「迅搜區塊鏈科普系列06」邁向3.0:區塊鏈技術前沿發展

區塊鏈的3。0講述的是在2。0版本之後,對2。0各種問題的解決,包含效能擴充套件、隱私匿名、跨鏈

效能擴充套件

區塊擴容

我們知道比特幣的

1個區塊大小限制為1M,10分鐘出1個區塊,折算的TPS(每秒交易數)大概是7。以太坊區塊大小動態變化,現在維持在0。02M以內,15秒出1個區塊,TPS與比特幣差不多。

區塊廣播給節點、接受節點驗證都需要時間,一個區塊越大,則對網路和硬體的要求越高,廣播、驗證需要的時間也越久。如果提高區塊大小而出塊時間不變,可能礦工來不及及時聽到新區塊廣播而造成大量分叉。

BCH由BTC硬分叉而來,區塊大小改為32M,BSV由BCH硬分叉而來,區塊大小改為2G。在它們的壓力測試中,BCH16%的全節點掉線,BSV則由於算力節點無法及時驗證與廣播過大的區塊,造成6個區塊重組的嚴重問題。

解決方案

隔離見證

將驗證交易合法性的資料從交易資訊中抽離出來單獨存放。

隔離見證不僅解決擴容,同時也能解決交易延展性問題。交易延展性:區塊的簽名一定程度上可以被改變而不影響交易的合法性,交易的輸入輸出都不會變,僅僅簽名有些變化,但是該交易的雜湊值(即交易

ID)就會發生巨大差異。隔離驗證透過將簽名部分從交易中分離出來,放入到一個新新增的witness欄位中,來解決相關延展性問題。

如果節點改變收到的交易簽名,生成一筆交易輸入輸出相同但是交易

ID不同,在廣播中與原交易爭搶進入區塊,形成一定的迷惑作用,來達到欺騙的目的,如:根據原始交易ID無法查詢到交易,讓對方誤以為交易沒有發出,而再發起一筆交易。

樹圖

每個區塊不僅有個指標指向父區塊,還有一種指標指向引用區塊且需要引用多個區塊,表達不同區塊間的先行發生關係。樹圖可以將分叉區塊加入到賬本,定義了分叉上區塊的執行順序,讓所有區塊都能貢獻到系統的吞吐率上,因此區塊的大小,出塊速度都能大幅提升。

代表專案:

Conflux

閃電網路

比特幣之外的交易通道,把比特幣網路作為結算網路,兩個節點間在建立通道後,大量交易放在比特幣區塊鏈之外進行,繞過比特幣

1秒7筆交易的容量限制,透過與比特幣區塊鏈互動的複雜指令碼完成小額高頻快速支付。具體操作如下:

1)交易雙方開啟支付通道

2)建立多籤錢包,雙方打入初始資金

3)發起快速交易,更新雙方的餘額狀態

4)交易雙方關閉支付通道,將餘額廣播到區塊鏈

雖然閃電網路是建立在比特幣之上,但是根據其理論,幾乎適用所有的區塊鏈,以太坊上類似的稱為雷電網路,一般我們將比特幣、以太坊視作

“Layer1”,而將閃電網路稱為“Layer2”技術,但是現在我們將Layer2更加泛化,統稱為效能的擴充套件技術。

分片

將網路分割槽,不同節點處理不同問題。比如資料庫分片、區塊鏈分片,代表就是以太坊

2。0。

資料庫分片:

將資料庫分成碎片化儲存在不同伺服器上

區塊鏈分片:

將網路交易分成碎片,不同節點(不同記賬者)只用處理小部分交易,使得更多交易可以被同時處理和驗證

分片的特點是,網路的吞吐量可以隨挖礦網路的擴充套件而增加,即節點越多,吞吐量越大。但是分片技術也有其難點,如圖

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分片技術難點

隱私匿名

區塊鏈上賬戶擁有者雖然匿名,但是所有交易的物件、時間、金額全網公開可查、可追溯,交易不具有隱私性,透過交易大資料分析、特殊交易以及一些實際資訊,有可能追蹤到現實擁有者,所以我們將比特幣定義成偽匿名幣。解決方法是隱去賬戶、交易、餘額,具體實現技術有混幣技術、環形簽名法、零知識證明、

Mimble-Wimble。

混幣法

將多比交易合併,使人難以分辨哪筆輸入對應哪筆輸出,從而難以追蹤某個地址的資金的來源或去向。

代表:

DASH

環形簽名法

環形簽名技術可以簡單理解為傳送人在簽名前,臨時拉了網路中的其他人組成一個

“群”。傳送人利用自己的私鑰和群中所有人的公鑰,對交易的資訊進行簽名。只能知道這筆交易出自這個群中的某個人,至於具體是誰則無從得知。

代表:門羅幣

零知識證明

(zero-knowledge proof)

證明者能夠在不向驗證者提供任何有用的資訊的情況下,使驗證者相信某個論斷是正確的。驗證者基於一定的隨機性示證者提出問題,如果都能給出正確回答,則說明示證者大機率擁有他所聲稱的

“知識”。

跨鏈

我們知道不同區塊之間是很難實現價值傳遞的,這就需要涉及到跨鏈來解決,多鏈結構技術也更符合複雜價值的實際應用,每條鏈都有特定功能、適應特定場景的需求,在不同的鏈之間實現資料互動是非常有必要的,能夠充分的發展區塊來的價值。比如比特幣是一個賬本,以太坊是另外一個賬本,這兩個賬本上的賬戶是沒有關聯的,如果比特幣的持有者想要將其交易換成以太幣,他可以透過中心化交易所撮合下實現,從我的比特幣賬戶劃扣到他的比特幣賬戶,然後從他的以太坊賬戶向我的以太坊賬戶劃轉以太幣,這就引入了第三方中介,有違區塊鏈的去中心化。所以跨鏈技術的出現,是從交易的角度解決這個問題。

同時,從效能角度來說,我們知道

“難以兼顧的三角”,並沒有被定理證實。每個區塊鏈只能兼顧其中的兩條,而需要捨棄另外一條。有區別於CAP定理,不一樣。實現的方法是中介軟體,即共同遵循的資料介面,既實現標準化,也確保鏈本身設計的靈活性。

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難以兼顧的三角

代表專案:Cosmos、Polkadot

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