1.共识机制与性能
共识协议用（yòng）于在分布式系统中实（shí）现可用性（xìng）与一致性，是
区块链的关键（jiàn）技（jì）术（shù），其（qí）核（hé）心指标包括：
共识协议的强壮性（容错、容恶意节点的能力）
高（gāo）效（xiào）性（收敛（liǎn）速度（dù），也即（jí）系统达成（chéng）一（yī）致性或“稳态”的速度）
安全性（协议抽象理论（lùn）模型的安全界）
代表性（xìng）协议包（bāo）括PBFT为代表的（de）BFT类共识、PoW/PoS为（wéi）代表（biǎo）的中本聪共识（NakamotoConsensus）、新型混合（hé）共识等。目前来看（kàn），共识协议最大的（de）难题在于如何实现安全性与高效性的平衡（héng）。
在（zài）保障安（ān）全性的前提下（xià），大（dà）概有（yǒu）四（sì）种提高效能（néng）的思路：
（1）硬件和算（suàn）力的改（gǎi）进，从CPU、GPU、FPGA到ASIC，挖矿设（shè）备（bèi）不断升级，同时计算机整体算力水平也在快速发展，根据OpenAl的分析，自2012年（nián）以来，
人（rén）工（gōng）智能训练（liàn）任（rèn）务（wù）中（zhōng）使用的算（suàn）力正呈指数级增长（zhǎng），其目前速（sù）度为每（měi）3.5个（gè）月翻（fān）一倍（相比（bǐ）之下，摩尔定律是每18个月翻倍）。倘若算力突破一定临界点，目前（qián）区（qū）块链的性能问题可能就不再是问题；
（2）不改（gǎi）变共识协（xié）议的系统改进，代表性方法有缩短（duǎn）区块的产生间隔、增加区块（kuài）大小、采用双层链结构、引入闪电网络、改变区块+链的基本结构、修剪（jiǎn）区块中的数据以及改进算（suàn）法；
（3）新（xīn）型数（shù）据结构，比如（rú）采用有向无环（huán）图（DAG）数据结构，典型（xíng）项目有10TA和ByteBall；
（4）新型共识协议（yì），比如（rú）研究者（zhě）们（men）提出PoW机（jī）制的Thunderella算法、PoS机制的Algorand协议和Ouroboros算法、基于（yú）SleepyModel的PoS共识、空间证（zhèng）明（míng）机制（ProofofSpace）等新型算法。
2.跨链
现在有各（gè）种链（liàn）：公链、
联盟链和（hé）私有链。公链为大众服（fú）务，联盟链局（jú）限于一（yī）个（gè）联盟，私有链仅服（fú）务（wù）于某（mǒu）一（yī）个私（sī）人机构。从私有链、联盟（méng）链到公链（liàn）是去中心化的过程，而从公链、联盟（méng）链到私有链，则是（shì）中心化的过程。
在这些转变过程中（zhōng），会出（chū）现不同（tóng）的为私有链、联盟链、公链（liàn）服务（wù）的各种区块链（liàn）产品。那（nà）么，当不（bú）同机构之间（jiān）业（yè）务发（fā）生交互时，不（bú）同的链与链（liàn）之间怎么交（jiāo）互，则成（chéng）为很大的难题。目（mù）前（qián）有三（sān）种跨链技术：
公证（zhèng）人机制（NotarySchemes）
侧链/中继（Sidechains/Relays）
哈希锁定（Hash-locking）技术（shù）
此（cǐ）外，目前私有链存在谁（shuí）加入谁的博（bó）弈难题（tí），彼此都希（xī）望（wàng）对方加（jiā）入（rù）到自己的区块链系统。虽然BaaS（Backend as a Service，后（hòu）端即服务）能够复用（yòng）底（dǐ）层（céng）的（de）技术平台，但关键的是不同业务系统数据和用户的（de）打通（tōng），以及业务系统之（zhī）间的协同工作。倘（tǎng）若不（bú）同系统之间没（méi）有联通，就（jiù）无法复用客户、资（zī）产、数据等基础资源。解决的思路可能有两（liǎng）种：
（1）政府（fǔ）或（huò）标准化组织推动（dòng）区块链技术的（de）标准（zhǔn）化和规范化，增强不同（tóng）系统（tǒng）间的互操（cāo）作（zuò）性；
（2）政府建设公共服（fú）务平台（tái），比如
香港金管局推动的HKTFP即为（wéi）典型，此类模式的优点在于，基于公共利益而建设的平台可以较好解（jiě）决建（jiàn）设主体和治理机（jī）制的纷（fēn）争（zhēng），打通用户、场景和公共服务，实现资源整合，而且（qiě）也便于政府监管，提升监（jiān）管效率。
3.治理机（jī）制
由于区块链本身即是一（yī）种天然投票系统，包含（hán）了更改验证程（chéng）序集或更新其自身（shēn）规则所需的（de）一切逻辑，而且投票结果可自动进行，链（liàn）上投票机制自然（rán）就（jiù）成为了
区块链（liàn）生态系（xì）统的首选治理机制目前有不少链上投票机制探索，比如EOS、NEO、Lisk等系统（tǒng）中的委任权益证明（DPOS）机制（zhì），通（tōng）过链上投票来决定运（yùn）行网（wǎng）络的超级节（jiē）点（diǎn）由谁操作；或者对协议参数进（jìn）行表决，来（lái）决定
以太坊的Gas上限；或者用（yòng）来表（biǎo）决协议升级（jí），如Teos。
目（mù）前链上投票机制存在的不足是：
（1）投（tóu）票（piào）参（cān）与（yǔ）度低，这（zhè）就导致两（liǎng）个问题（tí）。一是投（tóu）票的结果只（zhī）反映少部（bù）分人意见，难以得到普遍认可；二是攻击者只需少量的成本就可左右投票。
（2）可（kě）能会出现（xiàn）财阀式的少数人链上治理，损害普（pǔ）通用户利益，目前已有相关事件发生。
另外（wài），完全依靠链上治理，尚无法解决区块链生（shēng）态系统的（de）委托代理问题，还需要法（fǎ）律监管、声誉机（jī）制等链（liàn）下治理（lǐ）的支持。
目（mù）前，各国（guó）政府已开始行动，比（bǐ）如国家网信办近期（qī）公布了《区（qū）块（kuài）链信息服务管理规定（征求意见稿（gǎo））》，向社会公开征求意见。当然，这（zhè）是制（zhì）度层面的建设（shè）。从技术角度看，如何更好地（dì）完善链上治理机制，是（shì）下（xià）一步区块链技（jì）术值得研究的方向。
4.身份（fèn）管理
区块链使自主身份（Self-sovereign Identity）成为可能。它本身（shēn）可以作（zuò）为去中心化公（gōng）钥基础设施（PKI）来使得公钥（yào）体更（gèng）有用和更安（ān）全（quán）。区块链（liàn）可被视为去中心化的证书颁发机构，将身份（fèn）维护映射到（dào）公钥。
智能合（hé）约还（hái）可以增加复杂（zá）的逻辑，实现（xiàn）撤销和恢复，减轻（qīng）终端用户（hù）的密钥（yào）管（guǎn）理负担。这些（xiē）技术将身份（fèn）的所有（yǒu）权从（cóng）集中（zhōng）式服务（wù）推（tuī）向个（gè）体（tǐ）之间端（duān）到（dào）端服务，并使身份本身可控。这被称为自（zì）主身（shēn）份。这种方法分（fèn）散了数据和计算（suàn），并将其推（tuī）向了每个个体，对于黑客（kè）来说（shuō）经济上的价值较低（dī），因为需（xū）要大量（liàng）的努力才能一个接一（yī）个（gè）地攻击（jī）许多个人身份（fèn）。
在联（lián）盟链中，需要对不（bú）同节点分配不同的权限，并满足一定（dìng）的（de）可监管性，为此，需要构建安（ān）全（quán）高（gāo）效的身份认证与权限管理机制。
可采用（yòng）基于生（shēng）物特（tè）征（zhēng）识别技术的认证机制，或是高效的、生物（wù）特征与密（mì）码技术有机结合的认证（zhèng）方（fāng）案；
也可采用高效实（shí）用的基（jī）于身份/属性的密码方案，实现（xiàn）对节点/用（yòng）户的（de）细粒度访问控制/权限管理。
5.隐私保护
在公有链中，需要对（duì）交易数据、地址（zhǐ）、身（shēn）份等（děng）敏感信息（xī）进行（háng）保护，同时（shí）又（yòu）能让（ràng）记（jì）账节点验证（zhèng）交易的合法（fǎ）性；对于联盟链，在构（gòu）建隐私（sī）保（bǎo）护方案的同时（shí），需（xū）考虑可监管（guǎn）性/授（shòu）权追踪（zōng）。
可以（yǐ）通过采用高（gāo）效的零知识证明、承（chéng）诺、证据不可区分等密码学（xué）原语与方案（àn）来实现交（jiāo）易（yì）身份及内容隐私保护。例如：
Zcash中采用了zk-SNARK来实（shí）现隐私保护机制。
基于环签名（míng）、群签名等密码学方案的隐（yǐn）私保护机制、基于分级证书机（jī）制的隐私保护（hù）机制也是可选方案。例如：
Monero采用了环签名（míng）方案来（lái）实现隐私保护机制，HyperledgerFabric采用分级证书机制来实现隐私保护（hù）机制。
也可通（tōng）过采（cǎi）用高效（xiào）的同（tóng）态加（jiā）密方案或（huò）安全多方（fāng）计算方案来（lái）实现交易内容的隐私保护。例（lì）如（rú）：
Ripple通过采用安全多方计算方（fāng）案（àn）来实现交易通道（dào）的隐私保护。还（hái）可采用混币机制实现（xiàn）简单的隐私保护。
6.数字钱（qián）包
目前数字钱包都在尝试从单纯的（de）钱包服（fú）务转向（xiàng）数字资产生态入口，希望藉此获取更（gèng）大的市场（chǎng）份额，发展更丰富的资（zī）产管理（lǐ）服（fú）务，主要有资（zī）产管理（lǐ）、资产交易、信（xìn）息聚合、DApp分发等方向。其中，
资产管理可以细分为挖矿增值（zhí）、理财增值、资产归集管理（lǐ）等方向；
资产交易（yì）主要有（yǒu）去（qù）中心化（huà）数字资产兑换（huàn）和法币汇兑（duì）等；
信息聚合主要（yào）是（shì）交易所（suǒ）信息及（jí）项目信（xìn）息聚合；DApp分发类似于小程序商店。
尽管不同钱包（bāo）的（de）切（qiē）入点和（hé）发展路线各不（bú）相同，各有所长，但（dàn）由于彼（bǐ）此间的长（zhǎng）远目（mù）标是渐进（jìn）趋同的，各类钱包的增值功（gōng）能（néng）略有重叠。随着（zhe）数字资产（chǎn）产业的不断发（fā）展，生态的不（bú）断完善，数字（zì）钱（qián）包的场（chǎng）景（jǐng）功能将会越来越重要。其未来（lái）发（fā）展重点（diǎn）有三个（gè）方面：
（1）保证钱包服务的安（ān）全（quán）、开（kāi）放和便捷；
（2）围绕资产增值需求，搭建（jiàn）数字资产管（guǎn）理平台，为用户提供丰富的
金融产品，提高用户转化（huà）率；
（3）三是打通数字资产与现（xiàn）实世界（jiè）的连接，丰富数（shù）字资产应（yīng）用场景，构建（jiàn）数字资产生（shēng）态。
其中安全是（shì）根本。软件技（jì）术方面可采用无密钥的密码算法（标准（zhǔn）算法的白盒化方（fāng）案（àn）或设计新（xīn）型的白盒密码算法）和（hé）代码混淆技（jì）术，实现敌手无法提（tí）取核心密码算法和密钥信息；或采用基于口令、身份（fèn）、生物（wù）特征等认证（zhèng）因（yīn）子的加密算法（fǎ）对密钥进行加密存储。
硬件方（fāng）面则可（kě）基于TEE（可信执行环境）或者SE（安全环境）安全（quán）模块、辅助以定制终端设备的技术（shù）方案，这是保障数字钱（qián）包安全的重（chóng）要（yào）可（kě）选方向之一。
7.智能合约与（yǔ）自组（zǔ）织商（shāng）业模式
智能合约具有透（tòu）明可信、自动执（zhí）行、强制履（lǚ）约的优点。它（tā）一（yī）旦（dàn）被部署到（dào）区（qū）块链上（shàng），程序的代码和（hé）数据就是公开透（tòu）明的（de），无法被篡改（gǎi），并且一定会按照（zhào）预先定义的逻（luó）辑去执行，产（chǎn）生（shēng）预期中的结果，且（qiě）契约的执行情（qíng）况将（jiāng）被记录下来。
应该说（shuō），区（qū）块（kuài）链技（jì）术与（yǔ）其（qí）商业应用是相辅相成、相互促进的关系。建立在（zài）智能合约的自组织商业应（yīng）用，有助于提升（shēng）区块链技术的价值，使加（jiā）密经（jīng）济模式的适用范围和领域不断扩大。
虽然从技术角度看，智能合（hé）约只（zhī）是（shì）一段编码，但它实（shí）质上承载（zǎi）了（le）许（xǔ）多（duō）商业逻辑，甚至一（yī）个智能（néng）合（hé）约就代表一个商（shāng）业模式，具有无（wú）限的想象空间（jiān）。而反过（guò）来，自组织（zhī）商业模式（shì）的实现，也（yě）需要智能合约的精巧设（shè）计，同时还（hái）需要性能提升、安全增强、隐私保护等（děng）配套相关技术安排。换言之（zhī），这（zhè）既是一个商业（yè）模型的创造（zào），又（yòu）是一（yī）个技术系统的（de）设计（jì）。
智能合约的安（ān）全性至关（guān）重（chóng）要。由于智能合约的开（kāi）放性，其代码（mǎ）和内容均（jun1）可通过公（gōng）开（kāi）方（fāng）法获得，在很大（dà）程度上可以（yǐ）让黑客（kè）进行（háng）合约（yuē）分析（xī）并针对弱点（diǎn）进行（háng）攻击；一旦攻击成功，将造成重大损失。所以，迫切需要完善的智能合（hé）约检测技术，在合约上链之前进行检测（cè），定位并排（pái）除漏洞。
当前（qián）已经出现（xiàn）了（le）不（bú）少智（zhì）能合约检（jiǎn）测工具或在线检测站点，但（dàn）这些检测仍基（jī）于经验总结，对于未知合（hé）约漏洞则无能为力。
形式（shì）化验证方法是一个可（kě）能（néng）的（de）解决思路，通过建立恰当的模（mó）型，精确（què）判（pàn）断程（chéng）序是否能按照开发者的预期运行（háng）。但（dàn）对于（yú）智能合约的（de）形式化验（yàn）证（zhèng），难度较大，目（mù）前还没有找到合（hé）适的解决方案，需要进一步（bù）深入研（yán）究。
在智能合约的应用方面（miàn），一方（fāng）面需要从法律层面（miàn）明确智能合（hé）约的可执行性；另（lìng）一（yī）方面，由于智能合约具备天然的（de）确定性（xìng），不（bú）具有普通合同的灵（líng）活性和可选择性，因此在特定场景中，需（xū）要建立允许代（dài）码暂停或终止执行的干预（yù）机制。
8.与其他（tā）科技的融合
常说的（de）云计（jì）算（suàn）、大（dà）数（shù）据、人工智（zhì）能、区块链技术等，实质上均是“算法+数据”的体现，无（wú）非侧重点各有（yǒu）不同。既然本（běn）质相通，那么相互之间的融合就是（shì）必然了（le）。
例（lì）如，在（zài）资（zī）产（chǎn）证券（quàn）化的场景中，需要（yào）对多个业务系统（tǒng）的信息进（jìn）行持续的（de）披（pī）露（lù），同时还（hái）需要实（shí）现（xiàn）大规模分布式文件存储。
区（qū）块链技术可以通过交易签名、共（gòng）识算法和跨链技术，保证各交易相关方（fāng）分布式账本的一（yī）致性，从而（ér）在保障交易背景真（zhēn）实性的基础上，自动实时完成（chéng）信（xìn）息披露，从而实现（xiàn）账证相符（fú）、账（zhàng）账相符、账（zhàng）实相符，大大提（tí）高可交易产（chǎn）品的（de）信用等（děng）级，又（yòu）大幅（fú）降低成本，这就使信（xìn）息使用者可以实（shí）时（shí）、穿透（tòu）式获取企业运营（yíng）的全局信（xìn）息，而全局信息（xī）的（de）获取意味着（zhe）信息的（de）大（dà）规模增长，如何更好地（dì）存储与提（tí）取信息价值（zhí）则成为链关（guān）键。
因（yīn）此，将（jiāng）区（qū）块（kuài）链技（jì）术（shù）与分布（bù）式文件系统（tǒng）、大数据分（fèn）析（xī）、云（yún）计算、人工智能等科技进行融合是（shì）未来发展的一个重要（yào）方向。
作者：姚前（中国证（zhèng）券登记结算有限（xiàn）责任公司总经理，原央（yāng）行
数字货（huò）币研究所所长）
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