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作者:大圣2017
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区块链在3.0时代的10大发展方向

区块链1.0以比特币为代表,是可编程的数字货币;
区块链2.0以以太坊为代表,从单纯支持资产交易到对“世界状态”可编程智能合约的支持;
区块链3.0,是未来可以通过智能合约构造可编程的组织、社会。
——海纳云CTO 邹均

区块链是否已经进入3.0时代?是什么因素制约了它的发展,又是什么在驱动?
区块链在未来最重要的十大发展方向是什么?又有哪些细节要重点关注?
邹均老师关于区块链目前状况和发展方向的分享,给你全部答案

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区块链技术发展现状

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区块链技术发展的制约因素

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区块链技术发展的驱动因素

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区块链技术发展的十大方向

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区块链技术未来发展的思考

各位朋友,非常高兴能在飞鸟社区跟大家分享。我云计算背景出身,后来做区块链方面的研究,2016年出版了《区块链技术指南》,现在筹备《区块链核心技术
》,预计今年8、9月份能出版,我主要对区块链共识算法进行研究。主要分享下目前区块链技术的一些状况和发展的方向。

1,区块链技术发展现状

目前区块链比较成功的应用有两个,分别是比特币和以太坊。

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比特币是最有名的区块链应用。5月初的时候,比特币全球同一天活跃的在线节点是10419个,其中,美国排第一,德国第二,中国第三。

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第二个比较成功的就是以太坊。以太坊目前是全球同一天活跃在线节点有16590个,其中,中国排第一,美国第二。

大家都说目前区块链落地的应用非常少,没有什么杀手级的应用,但实际上我们也可以说目前区块链有两个杀手级应用,这个标准是它至少有过万的活跃节点,而且要有高知名度。

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比如说比特币和以太坊,它们的钱包分别有两千万和三千万个地址。

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截止今年三月,在以太坊上面发行的数字资产,ERC20 的token,有六万多个,这两个应用毫无疑问是杀手级应用。

杀手应用1:数字资产钱包
杀手应用2:发行数字资产

以太坊平台上真正落地的应用比较少,多数都是发币的应用,但是从发币的规模看,六万多个ERC20合约
,它实际上是一个非常了不起的数字资产的发行平台。假设每一个合约至少估值一个亿,就是六万亿。虽然很多应用跑不了,但它在不到两年的时间就可以发六万亿的资产,就发币而言,它确实是一个杀手级的应用。



Gartner技术热度曲线

下边从区块链技术热度曲线来看区块链技术发展现状。

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首先从Gartner的新技术热度周期,去年7月份发布的热度周期认为区块链已经是过了最高峰,正在跌向失望的深渊,这个是Gartner比较超前的一个预见。

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我们再看Google Trends的趋势,在2017年11月达到高峰,而我们知道比特币是在12月达到最高点,将近两万美金,所以Google
Trends还是比较接近真实情况的,它能够预见区块链从去年11月开始热度曲线已经往下走。接下来是一波整个数字货币的熊市,直到今天,实际上还处于熊市的阶段。


简单小结一下区块链技术的现状,就是在币圈发展的非常有规模,热度主要集中在发币,发资产上。但区块链的应用落地比较少,真正算得上杀手级应用的只有两个,第一个是比特币,第二个是以太坊,
以太坊是资产发行的杀手级应用
。从整个市场来看,区块链热度是有所下降的,在未来,更多的关注应该集中在区块链应用这一块,无论是从监管,从全球各方面的形势,从各政府的言论来看。在未来,币圈这一部分可能受到更多的监管和限制。

2,区块链技术发展的制约因素


回到区块链的本质,到现在区块链还没有一个统一的定义,美国的NIST标准制定机构在做定义区块链这件事情,但它发布的白皮书上面的定义比较啰嗦。实际上我们看区块链的本质,它叫
分布式的共识有限状态机加一个不可篡改的状态档案。

区块链 = 分布式的共识有限状态机 + 一个不可篡改的状态档案


那这个怎么理解呢?什么是分布式的有限状态机?我们可以理解一下ATM,自动咖啡机等,它们实际上是有限状态机,接受外部给它的指令,然后按照指令它的状态就会做相应的变化。例如ATM,我们塞一张银行卡,输入指令就会吐钱,这个就叫有限状态机。

区块链记录了所有的这种状态,所以它是不可篡改的状态档案。用更加严格的说法,它实际上是一个熵值减少的开放系统
。我们知道根据热力学第二定理,一个封闭的系统,它的熵值是会增加的。而区块链是要把这些状态确定、共识,所以它实际上是一个熵值减少的开放系统。

以太坊的黄皮书上给区块链的定义比较严格,它是用一套数学语言来定义的。在以太坊上面,区块链是一个比较理想的状态,
是完全去中心、可信、安全、公正,可以保护隐私,效率很高,可问责,可以构建自制的组织、自治的社会
。这里面提到一个新的概念就是去中心化的应用,是区块链出现以来新的概念,它是同时运行在去中心化的多个网络节点,但是没有一个节点或者机构拥有、控制该应用,它运行的结果通过共识确认,而且一般是开源的应用。
这是区块链出现以来真正有价值的应用,去中心化应用。

以太坊的目标是要构建一个给这些去中心化的应用,DApp运行的永不停止的世界计算机。这里面分三部分,

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一个是去中心化的计算,就是今天说的智能合约。

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第二个是去中心化的存储,它的Swarm项目。

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第三个是去中心化的通信。

以太坊关于区块链的理想很好,但是为什么这么难实现?

这里面的一个原因主要是:传统的技术主要目的是提升生产效率,而区块链主要目的是改善生产关系。


我们可以用云计算模式跟区块链这种去中心化的应用做一个对比。云计算它实际上是把一个服务器虚拟成多个虚拟机,然后把虚拟机构建成资源池,把任务切分给资源池内多个虚拟机并行来执行,并行结果返回给客户,所以它可以把一个机器变成多个机器,效率很高。但是区块链跟云计算不一样,它的每一个任务都要在各个节点上分别执行,执行的结果需要共识,共识的结果要复制到各个节点。它类似把网络中各个节点变成同一部服务器,串行执行一个任务,就是把多个变成一个,变成一台电脑来用,所以它的效率肯定比较低。

因为我们要的是一个分布式系统,但是分布式系统里面存在很多所谓的不可能三角,或者叫三难选择问题,同时想达到三个目标,但是没有办法同时达到这三个目标。

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在经济学里面有蒙代尔不可能三角,就是一个国家的货币政策不能同时做到固定利率,又能够保证资本的自由流动,还能够保证货币政策的独立性。

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在计算机分布式系统里CAP原理,就是一致性、可用性和分区容错性只能三者取其二。

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在共识理论里,在存在故障的异步通信环境下,不能找到一个确定性算法,可以解决一致性问题,这个叫 FLP理论。

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区块链的不可能三角,就是去中心化、扩展性、安全性这三者不能得兼,只能三者取其二。

我们可以看到为什么以太坊的愿景很宏大,但是它很去中心化,效率就会很低,所以一个以太猫就把它跑垮了,这是有道理的。

那么区块链技术当前的限制,难点主要在分布式系统中让所有的节点统一步调,这个比较困难。区块链技术发展的制约因素,主要包括以下十点:

(1)性能限制

就像刚才对比云计算,区块链把多个节点变成同一个节点来用,效率会很低,任何一个交易需要拿到所有的节点上面去进行共识,所以性能就比较差,就会有性能的限制。

(2)扩展性限制

导致扩展性限制的原因与导致性能限制的原因类似。

(3)易用性限制

很多区块链的平台不太好用,需要非常高的技术门槛,导致其易用性受到很大限制。

(4)兼容性、跨链互联限制

区块链现在有很多不同的链,它们之间没有办法跨链互联,导致兼容性比较差。

(5)存储限制

区块链节点的数据,每时每刻都在增加,所以有存储的限制。

(6)严格数学证明

很多区块链的白皮书没有提供数学证明,主要是在共识算法上,没有给出一个非常严格的数学证明保证它的共识算法能够达到一致,能够比较安全,能够在有限的时间内达成共识。

(7)缺乏形式化证明

很多智能合约实际上是没有经过形式化的验证,当部署在区块链上后,因为不能修改,如果有BUG很容易被黑客利用。比如The
DAO项目,就是因为它的智能合约有缺陷,BUG被黑客利用,最后只能硬分杈。而形式化证明可以避免这些问题。

(8)同步限制

当区块越来越多,网络上节点越来越多,怎么能够快速的同步,这也是一个问题。

(9)治理限制

如何在区块链的网络上面采用一种比较好的治理机制,使得区块链能够发展它的一些参数,都需要根据不同的情况来做一些调整。

(10)软件升级限制

软件升级一般都会形成分叉,软分叉或者硬分叉,硬分叉的影响更大。

3,区块链技术发展的驱动因素


从另外一方面来说,驱动区块链技术发展的因素是哪些?其实,刚才很多的制约因素是现在区块链应用落地的痛点,也是驱动区块链技术发展的驱动因素。从应用需求这方面来看,未来驱动区块链向3.0发展的,是下面这十点。

(1)性能和扩展性

就是我们常说的每秒的交易数,能够支持的节点数,这是性能跟扩展性方面的一些要求。

(2)链上的安全性

区块链上承载的都是资产,所以安全性至关重要。

(3)隐私保护

区块链跟传统的应用不一样,它带有去中心的设计在里面,其中最重要的就是保护交易参与者的隐私信息,这一块非常重要。

(4)数据真实性


区块链上面的数据是不能篡改的,但是当我们把链下的数据写到链上的时候,如果链下的数据是假的,那上到区块链上的作为不可篡改的假的数据,其意义还不如原先可以改的这种数据,所以怎么保证数据真实上链,也是一个很重要的需求。

(5)密码安全

整个区块链的安全性很大程度构建在密码学上,密码学的技术也在发展,如何去防止黑客破解密码,怎么保证私钥的安全,是一个很重要的需求。

(6)兼容性、跨链互联

随着越来越多区块链平台的出现,兼容性跟跨链互联成为一个很重要的需求。

(7)有用工作量证明

比特币的工作量证明很浪费电,有没有更好的工作量证明机制既能够保证这个共识的安全,同时这些工作也能提供价值,就是有用工作量证明也是非常重要的。

(8)身份认证和权限管理

对于很多企业,特别是联盟链,私有链这种应用场景下,身份认证、权限管理非常重要。

(9)治理和监管

通过什么方式能更加公平,更加民主的治理和监管区块链上面的一些规则,参数等等,也是至关重要的。

(10)防止中心化

防止中心化,这里面包括算力的中心化,记帐的中心化,以及中心化的演变,是一个很重要的因素。

目前很流行的说法就是

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区块链1.0是以比特币为代表,它是一个可编程的数字货币,实际上是用一个非图灵完备脚本引擎来控制UTXO交易的执行。

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区块链2.0的代表是以太坊,它实际上代表可编程金融,它和比特币不一样的就是它从单纯的资产交易的UTXO状态,提升到世界状态可编程智能合约的支持。

沿着这个思路,区块链3.0在未来可以通过智能合约做到可编程的组织,可编程的社会。这一块目前看起来有些远,所以大家谈的
区块链3.0实际上是为了解决以太坊没能解决的一些问题,特别是在性能方面的一些问题
,很多标榜区块链3.0的区块链平台,大部分还处于一个研发阶段,但是给我们描绘了一个非常高的TPS,非常安全可靠的愿景。

4,区块链技术发展的十大方向

我们刚刚提到了驱动区块链技术发展的多重因素,在这种多重因素驱动下区块链技术发展也呈现多个方向,齐头并进这样一个局面。区块链技术发展的十个主要方向如下:

(1)区块链操作系统方向

区块链操作系统不是简单的给这个操作系统加上一个区块链,或者区块链上面加一个操作系统。它指的是给DApp,去中心化的开发运行的一个操作系统。为DApp开发运行所需要的一些功能和服务提供类似像win操作系统,安卓操作系统的功能。这个功能包括用户身份的认证、授权、数据库、调度、云存储、异步通信、水平拓展、并行等功能。


操作系统方向主要以EOS为代表,目前它是运作比较成功,引人注目的一个公链。在过去的一年中,它也在不断的变化、修改。现在的白皮书2.0中,它的共识机制增加了防止拜占庭节点,也就是捣乱节点的BFT-DPoS机制。由21个超级节点来出块,出块时间从过去3秒降低到0.5秒,每轮见证人出6块,共126块。一秒内对交易做最终的确认,确认之后不能推翻,就是刚才说的BFT机制,有罚没机制,禁止见证人同时在不同的分杈上出块,它可以基于一些证据来自动剔除作恶的见证人。它也由过去支持EVM计划,改变为只支持EOS的原生智能合约,目前支持用C语言写的智能合约。



image

这张图是EOS网络整体架构,它是由所谓的超级节点,也就是出块的节点,加上DApp的节点,可以是钱包,可以是一些应用,以及监控节点来构成的。

(2)区块链中间件方向


它的目标实际上是为DApp提供底层的服务,并且支持不同的底层链。例如最近比较火的Ontology本体网络,它实际上是一个多链多系统融合的链群结构,也提供跨链跨系统的交互协议,分布式ID认证。这种交换和协同的定位来自于一个中间件,类似的项目还有ArcBlock,也是提供中心化应用的生态系统,通过不同的适配器来适配不同的底层区块链。

(3)区块链网络方向

区块链网络方向可分为 链下网络、侧链、模块化侧链系统、侧链,网络兼有、多层次区块链网络、账本互联协议七大方向:

a. 链下网络方向~闪电网络


链下网络的目标是面向支付场景,在不影响主链架构的情况下为主链扩容。最典型的就是闪电网络,它于去年12月上线,现在应该已经超过一千多个节点运行在比特币的主链。它主要通过构建主链下的点对点的支付,通道网络,
把主链变成结算系统,使交易在点对点的这些支付通道上能够进行
。通过这些点对点的支付通道构建一个网络,实际上就是说如果从A到B有一个支付通道,从B到C有一个支付通道,那他们可以构建从A经过B到C的支付通道网络。

b. 侧链方向~RootStock

它的目标是在不影响主链架构的前提下为主链扩容。它跟上边所说的支付通道网络不一样,它不单单是解决支付的问题,还要解决支持应用的问题。

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比较典型的是RootStock,它跟比特币双向挂钩,它的资产可以从比特币转到RootStock的侧链,也可以回退。另外一个很重要的特点就是它支持智能合约
,可以把以太坊的指令集加在它的虚拟机,所以可以兼容以太坊的智能合约。还有一个特点就是跟比特币联合挖矿
,用比特币的安全性来保证RootStock的安全性。它的交易是每秒300笔,以后会扩展到1000笔。

c. 模块化侧链系统方向~Lisk

它的目标是提供一个容易开发应用的应用链,这里面的典型代表是Lisk。

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Lisk是提供一个模块化,让用户使用设计模块来构建DApp,非常的方便。

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Lisk本身用Node.js编写,但用户DApp可以用JavaScript编写,灵活方便,它的目标实际上是为了更方便的开发Dapp应用。

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另外它也是一个侧链系统,不同的DApp在不同的侧链,这样的话不用都在主链上面影响主链的效率,从而可以提升整个系统的效率。

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它的共识机制类似比特股的DPoS,101个代理节点,出块时间10秒,提供图灵完备的虚拟机。

d. 侧链,网络兼有方向~Polkadot

它的目标是即自成网络又可以桥接主链。这里面很典型的是一个由Web3基金会发起,由以太坊黄皮书作者开发的异构的多链的平台,叫Polkadot
。采用PoA(Proof of
Authority)共识机制,即拜占庭容错共识机制,它上面有很多平行链,这个平行链可以处理不同资产交易,共用平台的PoA共识机制可以与中继链进行无缝对接。中继链提供平行链之间跨链互联的功能来协调共识,也可以通过桥接去跟以太坊做连接,相当于做以太坊的侧链。

e. 安全区块链互联网络的方向~Tendermint Cosmos

它的目标是构建一个全新的安全区块链互联的网络,这里比较有名的项目是Tendermint
Cosmos,它也有并行多链的概念,它第一条链主链叫Hub,不同的主权链放在Zone空间,然后Hub这个枢纽提供不同的主权链的互联互通,它通过区块链间通信IBC协议进行沟通
。它的BFT PoS共识是第一个在PoS上支持BFT的共识算法,就是防捣乱节点,拜占庭节点的共识算法。

Tendermint的共识算法是见证人抵押代币来投票
,多于2/3见证投票权则确认交易,如果见证人在多个分杈同时出块,押金会被没收,这个方式避免了以前PoS里的最小成本搞破坏的问题。
后来,包括EOS,甚至以太坊都在建Tendermint共识机制。但是Tendermint网络一直在推迟,到目前为止还还没有发布。

f. 多层次区块链网络方向~AION

目标是构建多层次的区块链网络互联
。其中一个代表叫AION,它是联邦式的,用户可以在这个网络里面跟以太坊网络之间互相发送数据和资产,同时,在这个可扩展性上面提供高TPS。它提供比较灵活的定制的方式,用户可以在系统上面自建公链或者私链,或者联盟链,用户可以自由选择治理模式,共识机制,同时可以跟其他的区块链互操作,这个实际上是一个
多层次的区块链互连网络。

g. 账本互联协议方向~Ripple InterLedger

账本互联协议不是构建一个链或者一个网络,它实际上是构建类似互联网的互联账本协议。这里有Ripple InterLedger
,它不是区块链,它是互联链的协议,实现在不同的账本间能够安全的转帐。这些账本不一定是区块链,可以是传统的账本,包括支付宝、微信这种账本,银行的账本,都可以参与使用这个互联链的协议来进行不同账本间的转账。

它的主件有发送端,接收端,还有连接器,连接器就是连接不同的账本。它分为四层,分别是应用层,传输层,互联账本层,账本层
。账本层可以支持不同的账本的标准协议,包括比特币、以太坊,甚至传统的微信,阿里的协议,账本层是一个跨账本互联的协议。

未来我们非常需要这种跨账本的互联协议,它不但支持区块链之间,也支持区块链跟非区块链账本之间的资产的流转,这些是非常重要的。

(4)分布式预言机方向~Aeternity

这里面比较有名的区块链项目叫Aeternity,它实际上是构建去中心化的预言机。一个很重要的驱动因素是怎么保证数据的真实性
,就是怎么把现实世界的数据放到区块链上面,所以在这个平台,它的目标就是构建可扩展的智能合约来连接现实世界的数据,让数据上链。

它的特点是支持状态通道,用户交易不在主链,减轻主链的负担,主链去做仲裁,它提供去中心化的预言机来保证数据真实上链,同时又避免传统的中心化的权威机构。它的
共识机制是PoW+PoS,治理机制是矿工投票,权益持有者共同决策,是一个比较有特色的平台。

(5)企业级区块链方向~Dfinity

在企业级区块链这一块,有构建去中心化云计算的Dfinity。它的目标是在P2P网络上面构建一个稳定的虚拟区块链计算机,上面可以安装运行软件。它的共识机制包括
随机灯塔,与登记用户联合生成可靠的随机数,采用BLS门限签名算法。


另外简单的说一下超级账本Fabric。Fabric在企业级区块链这一块基本属于垄断地位,它的特点就是从分布式账本的角度,不发币,没有币,是一个许可链,主要通过CA证书验证身份来授权。另外一个特点就是它实际上是
基于通道的多链网络结构
,每一个通道相当于一条区块链,它的智能合约叫ChainCode,主要是在Docker容器上来运行。共识算法现在采用Kafka排序,不支持拜占庭容错,它的
前提是假设这个环境是安全的,没有故意捣乱的节点。

Fabric的优势就是提供了交易的机密性,权限管理和控制。它的架构设计里面分离了共识和记帐的职能
,节点数可以动态伸缩,也可以升级智能合约,它的成员服务是高可用的。目前Fabric在企业级区块链里占据主流的地位。

(6)带科研烙印区块链方向~Cardano


以这个方向以去年比较火的项目Cardano为例,它是学术范区块链,跟传统的区块链不一样,传统的区块链是弄一个白皮书就开始进行了,而它是一些科学家在做,比较严谨,它们的文档都要同行评审。
它解决区块链的三个问题,分别是扩展性,互操作性和可持续性
。它采用一些可证明的特殊的共识算法,就是数学的严格的证明,比较安全。它的网络有自己的协议,有数据的扩展,互操作性,它有自己的代码语言跟智能合约的语言。

(7)场景适用性创新方向

场景适用性创新方向就是应用于不同的行业,在特定的场景下有适用性。

a.分布式账本DLT

R3 Corda号称不是区块链,但是它借鉴了很多区块链的思想。它实际上是一个金融行业分布式账本和智能合约平台。它一个很大的特点就是不广播
,只是把这种交易发给相关方,点对点通信,没有原生的代币
。它企业级的设计主要为金融行业服务,它在每一个不同的场景做共识,支持不同的共识算法,注重监管,注重法律相关,合约代码跟法律规则相关,而且强调现有的业界的技术容易集成。

b.不是区块链的区块链——DAG

还有一些创新不拘泥于区块链的数据结构,像是DAG有向无环图。这里面有像IOTA Tangle,Byteball这些区块链平台。它的特点是一般来说
不打包交易,每笔交易作为一个单元,不采用区块结构,用后来交易节点验证过往交易。这样它就不需要专门的记帐节点,这种交易形成一个有向无环图,提升交易频率。

这里面要解决的问题是一致性的问题,就是怎么选择主链,怎么防止双花,怎么做共识见证,特别是在一些交易频率低的时候,后面的这种交易怎么去验证,怎么去确认,它就
需要一些见证人的机制。还有一个问题就是它对智能合约的支持现在还比较初级,很多不支持智能合约。

很多人说DAG不是区块链,但是这个事情我们两看,其实区块链是DAG特殊的形式。区块链本身是一个有向无环图
,区块链的交易要打包,但是有一些DAG的平台是可以提供打包或者不打包的选择的,像Spectre
Protocle协议,它可以区块跟DAG结合,就是又可以打包,又可以单个交易确认,比较灵活,是一个非常好的创新,特别对高并发,对现在物联网的场景,DAG是一个很好的选择。

c.不是区块链的区块链——Swirlds

还有一个更新的创新,Swirlds系统,它会不会成为区块链真正的挑战者呢?我们也拭目以待。这个系统的目标是提供在无服务器的云上构建完全分布式系统的软件平台
,它的速度是25万以上的TPS。它强调公平性,用共识时间戳来保证系统公平,在安全方面采用异步通信拜占庭容错系统。通信是叫Gossip about Gossip
,实际上是一个协议,每个节点可以散布从其它收到的节点签名交易到随机选择的节点,直到整个网络中所有节点收到该交易。它也是类似有向无环图这样的一个形式。

(8)区块链存储方向


区块链的存储方向主要解决状态数据存储的问题。我们知道分布式存储,那区块链实际上在每个节点都要存储这些状态数据,这对节点的要求,实际上是资源上的要求会很高,未来是需要跟分布式存储来结合的。目标实际上是把链上的数据分割成碎片,以去中心化的方式存储在参与的节点里面。


这里面一个著名的例子就是IPFS,它原先跟区块链关系不大,它是一个名称叫DHT的文件系统,一个去中心的文件系统,它使用分布式哈希的技术,加上版本控制Git技术,还有就是BitTorent技术,是基于内容的寻址协议,它可能有望取代HTTP等基于域名的寻址协议。


IPFS是一个存储层,在去年IPFS项目里面,有一波人基于IPFS做了一个激励层,Filecoin,它实际上是IPFS跟区块链的结合,它支持智能合约,它的共识机制有Proof
of Storage,这里面包含备份证明Proof of Replication,空间实践证明Proof of Spacetime
。它支持代币的交易。IPFS上面的FileCoin在今年下半年可能会上线,现在很多人在布局FileCoin的一些矿机。


我们提到以太坊上面有分布式的存储,Swarm,它实际上是以太坊上的P2P的文件共享协议,分布式存储及分布式CDN。程序代码和数据存储在主链之外的Swarm节点,
Swarm节点与链上连接,链上可交换数据,共享存储和带宽,内建点对点记帐机制,激励机制,交易易机制。这个可能也是在今年会有一个初始版本出来。

今年有很多区块链的分布式存储项目,它们大都有发币,像

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支持智能合约来制定存储规则和需求的Sia,用户之间可以买卖存储空间。

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还有MaidSafe,用户存储数据可以通过彩票形式随机获得代币
,代币的多少跟提供的资源和开机时间相关,它的定位是众包互联网,提供marketplace和代币交易。

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还有著名的Storj,它实际上是文件和数据分片加密,并存储在多个节点,但是它不支持智能合约。还有一个比较有名的叫BurstCoin,BurstCoin基于NXT平台,采用Proof
of
Capacity容量证明来挖矿。BurstCoin和Storj不太一样,BurstCoin相对于Storj有些浪费存储,这些存储是拿来挖矿,而Storj是拿来共享,下一个版本的BurstCoin想改成支持共享存储来获得激励的方式。

(9)密码学及隐私方向

密码学是区块链安全的生命线。区块链上很多项目实际上是以隐私保护的技术著称。

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门罗币采用环签名的方式来保护参与交易者的隐私。

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零币用的zk-SNARKs,一个无需交互的零(知识)证明体系。

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最新的叫zk-STARKs,因为zk-SNARKs还需要一个可信的启动状态,理论上还有一些小的中心化和安全的隐患,但zk-STARKs不需要可信的启动状态。

还有一些像代码混淆,像ECDHM地址,都是隐私保护技术,还有就是密码强度,比如达世币X-11算法。

我们可以看到有一些在隐私保护方面比较突出的币种,币值比较稳定,往往在其他币大跌的时候,它们相对来说比较稳定,因为它们有比较好的隐私保护的技术,比较保值。

(10)抗量子算法方向

大家都觉得量子算法出来后,对区块链技术有一个很大的挑战,实际上是这样,比特币在设计的时候已经知道有量子算法,
量子算法有一个Shor算法,能够攻破大部分的公钥体系,比特币做了相应的改动,比特币实际上是用公钥的哈希做地址来降低被攻击的风险。

量子算法有一个Shor算法,能够攻破大部分的公钥体系(PKI体系)

因为哈希算法相对于量子算法只是稍微降低了一点复杂度,没有大规模的降低复杂度,所以哈希算法对量子有一定的免疫力。

哈希算法本身具备一定抗量子攻击的能力。

而且目前量子计算还是非常初级的阶段,估计可能需要十到二十年的时间,这些量子计算机才能真正的商用,才能真正的对公钥系统造成威胁。


在区块链上可以有一些方法抵御量子算法,包括更换签名的算法,现在可以通过软分叉来实现一个叫Lamport的签名,这个签名实际上可以抵御量子算法的攻击,不过现在这个签名有11k,稍微有些大


总的来说量子算法对区块链的威胁相比对量子算法对传统的威胁来说不是特别大,所以我们不用太担心,在这个过程中实时更新算法。

附:以太坊区块链3.0的项目


刚才我们说了很多不同的区块链项目在向区块链3.0这边去发展,去解决目前区块链平台的一些限制、一些痛点。作为区块链2.0的代表,以太坊当然也不甘落后,也在向区块链3.0进发,这里我们就介绍一下以太坊区块链3.0的项目。

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以太坊第一层扩容包括分片的技术,所谓第一层扩容,就是它比较基础的层面扩容,需要硬分杈来升级
。分片这个技术实际上是采用了传统分布式数据库里面常用的一个分片,用这种理念来提高并行,提高效率。它主要是把状态和历史数据分成K份,每一份就是一片,
分片的方法就是简单的用地址段来进行分片,采用类似核证里面的哈希值,默克尔数来验证
。这里面也要解决不同分片之间的通信,也就是说主要采用这种时间来触发,来保证跨分片之间的一些交易能够正确执行。前一段时间以太坊测试了这个分片技术,当然对币价有一定的正面影响。

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以太坊的第二个扩容方案就是共识算法,它也是第一层扩容,也需要硬分叉来升级
。以太坊在设计之初就想到未来要向PoS升级,来提升效率,为什么它先不用PoS?这主要还是从公平性这个角度来考虑,因为PoS本身一次把币发出来就不是很公平,所以它原先的设想是先用PoW,等到这些币挖得差不多,再采用PoS来做共识。但是它在转PoS的时候碰到很多阻力,其中一个很重要的就是安全性。第二个是在矿工这个层面有很多的争议。它现在第一个版本是建议PoW和PoS混合,就是使用PoW来验证99%的区块,最后一个也就是每一百个用PoS来做一个Checkpoint,就是永久的确认前一百个交易,同时它也借鉴Tendermint的BFT机制,采用押金和投票的方式保证见证人不能作恶。

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以太坊的第三个扩容方案是在第二层扩容,这个不需要硬分杈,软分杈就可以了。里面有一个Plasma子链系统
,它的思想是主网上可以把资金冻结,把这些作为链下的结算,然后很多的交易放在链下子链进行,如果在子链里面有争议,就拿到主链上仲裁。

另外两个扩容方案分别是Truebit和状态通道,它们也是属于第二层扩容。

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Truebit把大计算量的工作移到线下,这个主要是扩张智能合约的计算能力,不受以太坊燃料的限制
。因为在以太坊上面的智能合约它是有燃料的限制,对于很大的任务来说,就很难通过智能合约来做。所以它通过Truebit把执行这种计算任务放到链下,通过类似外包的方式来解决。那这里面就有链外的节点可以执行,计算任务这个就要解决者通过解决问题的方式获得奖励,它也有验证工作,验证者来检查这个解决者的工作。

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状态通道跟我们前面说的雷电网络里面的支付通道有类似的地方,相对于雷电网络更强的地方在于它不仅支持支付状态,还支持智能合约,可以做任意的世界状态的更新
,所以它实际上是一个在应用层面支持扩容的很好的方式。

5,区块链技术未来发展的思考

上面我们说了目前区块链发展的各个不同的方向,也介绍了一些主流的项目。那下面我们就谈谈区块链未来发展应该注意的一些方面。

区块链很关键的是共识,共识机制决定区块链的性能,安全性,去中心化程度。所有的这些需要做权衡
,就是在去中心化,扩展性跟安全性方面,要根据实际应用场景来做权衡,不能走极端,特别是中心化跟去中心化实际上是一对矛盾,没有绝对的去中心化
。像比特币它本身实际上是一个很去中心化的设计,但由于这种激励,矿厂算力越来越集中,所以走向中心化。没有绝对的去中心或者中心,要根据我们的实际应用场景来做一个权衡。

还有一点需要注意的就是架构设计里,需要采用分而治之的架构原则,不要眉毛胡子一把抓
。像原先以太坊的愿景很好,但是它把所有的东西都放在一个平台上,这显然是撑不住的,后面它自己也意识到这个问题,

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所以它也要走类似分片、子链、状态通道等扩容机制。

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不同的应用、不同的场景,需要用不同的侧链、分片、或者链下计算来处理。

最后就是权衡,我们要做一些取舍,做权衡,这个是去看待这些区块链项目,包括设计这种区块链架构,所需要遵循的一些原则。

在未来的发展上,我们认为区块链实际上最大的意义是在构建一个诚信的商业体系,

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这种体系会跟未来的互联网基础设施深度结合,它在网络的协议层上面提供一个信任机器,通过共识来建立信任。

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还有一个就是区块链与法律的深度结合
,区块链的一个很重要的应用是存证,存证这一块能不能有法律的效应,这是需要去解决的问题。还有智能合约,它是不是真正的合约,有没有真正合约的意义,这一块也是需要去跟法律结合的。

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区块链还要与监管结合,实际上区块链也是一个很好的监管技术,结合它在共识机制上的约束以及它的可追溯性,它可以提供分布式监管的这样一个机制。

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最后是区块链与物联网,人工智能的结合,如何把链下数据安全真实的移到链上,这个离不开物联网的智能设备的支持,以后对物联网智能设备的一些监控监管也有很大的应用场景。