區(qū)塊鏈行業(yè)的三大技術(shù)趨勢分析

以比特幣為代表的可編程貨幣的出現(xiàn)讓區(qū)塊鏈技術(shù)走進大眾視野，隨后，以以太坊為代表的智能合約平臺的問世設(shè)置了區(qū)塊鏈技術(shù)商用的起點，基于區(qū)塊鏈底層平臺的去中心化應(yīng)用日漸豐富，大批開發(fā)者涌入并積極布局。

但與此同時，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈技術(shù)尚無法支撐大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的搭建，為數(shù)不多的幾個區(qū)塊鏈平臺在可擴展性、隱私性與互操作性上不斷暴露出種種問題，迫使更多新項目和開發(fā)者持續(xù)探尋區(qū)塊鏈技術(shù)邊界及新型技術(shù)方案。

歸根結(jié)底，推動區(qū)塊鏈行業(yè)發(fā)展的基石始終是底層技術(shù)，未來，整個行業(yè)的存續(xù)、發(fā)展和裂變也將持續(xù)依托區(qū)塊鏈技術(shù)的演進和革新。

區(qū)塊鏈行業(yè)的三大技術(shù)趨勢分析

人們向往公鏈開放網(wǎng)絡(luò)提供的不間斷的全球性服務(wù)，但現(xiàn)有的區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)難以支撐大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的搭建，根據(jù)對區(qū)塊鏈行業(yè)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀的綜合分析得出，限制區(qū)塊鏈規(guī)模化應(yīng)用的技術(shù)掣肘主要在三大塊：可擴展性、互操作性以及隱私性。

可擴展性不足限制了單個區(qū)塊鏈平臺的實用性能，互操作性不足導(dǎo)致各區(qū)塊鏈之間成為價值“孤島”，價值互聯(lián)互通難以落到實處，而隱私保護性上的不足又給開放透明的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)投入商用埋下了諸多安全隱患。因此，市場迫切需要新的解決方案來突破上述技術(shù)瓶頸和應(yīng)用局限，構(gòu)建起真正安全、可靠、實用的區(qū)塊鏈價值網(wǎng)絡(luò)。

1.可擴展性

安全性、去中心化和可擴展性是區(qū)塊鏈領(lǐng)域由來已久的“三元悖論”。全網(wǎng)廣播、存儲、驗證和競爭記賬的早期設(shè)計是出于區(qū)塊鏈的安全性和去中心化的考量，但這也使得全網(wǎng)整體性能受限于單一節(jié)點的處理性能，且加入的節(jié)點越多，通信復(fù)雜程度越高，可擴展性嚴重不足。

現(xiàn)有區(qū)塊鏈平臺在交易吞吐量及延遲率上都與傳統(tǒng)中心化交易平臺Visa（2.4萬TPS）和支付寶（峰值30+萬TPS）存在天壤之別。而交易吞吐量與延遲率是商業(yè)應(yīng)用落地的關(guān)鍵，因此可擴展性的提升是區(qū)塊鏈技術(shù)走向互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模必經(jīng)的第一道大關(guān)，也是當下一大重要研究方向。

圍繞區(qū)塊鏈可擴展性的難題，區(qū)塊鏈開發(fā)者們提出了分片、DAG、狀態(tài)通道、側(cè)鏈等多種解決方案，總體來看，其實是從Layer1和layer2兩個技術(shù)層面展開的改良與創(chuàng)新。

（1）區(qū)塊鏈底層（Layer1）基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新

通過改良或革新區(qū)塊鏈底層以提升可擴展性的技術(shù)方案主要包括：革新共識機制，引入分片設(shè)計，以及新的分布式賬本底層（如DAG）的開發(fā)。

共識機制的創(chuàng)新

由于最初的POW（工作量證明）機制存在效率低下、資源浪費等弊端，區(qū)塊鏈開發(fā)者先后發(fā)展出POS（權(quán)益證明）、DPOS（代理權(quán)益證明）以及BFT類（拜占庭容錯）等共識機制，試圖提升節(jié)點驗證效率。不過就實際效果來看，Bitshares、Steemit、EOS、TRON、NEO等區(qū)塊鏈平臺引入新型共識機制后，對區(qū)塊鏈整體性能有所提升，但仍然難以滿足大規(guī)模商用需求。

分片設(shè)計的引入

區(qū)塊鏈項目將“分而治之”的理念引入?yún)^(qū)塊鏈架構(gòu)設(shè)計，把區(qū)塊鏈劃分成多個獨立片區(qū)，通過交易的并發(fā)運行（交易分片）或存儲數(shù)據(jù)的分流（存儲分片）設(shè)計實現(xiàn)區(qū)塊鏈擴容。典型的項目有以太坊2.0正在做的Sharding，Zilliqa、Emotiq、Quarkchain等，也是時下話題熱度較高的擴容技術(shù)方案之一。

DAG賬本的探索

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一種分布式賬本技術(shù)，但分布式賬本技術(shù)并不等同于區(qū)塊鏈。由于當前區(qū)塊鏈技術(shù)面臨著安全、去中心化及可擴展性上的三難抉擇，以IOTA、ByteBall、Nano、TrustNote、Hycon等為代表的一批項目，試圖通過區(qū)塊鏈以外的技術(shù)來搭建分布式賬本底層，以此突破可擴展性的瓶頸。

（2）區(qū)塊鏈上層（Layer2）擴容方案的設(shè)計。

重建區(qū)塊鏈底層架構(gòu)的擴容方案大多成本高、周期長、技術(shù)復(fù)雜，且與現(xiàn)有基礎(chǔ)公鏈存在兼容性問題，因此不少開發(fā)團隊主張直接基于現(xiàn)有公鏈設(shè)施做改良，在Layer2上解決擴容問題。正如以太坊創(chuàng)始人Vitalik所言“隨著區(qū)塊鏈變得越來越成熟，基礎(chǔ)層網(wǎng)絡(luò)必然趨于穩(wěn)定，而第二層（layer 2）網(wǎng)絡(luò)將承擔越來越多的持續(xù)創(chuàng)新和改變負擔”。

Layer2擴容方案的基本思路是主鏈（Layer1）不動，但將大部分鏈上交易轉(zhuǎn)移到共識范圍更小但性能更好的上層協(xié)議中，并保證上層協(xié)議的參與者始終能在出現(xiàn)爭議時退回主鏈進行公決，由此來減輕主鏈負擔，同時保證整體安全性。

主要有側(cè)鏈和狀態(tài)通道兩類解決方案，近期熱度較高的比特幣閃電網(wǎng)絡(luò)，以太坊Plasma、雷電網(wǎng)絡(luò)和小蟻的Trinity，以及Loom network等都屬于第二層擴容方案。

2. 互操作性

互操作性（Interoperability ），是指不同計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)以及操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序一起工作并共享信息的能力。

區(qū)塊鏈的互操作性，則是指各個區(qū)塊鏈之間的互通性。單條區(qū)塊鏈性能局限影響區(qū)塊鏈規(guī)?；涞?，而各個鏈之間的互操作性障礙也極大限制了區(qū)塊鏈的應(yīng)用空間。

2018年的主賽道是基礎(chǔ)公鏈，全行業(yè)曾對Cardano、AE、Ethereum、Bitshares等公鏈寄予厚望，但這些“區(qū)塊鏈3.0”項目要么進展緩慢，要么效果沒能達到公眾預(yù)期，EOS、TRX等新晉公鏈平臺雖然吸引了不少應(yīng)用入駐，但終究還是難憑一己之力扮演區(qū)塊鏈的“底層高速公路”。

此外，當前這些新老公鏈項目技術(shù)架構(gòu)各異，生態(tài)各自發(fā)展，大多只能和自己生態(tài)內(nèi)部應(yīng)用低成本交互，無法實現(xiàn)和其他區(qū)塊鏈生態(tài)的高效溝通，公鏈與大量的聯(lián)盟鏈、私有鏈中的資產(chǎn)也都無法自由轉(zhuǎn)移，價值孤島問題凸顯。

從技術(shù)上看，區(qū)塊鏈是去中心化數(shù)據(jù)庫和分布式賬本，而從商業(yè)層面看，區(qū)塊鏈是價值網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)接入的有效節(jié)點越多、分布越廣，可能產(chǎn)生的價值疊加會越大。而區(qū)塊鏈要想真正實現(xiàn)價值互聯(lián)，并被大規(guī)模應(yīng)用，就必須像互聯(lián)網(wǎng)那樣容納多樣性，在不同區(qū)塊鏈之間進行銜接和拓展，因此，跨鏈技術(shù)發(fā)展成為當下區(qū)塊鏈討論的風口。

以Polkadot、Cosmos、ArcBlock、Wanchain、Aion、Zipper等為代表的區(qū)塊鏈項目紛紛嘗試解決跨鏈資產(chǎn)轉(zhuǎn)換、原子交換、信息協(xié)同、跨鏈讀取和驗證等難題。

3. 數(shù)據(jù)隱私性

區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，所有交互信息和過程上鏈，全網(wǎng)數(shù)據(jù)公開、透明、可追蹤，各個節(jié)點皆能獲取系統(tǒng)賬本，這無疑給用戶隱私或商業(yè)信息泄露帶來極大風險隱患，若不在前期做好保護方案，將帶來不可磨滅的負面影響。因此，隱私保護也是區(qū)塊鏈落地推廣過程中首當其沖要考慮的問題。

早期的數(shù)字賬本非常容易追蹤，以比特幣為代表的數(shù)字貨幣也很難實現(xiàn)像現(xiàn)金一樣的匿名性，個人或?qū)嶓w之間的金錢交換過程變得透明和易被掌控。

因此，如何在保障用戶隱私（隱匿交易信息）的情況下實現(xiàn)區(qū)塊鏈的可追溯、可驗證等特性，成為密碼學(xué)研究的熱門領(lǐng)域，區(qū)塊鏈開發(fā)者們提出零知識證明（Zero-Knowledge Proof）、環(huán)簽名（Ring Signature）、隱匿地址（Stealth Address）以及混幣等多種技術(shù)方案試圖提升區(qū)塊鏈的隱私性。

其實，區(qū)塊鏈領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)隱私的需求及追捧熱度似乎由來已久，影響力較大的有Monero、ZCash、Komodo、Dash、Verge等早期老牌項目，而2019年新興的基于Mimblewimble協(xié)議的隱私幣項目Grin和Beam的入局又為隱私幣項目的爆發(fā)加了一把火。無論哪個數(shù)字貨幣想要真正實現(xiàn)的互通和普及，隱私保護和匿名特性都是其繞不開的技術(shù)難點。

如果說，比特幣的問世是區(qū)塊鏈和數(shù)字貨幣概念的一次爆發(fā)，以太坊智能合約平臺的問世是數(shù)字貨幣應(yīng)用的一次爆發(fā)，那么如今，無數(shù)的區(qū)塊鏈項目方正在為區(qū)塊鏈應(yīng)用的落地爆發(fā)積蓄力量。

當然，區(qū)塊鏈從“底層技術(shù)時代”走向“產(chǎn)品時代”的路子并不容易。迄今為止，還沒有哪個區(qū)塊鏈平臺真正扛起“區(qū)塊鏈底層高速公路”的大旗，但在這條技術(shù)實驗的路上也涌現(xiàn)了越來越多的開發(fā)者團隊，他們在研究和總結(jié)過往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，試圖從不同的技術(shù)角度推動當前區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施的功能性和實用性的升級和突破，如前所述，本文提出，可擴展性、跨鏈互通性和數(shù)據(jù)隱私性是當前區(qū)塊鏈領(lǐng)域迫切性和熱度最高的三大技術(shù)發(fā)展趨勢。

2019年以來，熊市之下，區(qū)塊鏈技術(shù)沒有因此止步不前。無論是更成熟的跨鏈技術(shù)，還是主流公鏈的側(cè)鏈、子鏈，亦或是新興的具有跨鏈底層的項目，都在不斷挑動行業(yè)神經(jīng)。關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)，我們能看到一個更值得期待的未來。