區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究

宋蘇

區(qū)塊鏈技術(shù)作為當(dāng)前的一項(xiàng)熱點(diǎn)技術(shù)，其未來的發(fā)展趨勢(shì)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)的內(nèi)涵，探討了其未來7個(gè)方向的發(fā)展趨勢(shì)，為區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用推廣提供了依據(jù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈?zhǔn)?008年中本聰在其比特幣白皮書中首先提出的。比特幣也是區(qū)塊鏈技術(shù)最初應(yīng)用的具體形式，在原理上就是通過區(qū)塊鏈技術(shù)內(nèi)的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和驗(yàn)證，通過節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新，通過相關(guān)密碼保護(hù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全傳輸，通過智能合約來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的編輯。現(xiàn)代信息社會(huì)，由于區(qū)塊鏈技術(shù)開放、自治和數(shù)據(jù)可追溯等特性，在很多領(lǐng)域都有較好的應(yīng)用前景，因此針對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)及其應(yīng)用的研究成為了熱點(diǎn)。

可擴(kuò)展性

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，可擴(kuò)展性決定了其應(yīng)對(duì)高業(yè)務(wù)量的能力，影響在不同領(lǐng)域區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的深度。通常來說，其可擴(kuò)展性主要受到3個(gè)方面的影響，即：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸效率、區(qū)塊容量和區(qū)塊間隔時(shí)間、節(jié)點(diǎn)自身性能。未來區(qū)塊鏈技術(shù)要擴(kuò)大應(yīng)用開發(fā)，就必然逐步增加可擴(kuò)展性，而主要的方式就是通過改善上述3個(gè)要素。

抗量子加密算法

近年來，量子計(jì)算技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，這使在區(qū)塊鏈中應(yīng)用的一些非對(duì)稱加密機(jī)制存在被破解的風(fēng)險(xiǎn)，其基本的原理是利用主流非對(duì)稱加密算法來得到公鑰地址，進(jìn)而反推出賬戶的私鑰。這類操作一旦成功，將會(huì)直接導(dǎo)致區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全性問題。因此，從這一角度來說，要確保區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的安全性和可靠性，抗量子加密算法技術(shù)的研究是必需的發(fā)展方向。

零知識(shí)證明

目前區(qū)塊鏈技術(shù)在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，隨之而來的就是隱私數(shù)據(jù)的保護(hù)。諸如比特幣、以太坊等這類公有鏈已經(jīng)公開化的賬本，在隱私保護(hù)方面已經(jīng)無法滿足相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景的需要。所以，在未來新的區(qū)塊鏈體系中，無須泄露數(shù)據(jù)即可證明數(shù)據(jù)真實(shí)性的“零知識(shí)證明”技術(shù)將會(huì)得到逐步的推廣和應(yīng)用，利用這一技術(shù)，證明者不需要提供信息即可得到驗(yàn)證。例如，在2017年以太坊平臺(tái)在拜占庭分叉過程中，就引入使用同態(tài)加密的零知識(shí)證明技術(shù)。

智能合約智能化

智能合約及其應(yīng)用邏輯通常情況下都是依據(jù)預(yù)設(shè)場(chǎng)景和相應(yīng)“IF-”類型來實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的，無法實(shí)現(xiàn)智能化的決策功能。隨著人工智能的不斷發(fā)展，未來區(qū)塊鏈體系中的智能合約將會(huì)基于預(yù)設(shè)場(chǎng)景進(jìn)行WHAT-IF的推演，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化的決策功能。

智能合約加密技術(shù)

從本質(zhì)上來講，智能合約屬于算法合同的一類，其合約算法中內(nèi)容涉及了參與合約的各方利益和相關(guān)法律關(guān)系，這對(duì)于安全性和可靠性就有了較高的要求。而要確保智能合約的安全性，智能合約的加密技術(shù)是一個(gè)重要的發(fā)展方向。例如，已經(jīng)出現(xiàn)的全同態(tài)加密技術(shù)，就能有效保證區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的隱私以及在不可信環(huán)境中計(jì)算的正確性。

多種共識(shí)機(jī)制的融合與優(yōu)化

在區(qū)塊鏈的分布式系統(tǒng)中，共識(shí)機(jī)制是應(yīng)對(duì)一致性問題的關(guān)鍵。而未來要滿足不同場(chǎng)景下的要求，就必須在保證效率的基礎(chǔ)上，不斷提升共識(shí)機(jī)制的拓展性和容錯(cuò)性，這就需要相關(guān)機(jī)制的深入融合。例如，在分層、分片方案中，可以應(yīng)用POW機(jī)制來確保整體共識(shí)的效率；同時(shí)，應(yīng)用拜占庭容錯(cuò)算法來提升容錯(cuò)性，從而提高共識(shí)的效率。

并行化技術(shù)

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)吞吐量直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的效率。而要應(yīng)對(duì)吞吐量的問題，并行化技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵。未來，區(qū)塊鏈在并行化技術(shù)的發(fā)展上主要有2個(gè)方面：一是將節(jié)點(diǎn)和交易分區(qū)進(jìn)行并行化處理；二是使用有向無環(huán)圖將區(qū)塊生成過程并行化。

區(qū)塊鏈技術(shù)通過分布式系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的一致性，并基于此實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)服務(wù)功能。雖然在一些方面區(qū)塊鏈技術(shù)還存在尚未攻克的難點(diǎn)，但未來區(qū)塊鏈技術(shù)在各行各業(yè)都有著十分廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于建設(shè)智能化城市，提升人們生活水平意義重大。