公鏈?zhǔn)酚洀镍櫭沙醣俚饺f物生長(zhǎng)的十年激蕩

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“當(dāng)這個(gè)時(shí)代到來的時(shí)候，銳不可當(dāng)。萬物肆意生長(zhǎng)，塵埃與曙光升騰，江河匯聚成川，無名山丘崛起為峰，天地一時(shí)，無比開闊。”這是財(cái)經(jīng)作家吳曉波在撰寫《激蕩三十年》時(shí)，對(duì)一個(gè)突飛猛進(jìn)的偉大時(shí)代的描述，區(qū)塊鏈也是如此。在經(jīng)歷了忽視、追捧、質(zhì)疑、紛爭(zhēng)......，區(qū)塊鏈行業(yè)依然銳意向前，打破一面面固有的認(rèn)知之墻。

但歷史總是任人打扮的小姑娘。我們?cè)谟懻搮^(qū)塊鏈發(fā)展時(shí)，總是不得已穿梭于其他行業(yè)的意見領(lǐng)袖對(duì)區(qū)塊鏈的側(cè)寫之中，亦或聽到許多區(qū)塊鏈項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)摻雜了自身利益的表達(dá)。

而在對(duì)于區(qū)塊鏈團(tuán)隊(duì)的技術(shù)貢獻(xiàn)，尤其是對(duì)國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)的判斷上，也往往是建立在感性的，帶著主觀色彩的表達(dá)之上。

可見區(qū)塊鏈行業(yè)，缺乏系統(tǒng)化的歷史沿革描述，這不利于這種全球化技術(shù)今后在國(guó)際的溝通。

感慨至此，事情總是要有人去做的。作為國(guó)內(nèi)最早一批從事區(qū)塊鏈研究，并且深扎行業(yè)至今的老兵，我們也希望能為再行業(yè)做一些基礎(chǔ)性的工作，因此，我們將以公鏈為序幕，展開區(qū)塊鏈?zhǔn)昙な幤隆?/p>

公鏈?zhǔn)菂^(qū)塊鏈的基礎(chǔ)設(shè)施，是最接近于區(qū)塊鏈本源理想的技術(shù)形態(tài)，因此，了解公鏈的發(fā)展就變得十分重要。我們把公鏈的歷史大致分成三個(gè)時(shí)代：

1.鴻蒙初辟：史前公鏈時(shí)代

2.天地初開：公鏈單機(jī)版

3.萬物生長(zhǎng)：公鏈分布式版

　　1. 鴻蒙初創(chuàng)：史前公鏈時(shí)代

一生二，二生三，三生萬物。

很多人進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈行業(yè)，都是先從研究比特幣白皮書開始的，比特幣作為區(qū)塊鏈技術(shù)第一個(gè)及其重要的應(yīng)用，也得益于三個(gè)重要的技術(shù)準(zhǔn)備。

技術(shù)一 非對(duì)稱加密

比特幣作為一種現(xiàn)金支付體系，首先要解決的是歸屬問題。

非對(duì)稱加密就是區(qū)塊鏈的解決方法，最早的非對(duì)稱加密算法是 RSA，是1977年由羅納德·李維斯特、阿迪·薩莫爾和倫納德·阿德曼一起提出的。

不過比特幣并沒有采用 RSA 算法，原因是RSA的公鑰長(zhǎng)度太長(zhǎng)，占用空間太大。比特幣使用的橢圓曲線加密算法是 1985年提出來的，離現(xiàn)在大概有30多年了。

技術(shù)二 P2P技術(shù)

分布式網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)輒就要存在上萬個(gè)節(jié)點(diǎn)，處理每個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通訊問題是重中之重。而解決這個(gè)問題的技術(shù)，也是一門古老的技術(shù) P2P 技術(shù)，P2P 技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)明之初就大行其道，這項(xiàng)技術(shù)的提出最早是在 1969年，離現(xiàn)在差不多有 50年了，但是技術(shù)的成熟大概是在 2000 年左右，P2P 現(xiàn)在已經(jīng)滲透到每個(gè)角落，包括你在qq，微信上傳輸文件，用迅雷下載之類的都會(huì)用到這個(gè)技術(shù)。

第三個(gè)技術(shù) 工作量證明共識(shí)算法(POW)

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)如果想穩(wěn)定運(yùn)行，其安全性必須通過技術(shù)手段得以保證，在眾多安全問題中，比較嚴(yán)重的就是有節(jié)點(diǎn)妄圖作弊，篡改區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)，POW共識(shí)算法就可用于解決這個(gè)問題。

Pow(proof of work)工作量證明機(jī)制，要求對(duì)方服務(wù)前，必須出具某種工作證明機(jī)制，這并不是一個(gè)新概念，主要用于防止拒絕服務(wù)信息和反垃圾信息。類似于用于防止DOS和垃圾信息的機(jī)制Hashcash,它最早在2002年被提出，不過最早的應(yīng)用不是用于虛擬貨幣，而是用于解決垃圾郵件問題。

郵件的發(fā)送方需要計(jì)算一個(gè)固定難度的hash，這樣發(fā)送一個(gè)郵件就需要大量的cpu 的消耗。比特幣的原理實(shí)際上和這個(gè)類似，只是發(fā)送郵件改成了打包區(qū)塊，如果你要打包區(qū)塊，那么你得先計(jì)算一個(gè)指定難度的hash。而比特幣保證全球的節(jié)點(diǎn)，要求平均十分鐘才有一個(gè)人能計(jì)算出這個(gè)難度的hash，這樣上萬個(gè)節(jié)點(diǎn)每時(shí)每刻都有人打包區(qū)塊時(shí)，不至于引發(fā)混亂。另外如果有節(jié)點(diǎn)妄圖篡改之前區(qū)塊數(shù)據(jù)以威脅網(wǎng)絡(luò)安全，那么他就要重做當(dāng)前區(qū)塊和被篡改區(qū)塊間所有的區(qū)塊，并比所有其他節(jié)點(diǎn)先完成這一系列操作，可想而知，這種作弊的成本是及其高昂的，通過這種機(jī)制，比特幣網(wǎng)絡(luò)得以實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。

以上三點(diǎn)不難看出，在比特幣的誕生之前的很長(zhǎng)一段時(shí)間，公鏈技術(shù)都已經(jīng)準(zhǔn)備好了。區(qū)塊鏈新世界的開辟只是需要一個(gè)扳機(jī)，而扣下這個(gè)扳機(jī)的，就是2008年美國(guó)次貸危機(jī)引發(fā)的全球金融危機(jī)。人類金融體系的周期性問題讓大家意識(shí)到，傳統(tǒng)中心化的金融機(jī)構(gòu)所維持的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不僅十分脆弱，而且漏洞頗多到了不得不考慮大變革的地步，正是這樣強(qiáng)烈的需求，比特幣橫空出世。

　　2. 天地初開：公鏈單機(jī)版

區(qū)塊鏈新世界的開辟，要從比特幣的誕生說起。

比特幣的誕生無疑是劃時(shí)代的，但是這并不意味著比特幣是一個(gè)完美的產(chǎn)品。比特幣最大的缺陷就是無法支持大的吞吐量。受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和需求，比特幣被設(shè)計(jì)成了一個(gè)單機(jī)軟件，一臺(tái)家庭個(gè)人電腦，就可以運(yùn)行出一個(gè)完整的節(jié)點(diǎn)。這意味著就算10億臺(tái)電腦都運(yùn)行比特幣節(jié)點(diǎn)，比特幣的性能還是不會(huì)提高，整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量受限于單臺(tái)機(jī)器的性能。但比特幣的誕生，卻帶來了巨大的思想解放，讓大家意識(shí)到這是一個(gè)全新的世界，無數(shù)懷揣信仰的人開始試圖改進(jìn)比特幣，以太坊是第一個(gè)比較有影響力的項(xiàng)目。

以太坊虛擬機(jī)的是與非

以太坊和比特幣的唯一區(qū)別就是虛擬機(jī)編程能力的區(qū)別。可能很多人還不知道，比特幣也有一個(gè)腳本，這個(gè)腳本的能力非常有限，并且考慮到安全問題，還刻意的做了限制。而以太坊在虛擬機(jī)上則表現(xiàn)得過于大膽，所以引起了一系列的安全問題，而且至今這種潛在的安全隱患仍然存在。眾所周知，允許用戶在鏈上編程是一件非常危險(xiǎn)的事情，但卻又必須去滿足的需求，這就像我們平時(shí)用的瀏覽器，瀏覽器內(nèi)嵌了JavaScript引擎，但是同時(shí)，黑客就可以通過JavaScript引擎的漏洞，通過腳本來攻擊瀏覽器。在這里以太坊做出了取舍，它讓區(qū)塊鏈擁有了編程能力，其本質(zhì)代價(jià)是犧牲了安全性。最近Facebook提出了一個(gè)叫做 move 語言，試圖解決 evm的缺陷，但是，從業(yè)界軟件工程的實(shí)踐來看，允許用戶編程會(huì)大大擴(kuò)大攻擊的面，系統(tǒng)的安全性仍是今后懸在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上的達(dá)摩克里斯之劍。

EOS 并不是劃時(shí)代的產(chǎn)品

以太坊解決不了吞吐量問題后，EOS應(yīng)運(yùn)而生。但是，EOS不是通過技術(shù)創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)吞吐量的，而是通過讓系統(tǒng)更中心化來實(shí)現(xiàn)高性能。以太坊犧牲了比特幣的安全性，EOS犧牲了比特幣的去中心化的特性。同時(shí)，eos 也減掉了以太坊真正的性能瓶頸 mpt樹，這樣通過mpt樹的方式創(chuàng)建輕錢包的功能成為不可能事件。通過一定的妥協(xié)措施，eos 的確做到了性能的提升，但是，這肯定不是未來真正的區(qū)塊鏈解決方案。

區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绯蹰_，誕生了各具優(yōu)勢(shì)的項(xiàng)目，他們根據(jù)各自的方向在開辟不同的道路，后來者將在三條路上探索前行，開枝散葉。

　　3. 萬物生長(zhǎng)：公鏈分布式版

縱觀互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史，最初人們搭建網(wǎng)站，只用一個(gè)單機(jī)版本的數(shù)據(jù)庫就可實(shí)現(xiàn)，但隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，單機(jī)版本已不能滿足要求，分布式數(shù)據(jù)庫隨之產(chǎn)生。在這里我們也不得不感嘆，歷史總是驚人的相似，因?yàn)閰^(qū)塊鏈?zhǔn)澜缫惭永m(xù)了這樣的發(fā)展趨勢(shì)。

區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入更加深入的商業(yè)化結(jié)合階段，伴隨著業(yè)務(wù)邏輯的復(fù)雜，單鏈架構(gòu)成為歷史只是時(shí)間問題，分布式版的公鏈系統(tǒng)將成為主流，分布式公鏈系統(tǒng)的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)越多性能越高，因此衡量此類公鏈的重要指標(biāo)之一，就是看節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

目前，較為主要的分布式公鏈有cosmos 模式 和 平行鏈模式兩種，我們將分別研究列舉。而更重要的是，許多中國(guó)團(tuán)隊(duì)更早的看到了未來的發(fā)展方向并提前布局。可以預(yù)見，在分布式時(shí)代，中國(guó)的區(qū)塊鏈企業(yè)有望實(shí)現(xiàn)全面超越。

cosmos 照搬了互聯(lián)網(wǎng)模式上鏈

互聯(lián)網(wǎng)是由無數(shù)局域網(wǎng)連接而成的，cosmos也類似，很多條公鏈通過hub互相連接，構(gòu)成一個(gè)大的區(qū)塊鏈。這是個(gè)絕妙的想法，甚至未來可能成為區(qū)塊鏈全球協(xié)議的一部分。但是，cosmos卻仍然有兩個(gè)問題沒有解決：

1. 單鏈的性能依然沒有解決：這種模式與eos類似，一定程度上犧牲了去中心化。

2.子鏈搭建成本非常高：Cosmos希望匯聚更多的鏈，但它卻忽略了成本問題。

這種模式下，一方面搭建一個(gè)鏈的成本很高，幾乎等同于搭建一條公鏈，同時(shí)安全防護(hù)的成本也十分高昂。比如鏈上21個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果存在ddos攻擊(Distributed Denial of Service：分布式拒絕服務(wù)攻擊)，或者被黑客入侵，21個(gè)節(jié)點(diǎn)全部被黑客數(shù)據(jù)刪除，那么可能這條鏈就永遠(yuǎn)從地球上消失。

技術(shù)進(jìn)步的終極追求是便利生活，縱觀歷史上眾多偉大的科技創(chuàng)新，最終都降低了人們的使用成本。

第一個(gè)支持平行鏈的公鏈： 比特元

分布式版公鏈還有還有一個(gè)很火的項(xiàng)目叫波卡，其核心技術(shù)價(jià)值在于parachain概念，不過這種概念目前還沒有落地。但讓我們很意外的是，其實(shí)parachain-平行鏈其實(shí)早就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)開發(fā)，甚至已經(jīng)有一條名為比特元的公鏈在2018年就開始支持和運(yùn)行，整整領(lǐng)先于行業(yè)1年時(shí)間。然而讓我們驚訝的是，為什么如此重要的技術(shù)突破，竟很少有行業(yè)者觀察到并重視起來，反復(fù)思索之后我認(rèn)為，究其原因，可能是人們完全沒有意識(shí)到平行鏈概念意味著怎樣的突破性意義。

那么，平行鏈的本質(zhì)是什么?

一句話概括可以理解為：共識(shí)安全由主鏈保證，業(yè)務(wù)邏輯由平行子鏈實(shí)現(xiàn)

平行鏈架構(gòu)分為一條主鏈和若干條平行鏈，主鏈與平行鏈間即獨(dú)立又平行，形成了一套高性能、保證網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定等特性的系統(tǒng)，而最重要的是在這條系統(tǒng)上搭建平行鏈，成本非常低。

平行鏈模式可以和cosmos做清晰對(duì)比。cosmos 的數(shù)據(jù)由每條鏈管理，但是平行鏈則完全不同。以比特元平行鏈為例，比特元上的平行子鏈數(shù)據(jù)是全部寫入比特元主鏈的，也就是說，cosmos的共識(shí)是在自己的子鏈上完成，平行鏈的共識(shí)是在主鏈上完成。共識(shí)完成后，數(shù)據(jù)同步到平行子鏈，由平行鏈完成運(yùn)算，校驗(yàn)。比較有意思的是，比特元的平行子鏈可以像eos一樣搭21個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后通過把執(zhí)行結(jié)果寫入主鏈的方式，在平行子鏈上又做了一層共識(shí)。比如，平行子鏈發(fā)生了前文提到的攻擊行為，數(shù)據(jù)全部被刪除了，這條鏈依然可以從主鏈下載下來數(shù)據(jù)，重新恢復(fù)出來。

此外還有一個(gè)非常重要的問題，就是區(qū)塊鏈的性能。

試想一下，主鏈要寫所有平行子鏈的數(shù)據(jù)，很可能出現(xiàn)性能的瓶頸。實(shí)際上，這個(gè)還是單機(jī)的一個(gè)思維模式。因?yàn)?，主鏈上沒有狀態(tài)數(shù)據(jù)，分片處理變得非常容易，也就是主鏈很容易實(shí)現(xiàn)分布式化。這種模式下，主鏈不是每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)保存所有的數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，系統(tǒng)吞吐量就越大，性能會(huì)更高。

結(jié)語：

區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展至今，各種區(qū)塊鏈項(xiàng)目你方唱罷我登場(chǎng)，讓人眼花繚亂。本文摒棄了繁雜的內(nèi)容，單純根據(jù)區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)行研究和陳述。從技術(shù)特點(diǎn)上可以將區(qū)塊鏈系統(tǒng)分成兩代，重要的標(biāo)志就是整個(gè)區(qū)塊鏈的吞吐能力是否可以隨節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加而增強(qiáng)。分布式版本的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，將能支撐更多的用戶，適應(yīng)更復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，但是同時(shí)開發(fā)的復(fù)雜度差了不止一個(gè)數(shù)量級(jí)。

自比特幣問世至今已有十年，行業(yè)經(jīng)歷過波瀾壯闊，其中精彩足以成著;

但十年又很短，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用如今還是萌芽，我們更期待他將來會(huì)成長(zhǎng)為怎樣的參天大樹，結(jié)出怎樣的花朵和果實(shí)。

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