區(qū)塊鏈有關(guān)的所有技術(shù)流派和主流平臺(tái)介紹

一年前開始關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)及其行業(yè)應(yīng)用前景，對(duì)比特幣、以太坊、超級(jí)總賬和BigchainDB四個(gè)主要區(qū)塊鏈技術(shù)流派都進(jìn)行過考察和研究，形成了在中國應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的觀點(diǎn)和思路。

如果你關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月，可能也會(huì)跟我一樣，對(duì)沒完沒了的原理介紹、前景描繪、行業(yè)探討和鏈圈新聞產(chǎn)生了審美疲勞。沒錯(cuò)，區(qū)塊鏈必須與行業(yè)緊密結(jié)合，它也有顛覆人類協(xié)作方式之洪荒巨力，但是說到底它還是一個(gè)技術(shù)活，是要寫代碼的，在咖啡廳里整天坐而論道是造不出金鏈子來的。技術(shù)人員的邏輯簡(jiǎn)單直接，這個(gè)事情有沒有前（錢）途？有，那怎么干？

區(qū)塊鏈技術(shù)的流派

未戰(zhàn)先謀局，你想投入?yún)^(qū)塊鏈開發(fā)這個(gè)領(lǐng)域，至少先要搞清楚現(xiàn)在有哪些玩家，各自的主張和實(shí)力如何。

劃分區(qū)塊鏈技術(shù)流派并無一定之規(guī)，據(jù)我所見，或可有以下四種方式：

第一是按照節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入規(guī)則，劃分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈。公有鏈的代表自然是比特幣和以太坊，私有鏈則以R3 Corda聲名最盛，聯(lián)盟鏈的代表作品是Hyperledger名下的Fabric。公有鏈注重匿名性與去中心化，而私有鏈及聯(lián)盟鏈注重高效率，而且還往往設(shè)置了準(zhǔn)入門檻。公有鏈、私有鏈與聯(lián)盟鏈之間的這些不同都在技術(shù)中有所體現(xiàn)，比如私有鏈和聯(lián)盟鏈假設(shè)節(jié)點(diǎn)數(shù)目不大，可以采用PBFT算法來形成共識(shí)。而公有鏈假設(shè)有大量且不斷動(dòng)態(tài)變化的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，用PBFT效率太低，只能采用類似抽彩票的算法來確定意見領(lǐng)袖。這就意味著，私有鏈與聯(lián)盟鏈很難變成公有鏈，而用公有鏈來作聯(lián)盟鏈或私有鏈雖然容易，卻也并非即插即用。此種差異，學(xué)者不可不察。

第二是按照共享目標(biāo)，劃分為共享賬本和共享狀態(tài)機(jī)兩派。比特幣是典型的共享賬本，而Chain和BigchainDB也應(yīng)屬此類，這幾個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間共享一本總賬，因此對(duì)接金融應(yīng)用比較方便。另一大類區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)所共享的是可完成圖靈完備計(jì)算的狀態(tài)機(jī)，如以太坊、Fabric，它們都通過執(zhí)行智能合約而改變共享狀態(tài)機(jī)狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)成種種復(fù)雜功能。

第三是按照梅蘭妮 · 斯旺所描述的代際演進(jìn)，將區(qū)塊鏈系統(tǒng)分為1.0、2.0和3.0三代。其中1.0支撐去中心化交易和支付系統(tǒng)，2.0通過智能合約支撐行業(yè)應(yīng)用，3.0支撐去中心化的社會(huì)體系。比特幣和Chain應(yīng)屬于區(qū)塊鏈1.0系統(tǒng)，而以太坊和Fabric是區(qū)塊鏈2.0系統(tǒng)，目前尚無成功的區(qū)塊鏈3.0系統(tǒng)出現(xiàn)，不成功的嘗試倒是有那么一個(gè)，就是著名的The DAO。

第四是按照核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為區(qū)塊鏈和分布式總賬兩派。區(qū)塊鏈這一派在系統(tǒng)中真的實(shí)現(xiàn)了一個(gè)區(qū)塊的鏈作為核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而分布式總賬這一派，只是吸取了區(qū)塊鏈的精神，并沒有真用一條區(qū)塊鏈作為核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者雖然暫時(shí)用了，但聲明說吾項(xiàng)莊舞區(qū)塊鏈，意在分布式總賬耳，若假以時(shí)日，因緣際會(huì)，未嘗不可取而代之也。

主流區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)

了解流派劃分，仍是只能用來指點(diǎn)江山，吹牛論道，要?jiǎng)邮?，總要有個(gè)切入點(diǎn)。區(qū)塊鏈貨幣據(jù)說已經(jīng)有上千個(gè)了，但值得關(guān)注的技術(shù)平臺(tái)大概只有數(shù)十個(gè)，而如果要進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈開發(fā)領(lǐng)域，打下一個(gè)好基礎(chǔ)，練出一身好功夫，撈到幾個(gè)好offer，則值得深入研究學(xué)習(xí)的平臺(tái)，屈指可數(shù)。

首先當(dāng)然是比特幣。比特幣作為區(qū)塊鏈的第一個(gè)也是目前為止最成功、最重要的樣板工程，已經(jīng)上線運(yùn)行了八年多，本身沒有發(fā)生任何嚴(yán)重的安全和運(yùn)維事故，其穩(wěn)定與強(qiáng)悍堪稱當(dāng)代軟件系統(tǒng)典范。比特幣Bitcoin Core是一個(gè)代碼質(zhì)量高、文檔良好的開源軟件，從學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈原理、掌握核心技術(shù)的角度來說，Bitcoin Core是最佳切入點(diǎn)，能夠?qū)W到原汁原味的區(qū)塊鏈技術(shù)。當(dāng)然，Bitcoin Core是用C++寫的，而且用了一些C++11和Boost庫的機(jī)制，對(duì)學(xué)習(xí)者的C++水平提出了較高的要求。

學(xué)習(xí)比特幣平臺(tái)開發(fā)還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是可以對(duì)接繁榮的比特幣技術(shù)社區(qū)。目前圍繞比特幣進(jìn)行改進(jìn)和提升的人很多，人多力量就大，諸如隔離驗(yàn)證、閃電網(wǎng)絡(luò)、側(cè)鏈等比較新的想法和技術(shù)，都率先在比特幣社區(qū)里落地。比如側(cè)鏈技術(shù)的主要領(lǐng)導(dǎo)者Blockstream是由密碼學(xué)貨幣元老Adam Back領(lǐng)銜的，而Blockstream是Bitcoin Core最大的貢獻(xiàn)者之一，所以一些有關(guān)側(cè)鏈的技術(shù)在比特幣社區(qū)里討論最充分。

但比特幣作為一個(gè)典型的區(qū)塊鏈1.0系統(tǒng)，是不是支撐其他類型區(qū)塊鏈應(yīng)用的最佳技術(shù)平臺(tái)，存在很大的爭(zhēng)議。另外，也不是所有人都有能力和必要精通區(qū)塊鏈底層技術(shù)。所以對(duì)那些急于沖到區(qū)塊鏈領(lǐng)域里做（quān）事（qián）的人來說，可能更直截了當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)目標(biāo)是以太坊和Hyperledger Fabric。

在以太坊上面用Solidity進(jìn)行的智能合約開發(fā)是切入?yún)^(qū)塊鏈開發(fā)最簡(jiǎn)單的方式，沒有之一。以太坊的理想非常宏大，由于配備了強(qiáng)大的圖靈完備的智能合約虛擬機(jī)，因此可以成為一切區(qū)塊鏈項(xiàng)目的母平臺(tái)，是馱住整個(gè)區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲拇鬄觚?。在以太坊上開發(fā)一個(gè)類似比特幣的加密貨幣，是一個(gè)不折不扣的小目標(biāo)。一般有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者在文檔指導(dǎo)下，半天到一天即可入門。問題在于，入門以后又如何？靠寫Solidity是否就可以包打天下？這是大大存疑的。我們也可以反過來說，如果以太坊+Solidity是區(qū)塊鏈的終極解決方案，那么怎么還會(huì)出現(xiàn)那么多區(qū)塊鏈技術(shù)門派呢？特別是，以太坊似乎并沒有給現(xiàn)實(shí)世界中巨型的中心化組織們留下一條活路，這種徹底不妥協(xié)的革命態(tài)度有可能也成為以太坊推廣的障礙。

當(dāng)前以太坊項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)展并不順利。一個(gè)比較突出的問題是項(xiàng)目過多，力量分散，導(dǎo)致項(xiàng)目質(zhì)量參差不齊。但盡管如此，跟其他區(qū)塊鏈2.0平臺(tái)相比，以太坊提供的開發(fā)環(huán)境是最簡(jiǎn)單最完善的。初學(xué)區(qū)塊鏈的人絕對(duì)有必要學(xué)習(xí)以太坊，從而對(duì)區(qū)塊鏈和智能合約建立起一個(gè)最“正宗”的認(rèn)識(shí)。

主流區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)的第三支就是Fabric，它是Hyperledger的第一個(gè)也是最知名的孵化項(xiàng)目。 Fabric最早來自IBM的Open Blockchain項(xiàng)目，到2015年11月，IBM將當(dāng)時(shí)已經(jīng)開發(fā)完成的44，000行Go語言代碼交給Linux基金會(huì)，并入Hyperledger項(xiàng)目之中。在2016年3月一次黑客馬拉松中，Blockstream和DAH兩家公司將各自的代碼并入Open Blockchain，隨后改名為Fabric。到目前為止，F(xiàn)abric與Intel提供的Sawtooth Lake并列為Hyperledger的一級(jí)孵化項(xiàng)目，但前者得到的關(guān)注遠(yuǎn)超后者。

從技術(shù)角度來說，F(xiàn)abric思路不錯(cuò)，重點(diǎn)是滿足企業(yè)商用的需求，比如解決交易量問題。眾所周知，比特幣最大的短板是它每秒鐘7個(gè)交易的上限，完全無法滿足現(xiàn)實(shí)需要。而Fabric目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)每秒鐘10萬交易，這個(gè)量接近剛剛過去的雙十一交易量瞬時(shí)峰值，完全可以滿足正常條件下的行業(yè)級(jí)應(yīng)用。Fabric用Go語言開發(fā)，也提供多種語言的API。特別值得一提的是，F(xiàn)abric比較充分地運(yùn)用了容器技術(shù)，比如其智能合約就運(yùn)行在容器當(dāng)中。這也是Go語言帶給Fabric的一項(xiàng)福利，因?yàn)镚o語言靜態(tài)編譯部署的特征很適合開發(fā)容器中的程序。

Fabric還有一些特點(diǎn)，比如其membership服務(wù)可以設(shè)置節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入審查，這是典型的聯(lián)盟鏈特征。再比如其共識(shí)算法是可定制的。Fabric自帶PBFT共識(shí)算法實(shí)現(xiàn)，但是PBFT的算法效率是O（n2），其中n是節(jié)點(diǎn)數(shù)量。因此PBFT用在節(jié)點(diǎn)數(shù)量受限的聯(lián)盟鏈里是沒有問題的，但用在公有鏈里效率過低。

Fabric的短板是體系較為復(fù)雜，雖有文檔，但缺少經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者學(xué)習(xí)起來障礙比較大。然而由于其定位清楚，迎合了不少企業(yè)的心態(tài)，所以已經(jīng)有多家機(jī)構(gòu)在基于Fabric秘密研發(fā)行業(yè)內(nèi)的聯(lián)盟鏈項(xiàng)目。

小眾門派

上述區(qū)塊鏈開發(fā)的三大主流平臺(tái)，從活躍度、受關(guān)注和參與人數(shù)來說，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他平臺(tái)。但俗話說莫欺少年窮，一些眼下還默默無聞的平臺(tái)也不容忽視。

Hyperledger的另一個(gè)一級(jí)孵化項(xiàng)目Sawtooth Lake是Intel開發(fā)的區(qū)塊鏈平臺(tái)，是一個(gè)很少被關(guān)注的項(xiàng)目，大概是因?yàn)楸煌贖yperledger旗下的Fabric給掩蓋了，再加上名字拗口，所以很少看到有人討論它，項(xiàng)目活躍度也不高。但其實(shí)Sawtooth Lake是一個(gè)挺有想法的區(qū)塊鏈項(xiàng)目，設(shè)計(jì)十分精心。它以數(shù)字金融資產(chǎn)管理為目標(biāo)，整體架構(gòu)清晰，模塊化程度高，因此可定制能力也強(qiáng)。概念上獨(dú)創(chuàng)了“交易族（transaction family）”概念，而且還支持PoET和Quorum兩種共識(shí)機(jī)制。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量很多（公有鏈環(huán)境）時(shí)，使用第6代Intel Core CPU所提供的SGX擴(kuò)展功能提供一種稱為時(shí)間流逝證明（PoET）的機(jī)制來形成共識(shí)，這種機(jī)制與比特幣所采用的PoW同屬“抽彩票”式的共識(shí)算法，但杜絕了通過ASIC專用硬件“作弊”的可能性，排除了比特幣出現(xiàn)的算力過于集中的隱患，可靠性由Intel CPU硬件來保障，是公有鏈系統(tǒng)里很有價(jià)值的一個(gè)共識(shí)機(jī)制。另一方面，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量少且受控時(shí)，Sawtooth Lake可以采用Quorum共識(shí)機(jī)制，這是由Ripple提出并驗(yàn)證的共識(shí)機(jī)制，非常適合于聯(lián)盟鏈場(chǎng)景，這樣Sawtooth Lake就搖身一變成為很好用的聯(lián)盟鏈了。

Sawtooth Lake采用Python開發(fā)，并提供了Java SDK。由于這兩種語言的流行度，實(shí)際上它應(yīng)該有很大的潛在開發(fā)者人群。事實(shí)上，R3 CEV曾經(jīng)測(cè)試過Sawtooth Lake并進(jìn)行了成功的證券交易實(shí)驗(yàn)。當(dāng)前它主要的問題是受關(guān)注度不足，不知Intel是否有足夠的耐心和毅力堅(jiān)持到底。如果Intel戰(zhàn)略更明確一些，支持力度更大一些，我建議大家可以對(duì)它投以更多的關(guān)注。

R3 Corda是一個(gè)備受關(guān)注的分布式賬本項(xiàng)目。 R3是由數(shù)十家銀行和金融機(jī)構(gòu)支持的區(qū)塊鏈企業(yè)，融資上億美元，號(hào)稱匯集了一票高手，潛心研究符合金融行業(yè)需求的分布式賬本系統(tǒng)。Corda是R3分布式賬本系統(tǒng)中的核心，在千呼萬喚之后，于11月30日正式開源。

Corda采用JetBrain原創(chuàng)的小眾語言Kotlin開發(fā)，對(duì)Java世界敞開大門，這是令人點(diǎn)贊的。此外，Corda更重要的特色是其與現(xiàn)有世界里大銀行、大型中心機(jī)構(gòu)的全面妥協(xié)、全面合作的姿態(tài)，這與以太坊革命無罪、造反有理的形象形成鮮明對(duì)比。Corda在設(shè)計(jì)中有多項(xiàng)獨(dú)特考慮，就是為了對(duì)接現(xiàn)有的業(yè)務(wù)規(guī)則。比如在其他幾乎所有區(qū)塊鏈平臺(tái)里，每一個(gè)交易對(duì)于各節(jié)點(diǎn)來說都是可見的，可見才能驗(yàn)證，能驗(yàn)證才談得上共識(shí)，所以交易的全網(wǎng)可見性是順理成章的。但是現(xiàn)實(shí)世界里金融機(jī)構(gòu)之間的交易，只有交易相關(guān)方才能看到交易詳情，工行與建行的一筆交易，絕無必要讓招行看到。為了對(duì)接這個(gè)現(xiàn)實(shí)，Corda設(shè)計(jì)了與眾不同的機(jī)制，犧牲了交易驗(yàn)證的全局可見性，確保只有交易相關(guān)方才能看到和驗(yàn)證交易本身。可是另一方面，銀行業(yè)務(wù)是被重度監(jiān)管的業(yè)務(wù)，不能因?yàn)槟阌昧藚^(qū)塊鏈系統(tǒng)，就把洋洋灑灑的巴塞爾協(xié)議晾在一邊，監(jiān)管機(jī)構(gòu)的職能如何體現(xiàn)？這是其他區(qū)塊鏈系統(tǒng)里考慮不多的。而Corda設(shè)計(jì)了獨(dú)特的Notary和Oracle節(jié)點(diǎn)，為監(jiān)管體系進(jìn)入留下了空間。仔細(xì)品味，這些都是給現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中的大機(jī)構(gòu)預(yù)留的美差。這些設(shè)計(jì)上的考慮，無疑大大增強(qiáng)了Corda被現(xiàn)有大型金融機(jī)構(gòu)采納的機(jī)會(huì)。不過這一切看上去很美好，但目前Corda的實(shí)現(xiàn)基本上是個(gè)花架子，設(shè)想的種種，不少處于TODO狀態(tài)。

另外兩個(gè)值得點(diǎn)名的區(qū)塊鏈門派分別是Chain和BigchainDB。前者跟Visa有合作，后者是一個(gè)基于RethinkDB開發(fā)的分布式賬本，兩者各有各的思路和特色，也拿到了為數(shù)可觀的投資，不排除未來能有大的發(fā)展。限于篇幅，在這里不展開介紹了。

區(qū)塊鏈開發(fā)所需具備的技術(shù)基礎(chǔ)

可以預(yù)見，未來從事區(qū)塊鏈開發(fā)的主要有三類開發(fā)者，一類是開發(fā)基于區(qū)塊鏈的Web或移動(dòng)App，這種開發(fā)者所需要的技能與今天的Web和移動(dòng)開發(fā)者并無二致，這里就不贅述了。

第二類開發(fā)者是開發(fā)智能合約的。這類開發(fā)者使用類似Solidity這樣的智能合約語言，或者直接用Go、Java、Python等語言開發(fā)。開發(fā)智能合約所要求的語言和算法技術(shù)水平不高，什么并發(fā)、多線程之類的東西一般用不到，普通開發(fā)者均可勝任。但是智能合約的難點(diǎn)在于業(yè)務(wù)與安全。本質(zhì)上智能合約就是以代碼寫成的商業(yè)合同，必須對(duì)于業(yè)務(wù)有非常清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)于安全有著深刻的理解，才能夠?qū)懗稣_的智能合約。因此，我認(rèn)為未來智能合約的開發(fā)者，可能反而是具體應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)專家出身居多，因?yàn)樽屗麄冋莆誔ython語言，遠(yuǎn)比讓程序員去理解進(jìn)出口貿(mào)易規(guī)則或者商業(yè)票據(jù)業(yè)務(wù)要容易得多。

第三類開發(fā)者，就是區(qū)塊鏈核心應(yīng)用系統(tǒng)和核心平臺(tái)的開發(fā)者。這部分人當(dāng)然必須是技術(shù)高手，按現(xiàn)在通俗的說法，得是后端專家。從語言上講，C++、Java、Python、Go、JavaScript都有可能要觸及。從基礎(chǔ)知識(shí)來說，要求對(duì)密碼學(xué)、分布式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)編程、系統(tǒng)架構(gòu)和部署都有相當(dāng)程度的理解和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這種開發(fā)者顯然將是區(qū)塊鏈技術(shù)浪潮當(dāng)中的弄潮兒，也將是最大的受益者之一。

特別要點(diǎn)一下密碼學(xué)。密碼學(xué)是大多數(shù)開發(fā)人員的短板，但若要在區(qū)塊鏈核心技術(shù)領(lǐng)域搞出能夠碾壓競(jìng)品的創(chuàng)新點(diǎn)，密碼學(xué)是最有可能出成果的地方。不用說搞出什么密碼學(xué)突破，就是將密碼學(xué)現(xiàn)有成果充分運(yùn)用在區(qū)塊鏈里，都可能會(huì)搞出一些逆天的創(chuàng)新來。比如用零知識(shí)證明協(xié)議（zero-knowledge proof）構(gòu)造高度匿名化的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，比如用私有計(jì)算外包（private compuTIng outsourcing）技術(shù)讓別的節(jié)點(diǎn)既能夠驗(yàn)證交易，又對(duì)交易本身的內(nèi)容一無所知，這都是能夠激發(fā)大量商業(yè)模式創(chuàng)新的技術(shù)，等待密碼學(xué)黑客們發(fā)掘和實(shí)現(xiàn)。因此，我相信密碼學(xué)成為顯學(xué)的時(shí)代即將到來。

區(qū)塊鏈?zhǔn)且豁?xiàng)前景無限、極具顛覆性和想象空間的技術(shù)，它有潛力帶來一個(gè)完全不同的商業(yè)時(shí)代，塑造新一代的互聯(lián)網(wǎng)，也有可能被傳統(tǒng)勢(shì)力合謀異化。無論如何，區(qū)塊鏈為創(chuàng)業(yè)者和程序員提供了又一次弄潮的機(jī)會(huì)，在這片藍(lán)海上將演出一場(chǎng)怎樣的大戲，我們且拭目以待。