2018年公链万链齐发虽然催生了大量泡沫,但与此同时,区块链技术路线演进也日渐清晰。区块链因技术而立,也因技术而变。把脉到技术的发展,也就能观察到区块链发展的方向。
从以中本聪POW为核心的共识机制的改进与优化,到Layer2链下扩容方案的提出,再到数据安全、隐私保护、分布式存储与合约审计等领域的突破,2018年区块链已有技术改良和新技术的发展方向都已非常明确。
进入2019年,区块链去伪存真步伐加快,行业进入大规模商业应用阶段已成为业界共识。而这无疑对于区块链技术的扩展性、可操作性和易用性提出了更高的要求。
共识机制演进:从去中心化到社区治理与效率提升的折衷
作为区块链由2.0时代迈入3.0时代的开局之年,2018年区块链技术突破的最大亮点当属于共识机制的突破。
在区块链3.0时代,随着金融行业之外的应用场景不断涌现,为了满足更加复杂的商业逻辑和更高的性能,大量的公链项目不得不在去中心化、安全性和可扩展性三者的“不可能三角”之间重新找到平衡点。
早期中本聪设计的POW共识机制在追求去中心化和安全性的同时牺牲了可扩展性,进入2018年以后,社区对于共识机制的讨论逐渐转向社区治理的优化和效率的提升,并且这些改进方案试图在二者之间取得折衷。
在此过程中,以EOS、LikeLib、TRX、ONT、ASCH等为代表的DPOS代理共识机制快速崛起,并被业界所认可。
EOS,可以理解为Enterprise Operation System,即为商用分布式应用设计的一款区块链操作系统。EOS是引入的一种新的区块链架构,旨在实现分布式应用的性能扩展。注意,它并不是像比特币和以太坊那样的货币,而是基于EOS软件项目之上发布的代币,被称为区块链3.0。
EOS超级节点竞选备受诟病后,基本上被大家所认可,现在一些新的公链如果要追求更高的TPS、更好的易用性,基本上都会采用DPOS,通过竞选的方式来形成超级节点。像公信链、Cybermiles、本体这些全都是走这条路线,基本上业界已经认可了DPOS共识算法。
从区块链底层技术开发角度而言,LikeLib应用了安全多方计算、门限密钥共享、基于椭圆曲线的环签名方案、一次性账户生成机制等多项密码学前沿技术,并首次解决了智能合约代币交易隐私保护这一难题。某种程度上,LikeLib就是先进密码学理论解决区块链领域难题的典型应用,代表着区块链底层技术的发展方向,那就是由条件安全向可证明安全转变、由逻辑控制向算法理论控制转变。从区块链技术应用角度而言,LikeLib不只是一个实现跨链交易和多资产互通的区块链项目,更是一个完备的区块链开发平台。LikeLib在实现跨链交易功能的同时,也是一个可以独立运行的区块链网络:它包含原生币,支持智能合约,并且拥有智能合约代币交易的隐私保护相制。任何开发者,均可根据应用场景,在LikeLib上开发出满足需求的金融应用。
LikeLib通过建立去中心化自治组织(DCOs),实现对去中心化体系的重构和发展。LikeLib主链处理主体应用业务模型,侧链适配多元化、多匹配应用场景接入。它使用并行计算,能力证明+实用的拜占庭容错,可以做到秒级确认,提高了智能商业开发效率。
除此以外,为了突破单一共识算法存在的性能瓶颈,提升效率,以太坊Casper惩奖机制落地以及ELF、AE、ZIL混合共识机制在2018年也获得了快速发展,并成为主流方向。
事实上,自中本聪设计的POW机制提出后,业内对于共识机制创新的尝试从未停止。但不同的是,早期的尝试仅只是通过采用不同的共识规则或采用兼容/抵御ASIC矿机的哈希算法进行改良,进入2018年以后,EOS、LikeLib、TRON、ZIL、Algorand、AE、DFINITY等项目的出现,扩展了共识机制的边界。
尽管在“不可能三角”的规则面前,这些改进方案对“去中心化”等特性做出了妥协与退让,但2018年共识机制的突破使得区块链在更多应用场景落地成为可能。
区块链扩容势在必行
除了共识机制的突破,2018年区块链技术突破的另一大方向是公链项目的扩容。而扩展性难题也一直是困扰区块链应用项目无法大规模应用落地的关键瓶颈之一。
比特币的1M区块大小早已不够用,而以太坊的严重拥堵更是让V神大吐苦水:“扩展性也许是排在第一位的问题,扩展性问题已经成为很多系统的坟墓,这是一个重大而艰巨的挑战。”
事实上,扩展性是软件系统本身的属性,但由于区块链有去中心化的要求,要想真正做到更深度化的应用和普及,必须要增强其可扩展能力。而当前区块链的扩展性问题主要包括两方面:一是区块链存储的扩展;另一个是提升区块链的交易吞吐量和交易速度。
在2018年,公链项目扩容方案的整体技术方向是由单点优化(如共识机制、状态通道、技术堆积木)走向总体技术架构的改进,通过在区块链系统中引入新的技术结构以及分层架构,促进公链在性能以及可扩展性方面的显著提升。
这些改进包含了Layer1(底层账本层)、Layer2(应用扩展层)的分层与特化(如Layer1的去中心化+Layer2的可扩展性)或是应用于特定场景的方案。
值得一提的是,尽管上述多个区块链项目都提出了技术解决方法,但实际上真正可行的解决方案仍有待商榷。
从整体技术方向来看,对于可扩容方案的演进从Layer1对于公链本身的改造到Layer2的链下扩容方案的提出,已经成为业内对于区块链可扩展方案的整体共识。
隐私计算两大技术路径:TEE与MPC
区块链应用大规模落地的前提条件,除了要解决共识机制和扩展性两大技术瓶颈外,隐私计算和隐私安全也是当前亟待解决的难题。
由于当前区块链上的大多数据和智能合约都是公开的,很多节点或参与方出于数据泄露或自身利益考虑,不愿开放自己的内部数据,任何单一的参与方永远都只能掌握数据全集的一部分,但只有将多方数据协同计算才能实现数据价值的最大化,打破数据在行业、企业间的流动壁垒和数据孤岛难题。
目前,业界提出的技术解决方案包括安全多方计算(MPC)、可信硬件构建可信执行环境(TEE)、代理重加密 (PRE)、零知识证明(ZKP)、同态加密 (HE)、监管审计、后量子密码等。在2018年,主要有两种技术路径逐渐开始实现行业应用的需求:第一是以Oasis Labs、TRIAS、Taxa等为代表的TEE技术路径;第二是PlatON、Enigma、矩阵元、ARPA等为代表的安全多方计算(MPC)技术路径。
工信部区块链技术与数据安全重点实验室专家罗蕾表示,“2018年隐私计算技术方面突破比较快的是MPC(安全多方计算),比如国内万向投资的矩阵元在这方面做了很多探索,取得了一些成果。”
实际上,相较于共识机制和可扩展性,区块链在隐私计算领域的突破要缓慢很多,大多都停留在理论探讨阶段。但隐私计算的技术突破依旧任重道远, 业界虽然提出了很多解决方案,但大多数都还处在概念和预研阶段,实际应用其实并不多。
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