區(qū)塊鏈之公有鏈的進(jìn)化過(guò)程1.0~4.0

先說(shuō)說(shuō)區(qū)塊鏈技術(shù)在現(xiàn)階段的區(qū)別:

  1. 公有鏈 public blockchain
  2. 聯(lián)盟鏈 consortium blockchain
  3. 私有鏈 private blockchain

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),公有鏈對(duì)所有人開放,任何人都可以參與;聯(lián)盟鏈對(duì)特定的組織或個(gè)人開放;私有鏈對(duì)單獨(dú)的個(gè)體開放。

1
公有鏈
public blockchain

公有鏈通常被認(rèn)為是真正去中心化的,通過(guò)共識(shí)決定哪個(gè)block最終被加到chain中,任何人都可以參與共識(shí)過(guò)程。

公有鏈?zhǔn)峭耆珜?duì)外開放的,用戶不需注冊(cè)、無(wú)需授權(quán)就可匿名訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù),節(jié)點(diǎn)可以自由出入網(wǎng)絡(luò)。公有鏈上的區(qū)塊內(nèi)數(shù)據(jù)可以被任何人查看,任何人也都可以參與發(fā)起交易或是參與共識(shí)。

公有鏈?zhǔn)钦嬲饬x上完全去中心化的區(qū)塊鏈,通過(guò)密碼學(xué)數(shù)字簽名保證交易不可篡改(相關(guān)密碼學(xué)內(nèi)容可以查看這里),也通過(guò)密碼學(xué)驗(yàn)證交易信息以及激勵(lì),在互為陌生的網(wǎng)絡(luò)中形成共識(shí)從而建立完全去中心化的信任機(jī)制。

目前主流共識(shí)機(jī)制主要有PoW和PoS,用戶對(duì)于共識(shí)的影響力直接取決于在全網(wǎng)的資源占比。
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2
聯(lián)盟鏈
consortium blockchain

聯(lián)盟鏈一般是由若干個(gè)機(jī)構(gòu)共同參與管理的區(qū)塊鏈。

聯(lián)盟鏈上的讀寫權(quán)限和記賬權(quán)限都由聯(lián)盟規(guī)則限定,比如由40多家銀行參與的區(qū)塊鏈聯(lián)盟R3和Linux基金會(huì)支持的超級(jí)賬本(Hyperleder)項(xiàng)目就屬于聯(lián)盟鏈項(xiàng)目。

聯(lián)盟鏈的共識(shí)過(guò)程由預(yù)先選好的節(jié)點(diǎn)控制。一般來(lái)說(shuō)適合于機(jī)構(gòu)間的交易、結(jié)算或清算等B2B場(chǎng)景。
例如在銀行間進(jìn)行支付、結(jié)算、清算的系統(tǒng)就可以采用聯(lián)盟鏈的形式,將各家銀行的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為記賬節(jié)點(diǎn),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上有超過(guò)2/3的節(jié)點(diǎn)確認(rèn)一個(gè)區(qū)塊,該區(qū)塊記錄的交易將得到全網(wǎng)確認(rèn)。

聯(lián)盟鏈可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)決定對(duì)公眾的開放程度。由于參與共識(shí)的節(jié)點(diǎn)比較少,聯(lián)盟鏈一般不采用工作量證明的挖礦機(jī)制,而是多采用權(quán)益證明PoS或PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant)、RAFT等共識(shí)算法。聯(lián)盟鏈對(duì)交易的確認(rèn)時(shí)間、每秒交易數(shù)都與公共鏈有較大的區(qū)別,對(duì)安全和性能的要求也比公共鏈高。

聯(lián)盟鏈和私有鏈都是需要注冊(cè)許可的區(qū)塊鏈,所以也稱為許可鏈。有些許可鏈不需要激勵(lì)記賬所以不會(huì)發(fā)行代幣。

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3
私有鏈
private blockchain

私有鏈?zhǔn)侵笇懭霗?quán)限僅在一個(gè)組織手里的區(qū)塊鏈。讀取權(quán)限或者對(duì)外開放,或者被任意程度地進(jìn)行了限制。私有鏈則僅在私有組織使用,區(qū)塊鏈上的讀寫權(quán)限、參與記賬權(quán)限按私有組織規(guī)則來(lái)制定。

私有鏈的應(yīng)用場(chǎng)景一般是企業(yè)內(nèi)部的應(yīng)用,如數(shù)據(jù)庫(kù)管理、審計(jì)等。私有鏈的價(jià)值主要是提供安全、可追溯、不可篡改、自動(dòng)執(zhí)行的運(yùn)算平臺(tái),可以同時(shí)防范來(lái)自內(nèi)部和外部對(duì)數(shù)據(jù)的安全攻擊,這個(gè)在傳統(tǒng)的系統(tǒng)是很難做到的。

舉個(gè)形象的例子,比如現(xiàn)在我們有個(gè)村子,村子里的村民采用pow等機(jī)制來(lái)進(jìn)行記賬權(quán)的分配,而賬本是所有人都能看到的,那村子的運(yùn)作是基于公有鏈的。如何把這個(gè)運(yùn)作方式變成一個(gè)私有鏈呢?

只要村長(zhǎng)發(fā)話,區(qū)塊鏈的讀寫權(quán)限,記賬權(quán)限全部封閉,只對(duì)村民開放,想要擁有權(quán)限必須通過(guò)他的審核和確認(rèn)才行。這樣外人想看村里的區(qū)塊鏈賬本必須通過(guò)村長(zhǎng)的同意,想交易?想入村當(dāng)村民?全部得由村長(zhǎng)同意才行。賬本只對(duì)村內(nèi)透明。

相比中心化數(shù)據(jù)庫(kù),私有鏈能夠防止機(jī)構(gòu)內(nèi)單節(jié)點(diǎn)故意隱瞞或者篡改數(shù)據(jù),即使發(fā)生錯(cuò)誤,也能夠迅速發(fā)現(xiàn)來(lái)源。因此許多大型金融機(jī)構(gòu)在目前更加傾向于使用私有鏈技術(shù)。
參與節(jié)點(diǎn)的資格會(huì)被嚴(yán)格的限制,由于參與的節(jié)點(diǎn)是有限和可控的,因此私有鏈往往可以有極快的交易速度、更好的隱私保護(hù)、更低的交易成本、不容易被惡意攻擊、并且能夠做到身份認(rèn)證等金融行業(yè)必須的要求。

私有鏈和聯(lián)盟鏈之間的設(shè)計(jì)隱私權(quán)限會(huì)有不同,聯(lián)盟鏈中的權(quán)限設(shè)計(jì)要求往往更為復(fù)雜。

聯(lián)盟鏈平臺(tái)應(yīng)提供成員管理、認(rèn)證、授權(quán)、監(jiān)控、審計(jì)等安全管理功能。

目前看來(lái)公有鏈與許可鏈的邊界逐漸開始變得模糊,開始出現(xiàn)混合鏈。特點(diǎn)是系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)有不同的權(quán)限,有些節(jié)點(diǎn)只能查看部分區(qū)塊鏈數(shù)據(jù),有些節(jié)點(diǎn)能夠下載完整的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù),有些節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)參與記賬。混合鏈可能有公有鏈和許可鏈的優(yōu)點(diǎn),但開發(fā)難度較大,會(huì)是未來(lái)區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的方向之一。

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目前的公有鏈在共識(shí)機(jī)制上都存在一些限制,因?yàn)閰^(qū)塊鏈去中心化的本質(zhì)所以沒(méi)有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行保護(hù)和維持系統(tǒng),所以全網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)需要一起參與所有的交易并維持全狀態(tài)的副本。

去中心化共識(shí)機(jī)制的優(yōu)勢(shì)是安全保證、政治中立和抵抗審查等等。然而,這是以擴(kuò)展性為代價(jià)換來(lái)的,因?yàn)槿ブ行幕拗屏藚^(qū)塊鏈里全節(jié)點(diǎn)可處理交易的數(shù)量。

這就導(dǎo)致了公有鏈的兩大性能瓶頸:

  1. 低吞吐量:區(qū)塊鏈目前能夠處理的交易非常有限
  2. 緩慢的交易速度:處理一個(gè)區(qū)塊的時(shí)間很長(zhǎng)。比如比特幣的區(qū)塊時(shí)間是 10 分鐘,以太坊的區(qū)塊時(shí)間大約是 14 秒。在高峰期里花費(fèi)的時(shí)間甚至更長(zhǎng)。大家都知道比特幣擁堵的時(shí)候甚至要幾天才到賬,高達(dá)幾百元的轉(zhuǎn)賬費(fèi)。以太坊也好不到哪里去,一只以太坊貓就把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)玩壞了。

所以可擴(kuò)展性、速度和效率就是限制區(qū)塊鏈商業(yè)應(yīng)用的痛點(diǎn)所在。

1
比特幣為首的區(qū)塊鏈1.0

1.0實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性和公平機(jī)制

以比特幣為首的區(qū)塊鏈1.0開創(chuàng)了區(qū)塊鏈的先河,實(shí)現(xiàn)了分布式賬本,去除了第三方;但是其實(shí)現(xiàn)功能之單一(只有貨幣)、交易速度之慢、轉(zhuǎn)帳手續(xù)費(fèi)之高遭到不少人的詬病。

比特幣在代碼層面非常簡(jiǎn)單,僅由256條指令組成,這些腳本實(shí)現(xiàn)了極大的公平和穩(wěn)定性。
但遺憾的是,中本聰可能并沒(méi)有想到比特幣有朝一日會(huì)讓世界陷入如此的瘋狂,成長(zhǎng)為如此龐大的市值。因此,比特幣沒(méi)有實(shí)現(xiàn)圖靈完備,只能夠支持簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的有效傳輸,不能有足夠的效率來(lái)支撐其他復(fù)雜應(yīng)用的運(yùn)行。所以在比特幣上無(wú)法實(shí)現(xiàn)更多的功能擴(kuò)展。

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以以太坊為首的區(qū)塊鏈2.0

2.0為區(qū)塊鏈產(chǎn)品提供了更廣泛的應(yīng)用空間

相比比特幣,以太坊最大的改進(jìn)是支持了“圖靈完備”,成為了一個(gè)可編程的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。以以太坊為首的區(qū)塊鏈2.0引入了智能合約,為世人打開了DAPP的大門;

簡(jiǎn)單而言,以太坊搭建了一套比較完備的操作系統(tǒng),有點(diǎn)像我們電腦的windows系統(tǒng),開發(fā)者可以自己在以太坊上面搭建屬于自己的應(yīng)用。

這兩年異常火爆的ICO項(xiàng)目,絕大部分都是基于以太坊的智能合約開發(fā)出來(lái)的。也就是說(shuō),它們幾乎都是跑在以太坊上面的應(yīng)用。

開發(fā)者在以太坊上運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí),是需要支付以太幣的?;谝蕴婚_發(fā)的項(xiàng)目越多,整個(gè)以太坊生態(tài)就越豐富,使用者越多,對(duì)以太幣的需求也就越多。那么,以太幣自然會(huì)隨之升值,所以以太幣價(jià)格持續(xù)走高,成為了區(qū)塊鏈時(shí)代的最大贏家。

以太坊的另一個(gè)變革是引入PoS共識(shí)算法,為了解決PoW效率低下的問(wèn)題。
所謂的PoS權(quán)益證明,有點(diǎn)像拿自己的以太幣來(lái)做抵押。參與者拿出以太幣來(lái)質(zhì)押換取記賬權(quán)。記對(duì)了,拿回以太幣并得到獎(jiǎng)勵(lì)。如果記錯(cuò)了,質(zhì)押的以太幣被扣除作為懲罰。
這樣的話,當(dāng)然,你投入的以太幣越多,記賬的機(jī)會(huì)越多,賺到的以太幣也越多。

這個(gè)共識(shí)機(jī)制存在的最大弊端,就是貧富差距問(wèn)題。

越富有的人,逐漸會(huì)擁有更高比例的幣,這豈不是最終成為了富人們的游戲?

以太坊為了減小貧富差距,以太坊將共識(shí)分為了幾個(gè)發(fā)展階段,計(jì)劃通過(guò)硬分叉將以太坊從POW過(guò)渡到POS。但由于種種原因,目前以太坊還未順利過(guò)渡到PoS采用的仍是PoW。

隨著使用人數(shù)的增加,生態(tài)系統(tǒng)的日益臃腫,以太坊的問(wèn)題也越來(lái)越明顯:落后的共識(shí)算法PoW,擁堵的網(wǎng)絡(luò),緩慢的交易確認(rèn)和相對(duì)封閉的生態(tài)系統(tǒng)(不支持跨鏈)。

目前,我們?nèi)绻谝蕴簧线M(jìn)行一個(gè)轉(zhuǎn)賬交易,平均需要15秒到幾十分鐘才能完成,如果遇到以太坊網(wǎng)絡(luò)擁堵,甚至?xí)枰畮讉€(gè)小時(shí)。

所以,一款區(qū)塊鏈的養(yǎng)貓游戲就把整個(gè)以太坊玩掛了。

此外,以太坊上的每個(gè)交易,都需要給相關(guān)節(jié)點(diǎn)一定的轉(zhuǎn)賬費(fèi)(gas),而且這個(gè)費(fèi)用是可以自己調(diào)高的,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí),出價(jià)高的使用者就可以霸占流量,出價(jià)低的使用者則只能苦苦的等待。

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以EOS為首的區(qū)塊鏈3.0,EOS的目標(biāo)只有一個(gè):取代以太坊

3.0解放了許多開發(fā)者的雙手,為更靈活的應(yīng)用提供了可能

***滿足企業(yè)級(jí)應(yīng)用的性能需求

EOS最終的目標(biāo)是達(dá)到每秒鐘處理上百萬(wàn)次請(qǐng)求的性能。
首先需要從改變共識(shí)機(jī)制入手,EOS提出了一個(gè)全新的共識(shí)機(jī)制:“委托授權(quán)證明機(jī)制”(DPOS)。

舉個(gè)例子,如果以太坊是權(quán)益質(zhì)押制,那么EOS就是議會(huì)制——我可以指派一個(gè)人來(lái)行使我的“投票權(quán)”。通過(guò)實(shí)施科技式的民主以抵消中心化所帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng),同時(shí),實(shí)現(xiàn)了更高的效率。

但對(duì)于DPOS的批評(píng)從誕生之日起也從沒(méi)停止過(guò)。EOS計(jì)劃中的每秒百萬(wàn)級(jí)別運(yùn)算處理能力,只通過(guò)全球的幾十個(gè)超級(jí)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)的集中記賬來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方式,更像是一種中心化的模式,這是否會(huì)違背去中心化的初衷?

***減少重復(fù)的工作

EOS天然集成了許多程序員開發(fā)所需要用到的工具,相比EOS這個(gè)“操作系統(tǒng)”,以太坊只能算是一個(gè)CPU. 因?yàn)镋OS集成了并行運(yùn)算、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件備份、任務(wù)調(diào)度、賬戶系統(tǒng)等等,極大的減少了開發(fā)者的工作量

***新的定價(jià)模型和資源使用方式

除了比以太坊更靈活、集成更多功能,EOS還需要比以太坊更便宜。

在以太坊產(chǎn)生的每一筆交易都需要支付Gas給礦工,所以即使是需要基于以太坊程序的消費(fèi)者也需要付費(fèi),其背后根本原因是以太坊目前還是使用的PoW,使用PoS的話,使用基于EOS的程序的消費(fèi)者,不需要支付任何費(fèi)用。

EOS雖然還未落地,弊端已顯:

  1. 生態(tài)系統(tǒng)比較封閉,每個(gè)項(xiàng)目有自己的協(xié)議和規(guī)范
  2. 性能擴(kuò)展性較差,性能并不能隨節(jié)點(diǎn)的增多而線性增長(zhǎng)
  3. 共識(shí)算法不夠完美,PoS規(guī)模不足,DPoS安全性不足

EOS目前只是一個(gè)開發(fā)中的項(xiàng)目,尚處在持續(xù)一年的眾籌中,無(wú)論是爭(zhēng)議還是追捧,都需要等到18年6月主網(wǎng)上線后,才能逐漸明朗。但憑借創(chuàng)始人BM的個(gè)人影響力和描繪中的超高運(yùn)算能力,EOS已經(jīng)在全球形成了巨大的影響力和粉絲效應(yīng),甚至是宗教般的狂熱信仰。

奇葩的EOS ICO:

EOS的ICO長(zhǎng)達(dá)一年之久,目前EOS的token基于以太坊,在眾籌結(jié)束前一定要用EOS token注冊(cè)自己的公鑰,在EOS真正發(fā)布后,去換取EOS上真正的Token,否則投資就打水漂了,EOS的眾籌進(jìn)度可見(jiàn)此:EOS ICO

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以Seele元一為首的區(qū)塊鏈4.0

元一創(chuàng)新點(diǎn):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)算法+異構(gòu)森林網(wǎng)絡(luò)+價(jià)值交換協(xié)議+價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)傳輸層協(xié)議

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共識(shí)算法:
將原先離散的投票問(wèn)題變?yōu)榱舜笠?guī)模環(huán)境下連續(xù)的排序問(wèn)題。
用更通俗的語(yǔ)言來(lái)說(shuō),把原本的0或1問(wèn)題改為了概率問(wèn)題,使用參數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整算法從而達(dá)到更好的魯棒性和并發(fā)性。
據(jù)Seele的POC結(jié)果,通過(guò)更改共識(shí)算法的參數(shù),可以承受更多的節(jié)點(diǎn)故障。對(duì)于大部分共識(shí)算法,超過(guò)40%節(jié)點(diǎn)故障時(shí)共識(shí)算法將失效,但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共識(shí)算法通過(guò)降低節(jié)點(diǎn)采用率S依舊可以達(dá)成共識(shí),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共識(shí)算法可以盡可能做到減少節(jié)點(diǎn)間的通信;當(dāng)故障節(jié)點(diǎn)超過(guò)35%時(shí),使用拜占庭容錯(cuò)算法的NEO會(huì)堵塞,但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共識(shí)算法可以允許節(jié)點(diǎn)繼續(xù)投票直到故障恢復(fù)。
并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共識(shí)算法可以做到性能隨著節(jié)點(diǎn)的增加線性增長(zhǎng),里程碑效果類似大數(shù)據(jù)處理中的Hadoop集群。

異構(gòu)森林網(wǎng)絡(luò):
受DNS啟發(fā),由不同的子網(wǎng)組成,各個(gè)子網(wǎng)可以看作分層次的樹,樹的頂端為全局服務(wù)鏈稱為“元鏈”,提供全局的配置和任務(wù)調(diào)度;在這種架構(gòu)下每個(gè)子網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)私人訂制,用于不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景;比如子網(wǎng)一用于金融領(lǐng)域?qū)τ诎踩?、隔離性要求更高,子網(wǎng)二用于計(jì)算領(lǐng)域?qū)Π踩砸筝^低但對(duì)計(jì)算和并發(fā)要求更高;不同子網(wǎng)之間通過(guò)價(jià)值交換協(xié)議進(jìn)行價(jià)值共享和信息獨(dú)立,就是這樣相互依存又相互獨(dú)立的各個(gè)子網(wǎng)組成了元一的大型生態(tài)。

價(jià)值交換協(xié)議
目前的區(qū)塊鏈生態(tài)中為了解決跨鏈問(wèn)題,已經(jīng)做了很多嘗試;
價(jià)值交換協(xié)議(VTP)是基于異構(gòu)森林網(wǎng)絡(luò)的一套解決方案。

價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)傳輸層協(xié)議
除了定義服務(wù)和應(yīng)用層協(xié)議外,底層的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議也被重新定義;
價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)傳輸層協(xié)議基于TCP/UDP但是針對(duì)性的對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),據(jù)說(shuō)使用該協(xié)議在區(qū)塊鏈中傳輸數(shù)據(jù)包,效率可提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。

目前Seele的ICO已結(jié)束,但是僅限凈資產(chǎn)100w美金以上的人參與,且不對(duì)中國(guó)和美國(guó)國(guó)籍開放

最后提一下國(guó)產(chǎn)公鏈的三駕馬車:NEO、QTUM、BTM

小蟻NEO是國(guó)內(nèi)的第一條原創(chuàng)公鏈,任重道遠(yuǎn),主要研發(fā)智能合約技術(shù),常常被媒體拿來(lái)與以太坊作比較,NEO是實(shí)現(xiàn)“智能經(jīng)濟(jì)”的一種分布式網(wǎng)絡(luò),目前已經(jīng)有幾十個(gè)DAPP應(yīng)用,市值排名全球前十。

量子鏈Q(jìng)TUM號(hào)稱是BTC和ETH的結(jié)合。QTUM背后的理念是讓智能合約變得更加簡(jiǎn)單和安全,同時(shí)提供與領(lǐng)先的加密貨幣例如比特幣和以太坊的互操作性。QTUM代碼的基礎(chǔ)是比特幣的區(qū)塊鏈,但QTUM開發(fā)人員已經(jīng)抽象并增加了比特幣區(qū)塊鏈的層次,使得智能合約的以太坊虛擬機(jī)可以在比特幣之上運(yùn)行。

比原鏈BTM目前的市值偏低,上漲潛力很大(敲重點(diǎn))。比原鏈?zhǔn)且环N多元比特資產(chǎn)的交互協(xié)議,運(yùn)行在比原鏈區(qū)塊鏈上的不同形態(tài)的、異構(gòu)的比特資產(chǎn)(原生的數(shù)字貨幣、數(shù)字資產(chǎn))和原子資產(chǎn)(有傳統(tǒng)物理世界對(duì)應(yīng)物的權(quán)證、權(quán)益、股息、債券、情報(bào)資訊、預(yù)測(cè)信息等)可以通過(guò)該協(xié)議進(jìn)行登記、交換、對(duì)賭、和基于合約的更具復(fù)雜性的交互操作。

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