而以另一位学习者能从区块验证器、分叉实验、智能合约状态机和数据库对照表复现同一结论为准。最小正确性合同是：账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确。
核心词汇与系统边界
↡密码散列是“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”中的第1个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡区块链是“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”中的第2个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡共识是“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”中的第3个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡最终性是“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”中的第4个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡智能合约是“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”中的第5个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义 构成本页词汇表。每个词都要回答四个问题：它约束什么状态，由哪个模块执行，在哪个故障或并发边界会失效，用什么证据发现失效。只给一句名词解释不构成掌握。
每块含前块哈希，篡改历史即断链，不可抵赖的历史由此建立。
第七版机制逐项深读
26.1 概述
在“第26章 区块链数据库”中，“26.1 概述”组织“依据原书第7版完整目录覆盖9个节点：区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”的语义、结构、执行和证据；若不能给出一个状态变化与独立对账，本节点仍未完成。
26.2 区块链属性
在“第26章 区块链数据库”中，“26.2 区块链属性”把业务对象、属性和联系基数变成可检查模型；每个约束都要能落到键、外键或无法直接表达的业务规则。
26.3 通过密码散列实现区块链属性
在“第26章 区块链数据库”中，“26.3 通过密码散列实现区块链属性”用最小属性集唯一标识元组，并通过外码把引用限制到被参照键；验证要覆盖重复、NULL、更新与删除四条路径。
26.4 共识
在“第26章 区块链数据库”中，分析“26.4 共识”要画出消息、任期/轮次、日志位置与故障点，最终值相同不能证明中间没有双重提交。
26.5 区块链中的数据管理
在“第26章 区块链数据库”中，“26.5 区块链中的数据管理”用追加记录、散列链接和多方决定约束历史；实验需区分数据不可篡改声明、最终性、合约执行与外部世界真实性。
26.6 智能合约
在“第26章 区块链数据库”中，“26.6 智能合约”用追加记录、散列链接和多方决定约束历史；实验需区分数据不可篡改声明、最终性、合约执行与外部世界真实性。
26.7 性能增强
在“第26章 区块链数据库”中，分析“26.7 性能增强”要沿用户输入到 SQL 的数据流检查认证、授权、注入、超时和敏感字段暴露，而非只看成功页面。
26.8 新兴应用
在“第26章 区块链数据库”中，验证“26.8 新兴应用”固定请求，分别注入无权限、重复提交、慢查询与连接中断，记录响应、数据库状态和重试副作用。
26.9 小结
在“第26章 区块链数据库”中，“26.9 小结”组织“依据原书第7版完整目录覆盖9个节点：区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”的语义、结构、执行和证据；若不能给出一个状态变化与独立对账，本节点仍未完成。
机制推演：从语义到物理证据
哈希指针使历史修改可被检测，签名证明授权，复制状态机和共识决定哪条历史被接受。智能合约必须在所有节点确定执行；数据库约束、隐私、查询和回滚需求不会因使用链而消失。
推演时始终区分五层。在“第26章 区块链数据库”的证据链中，第一层是业务不变量，说明哪些数据库状态合法；第二层是逻辑模型与查询语义，说明结果应该是什么；第三层是物理计划和数据结构，说明系统怎样得到结果；第四层是并发、日志与复制协议，说明交错和故障后仍保留哪些承诺；第五层是观测证据，说明我们怎样知道前四层真的成立。性能优化只能改变第三层和部分第四层的实现，不能悄悄改变前两层。
对每个节点建立因果链：输入版本与配置 → 操作或调度 → 中间状态 → 可观察输出 → 独立对账。在“第26章 区块链数据库”的证据链中，若结论涉及性能，报告中位数、尾延迟、吞吐、I/O和等待，而不是只截一条最快记录；若涉及正确性，至少准备一个应成功样本和一个应失败样本，并记录错误类别或恢复终点。
证据解释与交接
语义证据证明结果定义没有漂移。保存关系模式、约束、查询文本、参数、隔离级别和预期行集；涉及NULL、重复、顺序或聚集时，单独列出处理规则。任何实现比较都必须共享同一语义合同。
执行证据证明机制判断可以复核。保存计划、实际行数、缓冲命中、I/O、锁或版本、日志位置和错误状态中与本章相关的部分。计划估计与实际偏差本身就是结果，不应通过只截取计划名称隐藏。
失败证据证明边界真实存在。每次只注入一个变量：空输入、重复键、倾斜、并发冲突、进程崩溃、存储丢失或网络分区。明确失败前最后一个持久状态、恢复后第一个可用状态，以及是否需要人工介入。
交接证据让另一位学习者无需口头补充就能复现。最少包括版本卡、大学模式加载与重置脚本、预测表、区块验证器、分叉实验、智能合约状态机和数据库对照表、正常与失败轨迹、独立对账、已知限制和回退条件。若更换DBMS或版本，先重跑基线再比较。
本章回顾
重新完成“区分哈希链、签名、共识、状态机复制和智能合约各自提供的保证”：先声明不变量和输入版本，按9个目录节点建立模型，手算正常路径，注入一个边界或故障，收集语义与执行证据，最后由独立查询对账。最终交付区块验证器、分叉实验、智能合约状态机和数据库对照表，并能证明“账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确”。
小结
- 哈希链保证历史不可篡改
- 签名确认身份与授权
- 共识让诚实节点达成一致
- 状态机复制是通用抽象
- 智能合约把逻辑放上链
复习与独立验收
练习
问题 1：为什么“第26章 区块链数据库”必须覆盖9个目录节点？
问题 2：本页最小正确性合同是什么？
问题 3：怎样构造能推翻常见错误的最小反例？
问题 4：为什么执行成功不能证明数据库设计正确？
问题 5：性能结论至少需要哪些数据？
问题 6：独立交接至少包含什么？
名词解释
本章出现的专业名词，用大白话再讲一遍。
- 密码散列
密码散列在本页中以“账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 区块链
区块链在本页中以“账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 共识
共识在本页中以“账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 最终性
最终性在本页中以“账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 智能合约
智能合约在本页中以“账本历史可验证，状态转换确定，参与者威胁模型与最终性假设明确”为正确性边界，并由可重放实验验证。