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wwwwjs777net13094391112關於區塊鏈,你該知道的事

一.前言
網際網路改變了資訊傳遞的方式,人工智慧釋放了計算能力,從重複、低效和繁重的工作中把人解放出來。區塊鏈基於其分散式、防篡改、可追溯等特點構建的新型信任機制,將加速生產價值的“數字化”流通,改變價值的傳遞方式。區塊鏈的開源性、可程式設計、去中心等特性,將進一步打破資訊孤島,擴充套件“網路化”執行的邊界。機器流程引擎驅動多中心跨主體高效協作,社會資源將實現共商共識共享共治的“智慧化”配置,帶給區塊鏈應用前景的無限憧憬和想象。
網際網路經濟以資料為關鍵生產要素,通過運用網路資訊科技提升全要素生產率和優化經濟結構。區塊鏈是繼雲端計算、大資料、人工智慧之後的又一新興網路資訊科技,其基於技術構建的信任機制,基於合約和規則達成的多節點共識,基於機器驅動的價值自動化流通,將極大的改變當前社會的商業模式,進而引發新一輪的技術創新和產業變革,為數字經濟帶來新的活力。
二.區塊鏈發展概述
2.1 區塊鏈概念
區塊鏈起源於比特幣,是一種綜合技術的簡稱。在經歷多年發展後,不斷整合當今多種技術於一體,包括分散式賬本、共識機制、智慧合約、密碼學、p2p網路等。在每個區塊鏈系統中,區塊即資訊塊,資訊以區塊的形式進行整合、打包,並按照實際產生時間的先後順序進行連線。
2.2 區塊鏈價值
如今,伴隨諸多區塊鏈專案的興起與發展,人們不斷見證著區塊鏈為各領域帶來的變化,也逐漸認可區塊鏈技術本身所呈現出的價值。其價值主要體現在以下幾個方面:

(1)安全:基於去中心化P2P網路技術,區塊鏈系統中所有參與節點將共同完成資料的儲存、維護,可有效避免中心化資料系統遭到***時資料洩露的風險。在資料傳輸過程中,密碼學技術提供了安全保障。此外,新區塊的產生,是由全網多數節點達成共識後的結果,任意節點都無法實現資料的完全控制,保證區塊資訊不可篡改;
(2)確權:區塊鏈的另一個價值體現在資料資產所有權的確認上。資料一經上鍊,即可通過區塊鏈網路確定與使用者間的錨定關係,且後續的每一次資料操作都會被準確記錄,不可篡改。該特點可對資料資產進行有效保護,防止他人惡意篡改、竊取與利用;

(3)信任:去中心化區塊鏈系統中,資料賬本存於各節點,資訊公開透明,為資料可信提供了基礎保證。由於採用共識機制,各節點需要按照嚴格的演算法規則更新區塊資訊,從而達成資訊共享、多方決策一致,保障資料記錄過程的可信性。整個過程中,無需藉助第三方機構即可建立信任網路,完成多節點的可信溝通;

(4)自動化:智慧合約是一種可程式設計的數字協議,當合約參與方滿足觸發條件後,合約條款將自動執行。智慧合約的加入,為區塊鏈帶來了新的契機,保障部署在區塊鏈上的合同條款可以實現自動、去中心化的計算,從而為諸多領域(尤其針對流程複雜繁瑣、效率低下的領域)的效率提升、成本控制起到不可忽視的作用;

(5)資訊共享:傳統中心化系統常涉及較多環節,參與中介多、流程複雜,耗費成本較高。而區塊鏈系統則實現了各參與節點的去中心化連線,且各節點資料資產可進行點對點自由流通,以降低中間成本。此部分節約成本將以收益的形式,根據對區塊鏈網路的貢獻程度按照一定規則分配到各節點,在激勵其它節點積極參與的同時,實現全網價值的再分配。

2.3 區塊鏈發展現狀

區塊鏈生態構成主要包括區塊鏈網路、基礎設施(如資產管理、輕量級節點、交易所)以及執行在區塊鏈網路中的DApp。自2009年比特幣網路成功執行以來,區塊鏈各類技術得到了突飛猛進的發展。尤其是底層技術,自2017-2018年至今發展勢頭明顯。基於底層平臺,各領域不斷進行商業端、使用者端的場景落地嘗試,DApp應用持續推陳出新。

2.3.1 公有鏈、聯盟鏈與私有鏈

區塊鏈平臺根據去中心化程度、應用場景的不同,可劃分為三類:公有鏈、聯盟鏈、私有鏈。不同區塊鏈平臺在准入機制、共識演算法等諸多方面均存在差異。

公有鏈公開透明。公有鏈常被形象化為“區塊鏈世界的作業系統”,此類區塊鏈平臺允許節點自由加入網路,且所有節點均有許可權檢視賬本資訊。典型的、當前應用最為廣泛的公有鏈平臺為以太坊。以太坊提供了圖靈完備的程式語言,允許開發者部署智慧合約,可幫助處理複雜業務流程。然而,受限於交易處理速度、可擴充套件性等,以上公鏈平臺難以進行大規模商業應用落地。自2017年以來,區塊鏈逐步成為能夠構建更高效社會活動的一種社會關係,成為能夠減少摩擦提高效率的新正規化。業界開始追求公鏈底層技術新的突破,探索更加普適、穩定的公鏈平臺,並將基於該類平臺的下一個時代定義為區塊鏈3.0.目前,公鏈3.0平臺仍處於探索階段,大部分主網暫未上線。據各平臺對外公佈資料,可以預見的是,2018年將是公鏈2.0平臺高速發展的元年,各公鏈主網將陸續於2018年下半年至2019年完成上線。

聯盟鏈半公開。聯盟鏈通常被用於政府機構、商業機構及公司之間,節點通過准入機制得到授權後方可進入,不同節點所擁有的資訊檢視許可權不同。典型的區塊鏈聯盟如超級賬本(Hyperleger)、R3。超級賬本(Hyperledger)專案由Linux基金會發起,旨在構建跨行業開源區塊鏈商業平臺,推動各行業成員協同合作、共建開放平臺、簡化業務流程。其中,專注於提供企業級區塊鏈解決方案的IBM HyperLeger(也即Fabric)區塊鏈平臺備受關注。R3是由美國初創公司R3CEV發起的金融行業區塊鏈聯盟,目前已吸引多家國內外金融機構×××。該專案旨在為銀行業提供探索區塊鏈技術的渠道,同時開發公佈分散式賬本平臺Corda。

私有鏈則全部封閉,參與的節點僅在有限範圍,資料的訪問及使用有嚴格的管理許可權。僅採用區塊鏈技術進行記賬,記賬權並不公開,且只記錄內部的交易,由公司或者個人獨享。私有鏈最大的好處是加密審計,發生錯誤時也能追溯錯誤來源,且在特殊情況下,執行著私有鏈的機構或公司可以很容易地修改區塊鏈的規則、還原交易、修改餘額等。這一點似乎略有違背區塊鏈的本質,但是卻適用於一些特殊場景需求。例如,全國土地登記,要實現這個功能就必須得使用私有鏈,畢竟,試圖建立一個不受政府控制的土地登記機構,在實踐中是不會被政府承認的,另外,由於私有鏈驗證者是內部公開的,交易的成本會很低,並且不存在部分驗證節點共謀進行51%***的風險。私有鏈如Eris Industries,其建立的平臺是一個開源的應用程式套件,任何人都可以免費使用。這些應用程式旨在建立全面執行和合法的分散式應用程式(DApps)和分散式自治組織(DAO)。

2.3.2 DApp生態

隨著區塊鏈(尤其是底層技術平臺技術)的發展,各領域快速進行著區塊鏈應用的原型設計、功能測試,直至最終產品落地。當前,以太坊平臺受到諸多開發者的認可與追捧,並基於該平臺持續進行技術落地創新,DApp不斷湧現。截至2018年6月,以太坊平臺已有DApp數量超過1600,生態最為繁榮。其中,較為知名的如世界首款區塊鏈遊戲CryptoKitties、以太坊錢包imtoken、社交聊天應用YeeCall等。除以太坊外,其它底層平臺也陸續衍生出了各具特色的應用生態,擁有各自典型的DApp,如基於Steem平臺的Steemit、基於迅雷鏈的玩客雲、基於公信鏈的公信寶等。

然而總體來看,DApp發展仍處於初步探索時期。絕大多數DApp在產品設計上尚未成熟,沒有充分體現出區塊鏈技術的獨特優勢。在諸多DApp生態中,暫無可以與傳統App相匹敵的爆款DApp出現,使用者體量相對較低。

三.區塊鏈整體架構

3.1 區塊鏈行業痛點

3.1.1 當前區塊鏈技術的效能制約

自區塊鏈技術誕生以來,區塊鏈的效能問題一直是倍受業界關注和討論的核心問題,同時也可能是成為區塊鏈行業發展的壁壘。當前,影響區塊鏈效能的直觀指標可總結為四點

(1)出塊時間:區塊產生的時間間隔;

(2)區塊大小:單個區塊的實際儲存容量;

(3)事務執行速度:單個請求的處理時間。對於包含智慧合約的請求,執行速度還受智慧合約的執行時間影響;

(4)事務大小:事務資料儲存在區塊鏈裡的實際大小。

回顧區塊鏈1.0時代的比特幣交易系統,效能的制約因素可歸納為區塊大小和出塊時間。區塊鏈2.0時代的以太坊系統,由於支援通用智慧合約,除了區塊大小和出塊時間之外,只能利用單核CPU的序列計算的低效率同樣是制約整體效能的因素。同時,POW機制以較慢的出塊時間來降低分叉概率的機制,也是影響區塊鏈整體效能的因素之一。

3.1.2 智慧合約的痛點

以太坊的出現,讓人們注意到用智慧合約可以構建豐富多彩的價值網路。但以太坊本質是一個基於單鏈架構的通用智慧合約系統,所有的智慧合約都在一條鏈上執行。所以以太坊的合約之間沒有隔離能力,效能也差強人意。除此之外,以太坊提供的Solidity語言設計上存在欠缺,也缺乏實用的程式設計庫支援,無法跟主流程式語言比較。

深挖智慧合約的潛力,豐富的智慧合約可以完整的構建一款基於區塊鏈的應用程式,我們叫DApp(Decentralized App)。DApp能夠傳遞有價值可信的資訊和服務。區別於現在的App,現在的移動App提供的資訊和服務需要主體公司的信用做背書,而在DApp中,背書是由區塊鏈完成的,因此DApp比App具備巨大的優勢。DApp取代App,標誌著區塊鏈技術3.0時代的到來。為了迎接新的時代,兩個技術問題亟待解決:

(1)DApp執行的獨立性:每個DApp都可以跑在一條或者多條鏈上,DApp內部的智慧合約相互可以訪問,DApp之間的資料通過跨鏈通訊來實現;

(2)DApp開發的便利性:智慧合約的程式語言,短期內應該向當前的軟體開發生態靠齊,支援主流程式語言包括C++,JAVA,GO等。但是從長期來看,區塊鏈的智慧合約需要有更符合自己特點的原生程式語言。

3.1.3 共識機制的痛點

共識機制本質上是一套博弈系統:共識的產生需要付出一定的代價,礦工努力工作後能獲得有效的獎勵,通過一獎一罰的博弈保證系統穩定實施。現存的共識機制,在應用層面比較專注於某一特定場景並存在一定程度的短板。比如PBFT比較適用於聯盟網路的共享賬本技術,POW能耗較高、POS存在中心惡意干涉的可能性等。

在當前的技術背景下,功能過於全面的共識演算法無法真正可用。在新一代區塊鏈共識機制的設計過程中,根據實際應用場景,有的放矢選擇去中心化、節能、安全等設計原則,對一些原則支援強弱進行取捨,將一定程度上提升系統的整體執行效率。因此,在新一代的區塊鏈系統設計中,可插撥的共識機制可能是未來發展的主要方向:在區塊鏈解決方案中,應該實現相容多種共識演算法,在實際業務落地中有選擇性的使用一種最合適的共識機制,甚至整個網路具備讓開發者自定義共識機制的能力。

3.1.4 計算和儲存的痛點

在當前的區塊鏈技術方案中,始終無法突破單機的儲存和計算瓶頸,甚至連單機的多核計算和多盤儲存都不能很好的利用。整體效能和擴充套件性存在一定侷限。效能支撐是使用者體驗的基礎,因此區塊鏈支援DApp的良好運轉,必須解決計算和儲存的彈性擴充套件問題。

3.1.5 網路建設的痛點

(1)平臺化技術的難點

1)基於比特幣等公鏈平臺實現DApp的難點

目前公鏈的技術,如比特幣,如果想直接用比特幣的區塊鏈網路做自己的事情,有兩種模式:

  1. 將資料寫到比特幣的Script區裡面,業務端理解資料並實施;

  2. Fork比特幣的程式碼並進行修改,從頭開始搭建自己的區塊鏈網路。

通過這些模式建立自己的DApp對網路構建、技術實施的門檻非常高,一定程度上限制了DApp生態的快速發展。

2)基於以太坊公鏈的快速發展。

基於以太坊的平臺化主要面臨兩方面問題:

  1. Soliday 這門語言相對較弱,在構建複雜應用的時候,會面臨軟體工程的問題;

  2. 以太坊的整體網路效能,不足以支撐一款高頻DApp的執行,所以根本無力去支撐整個DApp生態。

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(2)區塊鏈建設的難度

公鏈的建設難度極大,利益糾紛明顯。在傳統比特幣和以太坊的區塊鏈公鏈建設過程中,需要大量的礦機和電力加入。而EOS的網路建設,需要強大的社群運營以及資源支援。如果每一個DApp的出現,都要自己去建設公鏈,對開發者來說將是一個巨大的挑戰。