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想明白区块链是啥,你要先了解这个!

来源:比特技术网 编辑:比特技术 时间:2018-08-07点击:
导读:今天你买币了吗? 自从去年区块链开始大火以后,大家茶余饭后除了讨论股票还要讨论各种币。但是,对于区块链技术的底层平台又有多少人关注呢? 小探觉得,想读懂区块链技术,咱们还得扎扎实实一步一步地从底层开始走起。今天,咱们就先从公链开讲,去看看目

今天你买币了吗?

自从去年区块链开始大火以后,大家茶余饭后除了讨论股票还要讨论各种币。但是,对于区块链技术的底层平台又有多少人关注呢?

小探觉得,想读懂区块链技术,咱们还得扎扎实实一步一步地从底层开始走起。今天,咱们就先从公链开讲,去看看目前硅谷以及美国围绕公链到底都在做些什么?他们遇到了哪些挑战?面对已经ICO的美国公链开发项目,投资者们又怎么说?

公链是什么?

在区块链的底层平台上,公链是最为重要的一环。它是区块链世界的“操作系统”,是为区块链生态提供数据储存、网络传输、交易计算、共识机制等的底层协议。

公链向所有人开放,每个人都能成为系统中的一个节点参与记账。如果我们看比特币、以太坊,“人人可挖矿” 并参与记账就是最基本的模式。

而挖矿所得的代币,也就是公链的激励模式,让区块链成为了更高层次的新型平台经济。同时,DApp(去中心化应用)在底层公链上,就如同 App 在 iOS 和 Android 系统,未来可能会产生一个新的生态体系。

但是,一条赛道的公链在运行大量 DApp时,必然会有延时过长、交易速度(TPS)变慢等问题,并且特定行业的数字资产转移也会要求其运行平台上有不同于公链的各种特性,底层平台上的私链、联盟链、侧链、跨链等区块链协议也随之产生。

根据《工信部2018年区块链白皮书》整理而成

公链项目的挑战 —— 技术层面

虽然公有链有很多优点,但是其面对的挑战依然很大,这也是其应用没有真正落地的原因之一。区块链的“不可能三角”理论概述了公链在技术层面需要解决的三个问题。

当前的区块链技术存在一个 “不可能三角”,即无法同时达到完全的可扩展性(Scalability)、去中心化(Decentralization)、安全(Security)。三者之间要互相平衡。

图片来自网络,版权属于作者

从区块链发展的历程来看,“不可能三角” 一直制约着公链的发展。我们知道,区块链技术发展的三个历史阶段,即区块链1.0,2.0,3.0 三个版本的升级,实际上也就是公链三个版本的迭代。

公链1.0时代:第一代公链,以比特币为代表。其设计定位为单纯的支付渠道,安全性极高。但是系统效率却很低下。因为每增加一个节点,就需要多达成一次共识。节点数和效率就成为了一个悖论。比特币每秒只能处理 7 笔交易,可扩展性差,许多高级应用无法建立。其次,由于向所有人开放,比特币作为人人可参与记账的公链,如何保证交易的隐私性?

面对可扩展性差的问题,第二代公链进行了改进。

公链2.0时代:第二代公链,以以太坊为代表。它允许开发者自行开发各种智能合约,从而拓展了区块链的商业用途。但是,扩展性仍然不足。虽然以太坊每秒能处理20-30笔交易(tps),但是可扩展性仍然不足。同时,安全性还变差,商业应用遭遇了瓶颈。而用户的隐私性仍然不能保证。比如用户在以太坊网络中输入的智能合约的详细信息会对公众开放。在这种情况下,上传的个人信息等数据很容易受到黑客攻击。

随后的第三代公链,也就是目前阶段,在第二代公链的基础上更注重了可扩展性的开发。比如EOS项目,自今年六月上线以来,主网可以达到1000tps,并向10,000和1,000,000 tps进发。

公链3.0时代:第三代公链。其定位是要实现大规模商用。目前竞争的公链项目有EOS、Cardano、Bytom、ZMB Chain等,但这些项目尚在早期阶段.与此同时,以太坊也在自我更新之中。但是,由于发展不够充分,用户关注的去中心化、安全性、隐私性、可拓展性等问题不能同时满足。于是目前市场上竞争的公链产品主要都是围绕这些技术上的改进与提高。

图片来自网络,版权属于作者 

目前,大多数公链项目都是在 保证强安全性的基础上努力提高隐私性与可拓展性。

因此,我们就针对解决隐私性和可拓展性的美国公链项目做一个回顾,并以技术方面比较有代表性的项目为例。

隐私性:

为了保证交易的隐私性,于是就有了匿名币的开发。其中Zcash 与 Monero 是很有代表性的两个公链项目。

2016年10月成立的 Zcash(ZEC)公链项目利用了先进的新型加密技术来提供可选的和改进过的隐私和透明度,以及使用自己独特的区块链。Zcash的隐私交易是通过使用非常创新的零知识证明(zk-SNARKS)技术来实现的。与比特币相比,Zcash的区块链和发行结构的不同之处在于:ZEC的平均区块时间为2.5分钟并且最初区块奖励为12.5 ZEC。这种设计是为了减少可能会出现的负面事件所带来的影响,如技术失误或者安全漏洞。

另外一种匿名公链系统 Monero(门罗币,XMR)是一个创建于2014年4月开源加密货币。它着重于隐私、分权和可扩展性。与自比特币衍生的许多加密货币不同,Monero基于CryptoNote协议。基于环签名(Ring Signatures)技术的虚拟货币,以及通过使用密码学中一种特殊的方法,门罗确保了所有交易保持 100% 的不可关联和不可追溯性。Monero之所以变得流行,很大程度上是因为暗网市场AlphaBay采用了此币进行交易。

除此以外,2014年创建的 Dash (达事币)项目, 技术上使用X11的算法,达到了及时支付和匿名的特征;而由Berkeley大学教授Dawn Song 教授主导的 Oasis Labs 开发了新的“隐私保护”智能合约技术,克服了当今最流行的智能合约平台以太坊的基本限制。

可拓展性:

比特币为了增加其可拓展性,2015年提出了比特币闪电网络 (Bitcoin Lightning Network)。实际上,比特币闪电网路是一种侧链技术。它的目的是将比特币的绝大多数交易带离区块链,而且不会牺牲可证性以及安全性。

从理论上来讲,这种分布式小额支付网络(闪电网络)可以将比特币的日交易量扩充到每天数十亿笔,并且极少地使用到区块链,以及仅需少量的交易费。然而,闪电网络需要再次对现有的比特币协议进行改动。

而在以太坊的自我改进之路上,可扩展性的提升成为了很重要的一个方面。状态通道(state channels)是提升可扩展性的的手段之一。Vitalik 认为状态通道在短期内可以做很多事,让一些 DApp 获得更好的用户体验以及可扩展性,而且开发难度也会降低。

此外,另一种方式 Plasma 也有助于可扩展性,尤其是对企业。因为它允许以半中心化和半去中心化的方式构建应用程序,这样既可以受益于区块链的高安全性,也可以同时拥有中心化系统的效率优势。

“状态通道”和Plasma也仍然依赖于成熟的智能合约逻辑来实施这些机制。而像比特币这样纯粹的“以支付为中心”的设计,其实很难实施这样的结构。比特币不能执行Plasma,智能合约在“状态通道”上需要设置更多限制和更复杂的方式。相比之下,以太坊拥有更多灵活性。

除此之外,对于扩展性的开发,位于硅谷的项目 QuarkChain采用了的“分层 + 分片” 的方法。

QuarkChain 采用分层(layer)的形式。先说第二层,第二层是根链(root chain)。根链的主要功能是确认来自第一层所有片(shard)的所有区块,但不负责处理交易本身。

而第一层则是由分片,也就是 shard 组成。Shard 是一个专业术语,我们可以将它比喻成银行ATM 机器,每一个 shard 都可以独立处理交易事务,但是它们都归属根链管辖,就像总行会确认每笔 ATM 交易是否属实一样。随着 shard 数量增加,可以同时处理的交易总量也随之线性增加,就像一台 ATM 机器只能同时处理一个人的取款操作,十台机器就能同时处理十个人的交易同理。

其他项目,比如Taxa, 是一个能服务于所有公链的逻辑层 Taxa解决的问题,并非是TPS层面的“横向扩展”,而是对智能合约本身性能的“纵向扩展”;再如 Celer Network 提出了一个可以利用链下的操作系统,提供了具有高故障恢复能力的完全分布式技术堆栈。

 

除了隐私性、可拓展性之外,如何确保链与链之间的连接性,避免数据孤岛的问题?Cosmos和IrisNetwork等项目在跨链问题的解决方式上给我们了一些解答方式 。 关于跨链的问题,我们将在以后再深入讨论。

目前为止,区块链的大规模应用仅仅只在币圈而已,然而区块链对我们而言,它应该是一种很有前景的技术。可以说要想让区块链能真正的落地应用,公链技术的成熟是非常关键的。

公链项目的挑战 —— 非技术层面

目前,对于区块链来说,最为普通大众所关注的就是如比特币、以太币等可以投资的代币。从公链层面来看,代币真的有必要吗?无币公链是不是也可以?

要回答这个问题,我们要先来看区块链的本质属性是什么——去中心化。而去中心化之下是区块链的金融属性与技术属性双重属性的显现。而这也是区块链具有革命性创造意义的最重要原因。

如果没有代币系统,区块链就是一种纯工具,那么它所解决问题的方式又与互联网解决问题的方式有何不同?正是因为代币系统的存在,使得区块链在一些细分的场景下,用一种市场自由定价的方式为商业环境创造一个最优解。

以太坊的创始人 Vitalik 也认为无币公链并不实际。他曾说:“只要你是一个公有链,就肯定需要激励。即使是私链,实际上也不能够全部做到没有代币”。

Vitalik 曾经举过这样一个例子:有些私有链项目声称已经投产了。但实际上,这些私有链往往只有7个节点左右,而且所有这些节点都由同一家公司控制,所以基本上根本不是去中心化。

可以说,没了共识机制和激励机制,无币区块链就是空中楼阁。因此,代币系统对于公链不可缺少。但是,这也引发了一个问题:如何协调代币系统与公链的关系?

从目前来看,虽然公链本身具有协调性,但是诸多项目却只能摸着石头过河。也就是说,如果想让代币经济更适应公链的发展,方法之一就是先用中心化的运营方式去试验,再基于代币来设计分布式的模式。由此,一直为大家所诟病的“先搭平台,再找场景” 问题也由此而出。 这也为后面的实际落地带来了一定的挑战 。

在非技术层面,公链所面临的另一个重要挑战是经济模型创新难度很大。

究其原因,我们要从区块链的经济模型的发展历程谈起。从最早的比特币开始,到任何记账行为都需要燃烧gas的以太坊,这种消耗型经济模型一直让人诟病。即使在公链3.0阶段出现了EOS的类似于“央行”增发式的经济模型、Steemit的三币结构等,就公链来说,由于没有落地的应用,使得公链的应用性与其深层逻辑之间产生了矛盾。例如,区块链具有金融属性,但是落地应用却不足,这就导致了投资公链与使用公链二者不能相一致。

而由于区块链的应用迟迟未能落地,这也导致了公链配套的落地生态应用面临着挑战。

目前,公链的生态系统中除了发币的体系,其次就是社区的建设。目前做的最好的社区要数以太坊社区。与其他公链社区相比,以太坊社区方面最有影响力,其公链上运行的Dapp也最多。我们从其社区的发展轨迹上可以看出,一个社区良好生态的形成,对于技术贡献者的激励机制不能少。而从以太坊来看,其发币本身就有助于社区的发展。而Consensys对于以太坊的项目的开发从培训、孵化到投资、咨询的一条龙服务,也为以太坊的发展做出了极大贡献。可以说,想让生态落地,主干网上一定首先要有诸多的应用场景。而目前来看,不能解决核心的区块链应用落地问题,配套的落地生态应用只能纸上谈兵。

除此之外,缺乏合理监督和治理也是目前公链项目遇到的挑战之一。区块链是点对点的交易,这意味着没有中间人。此外,它还需要授权机构的治理。而具体到公链,不够规范的行业导致各种良莠不齐的项目并驾齐驱。其实,治理并不困难,但是治理结构要设计得合理。

 

要解决这一问题,最核心的任务是提高项目的透明性。这个项目用了什么技术?技术的发展历程如何?社区建设得怎样?能否利用社区群策群力来辅助项目的发展?融资在哪一阶段了?具体有多少?只有做到技术、社区、融资各个方面的信息透明,项目才能在市场上充分博弈,而监管才算是真正落到了实处。

除此之外,在非技术领域,公链的开发成本过于昂贵,公众对区块链的认识仍不充分等问题也都是需要逐步解决的。

投资人怎么说?

在下图中,我们总结了ICO Drops上在过去12个月中,即从2017年7月31日到2018年7月31日期间,ICO项目里排名前10的公链项目。其中,美国的项目只有0Chain一家。其余分别来自韩国、中国和一家以色列的项目Zen Protocol。

那么投资人们怎么看ICO的项目?我们采访了国内与美国几位投资区块链项目的投资人。在他们看来,因为实地落地应用还没有实现,很多融资额高的项目实际上是“吆喝得响”。然而,早期的很多项目确实是在技术环节有夺人眼球之处。对于投资人来说,公链技术上的创新才是真正的投资点。

技术创新,不是简单的已有技术的叠加、拼接。比如一些项目会宣称自己的技术是结合了A共识、B存储、C网络等技术,因为大而全所以比其他的公链更好,用以造势。其实,真正的创新应该在协议层里。比如说,我们上文提到过的一些真正为了解决区块链某一痛点而在协议层里有所创新的项目。

同时,说到融资额。融资额不能决定项目的真实情况是从两个方面说的。融资额高的项目中,有滥竽充数的;但是也有真正厉害的项目。比如,当年以太坊2014年1840万美金,成为史上最贵公链。但是当时以太坊实际上只有一个白皮书和黄皮书。如果说到应用落地,当时也并不存在。但是投资人们正是看到了智能合约这一打破了之前比特币系统的底层创新,所以才纷纷下注。因此,真正技术创新才是投资的着眼点

总而言之,公链的各方面挑战都很大,但是如果开发者们能迎难而上,整个区块链的发展都会有长足的提升。

参考资料

《工信部2018年区块链白皮书》

《王峰十问对话以太坊创始人V神》

《2018 中国区块链行业白皮书 - 链塔智库》

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