區塊鏈四大核心技術(視點 區塊鏈核心技術探索及四大發展趨勢)
導讀
8月30日，由上海華瑞銀行、中國人民大學國際貨幣研究所（IMI）與中國人民大學金融科技研究所聯合主辦的“華瑞金融科技沙龍”系列沙龍（第2期）在線上會議進行，本期沙龍主題圍繞“區塊鏈技術發展與應用趨勢”。
螞蟻集團研究院高級專家孫曦博士出席會議并參與研討。他認為區塊鏈技術發展有以下四大趨勢：技術上，區塊鏈技術在加快與其他技術的融合以推動產業落地；產品服務上，目前區塊鏈設施提供商會越來越傾向于提供一體化解決方案以降低客戶的區塊鏈部署和運營成本；安全上，一是目前DeFi是行業攻擊重點，目前行業中也存在一些技術提供商來提供協議和合約層面的安全服務解決方案，二是交易合規性上越來越受到監管重視，不僅會加強對數字資產的監管要求，也會采用技術方案對鏈上交易進行追蹤識別不合法交易；數字身份上，未來去中心化數字身份將與中心化數字身份體系互為補充、融合共生。
以下為全文紀要：
01
螞蟻鏈的區塊鏈核心技術探索
在未來，元宇宙、Web3發展起來之后，數億級規模用戶參與到整個元宇宙里的生態當中做一些交易應用，在這個底層基礎設施鏈上，它的每秒交易的筆數是非常巨大的。從區塊鏈底層基礎設施平臺視角來看，有很多的技術或挑戰需要去解決和應對，包括共識算法，更加穩定的通信網絡，大規模存儲，上層支撐各種應用的智能合約的一致性、安全性，在整個鏈上數據交易的隱私性，以及未來支撐多鏈共存的跨鏈技術等。
從上面這些區塊鏈核心技術的每個點，螞蟻都結合自身定位和產業實踐，做了不少的技術研發，以期更好地推動數字經濟的發展，推動產業數字化協作。
1、共識算法。
之前已有一些支持崩潰容錯算法如RAFT、PAXOS，或者支持拜占庭容錯的算法如PBFT、HotStuff等，很多算法在節點數量相對有限或交易網絡環境相對比較穩定的情況下是可以達到比較好的運行效果的。但如果未來在更大規模交易場景下，考慮到很多參與方參與的網絡環境是開放的公網環境，網絡可能是不穩定的，且參與的共識節點有可能非常多，這時就需要進一步改進共識算法協議，能夠更快、更高效、更穩定地達成交易共識。從螞蟻鏈，針對類似問題，已自研的高效異步的共識算法MyTumbler，可以支持進行更高效的共識達成，性能也有很大的提升。
2、通信網絡
要達到這個規模量級的交易，共識協議優化只是一方面，另一方面要在底層通信網絡上做相應的優化。畢竟區塊鏈底層還是分布式的網絡結構，它的分布式節點非常廣泛，通過公網或覆蓋全球節點時不可避免會出現一些高時延或網絡抖動的問題，這些問題都會影響到上層對共識的達成以及交易穩定性等.
為了解決這個問題，螞蟻網絡推出BTN網絡，可以類比理解為在底層的P2P網絡之上搭一個網絡高架，相應的參與節點可以就近接入到一個BTN網絡節點當中。通過BTN網絡專網可以實現更加高速、穩定的信息傳輸。BTN網絡可以實現端到端的加密通信，并能夠支持更高對隱私計算的專有優化。因此，通過BTN網絡，在底層網絡不僅可以實現更加高效、穩定的傳輸，同時可以支持更安全的一些應用場景。這是通信網絡上螞蟻在做探索，目前BTN節點已經覆蓋全球很多節點。
3、智能合約
智能合約在區塊鏈上各種落地場景的業務邏輯。可能遇到的技術層面問題是，同樣一個智能合約代碼，當在不同節點運行環境上，怎么保證它跑出來的結果是一致的？因為它是承載業務邏輯的，里面一些中間運行的結果，運行狀態和最后的結果，安全性怎么得到保證？智能合約的主要運行環境是虛擬機。在虛擬機方面，螞蟻鏈也投入了較多研發資源，做了很多探索，主要解決：1.怎么能夠更安全；2.怎么能更易用并支持更多高級開發語言。
4、隱私
區塊鏈數據存儲在鏈上，在不同行業里落地、在不同業務場景中應用時，對鏈上數據隱私保護的需求也會越來越強，因為其中包括很多交易數據、智能合約運行的關鍵參數和中間數據、在鏈上做持續化存儲的賬本數據，都需要做一定的隱藏來避免對個人信息或商業機密等泄露。目前技術前沿來看，區塊鏈上結合更多的隱私技術也是一個行業熱點。目前我們可以把技術解決辦法分為三類：1.結合密碼學或軟件算法等來做隱私的保護，比如環簽名，零信任證明等；2.結合軟硬結合可計算環境，比如TEE環境，在這個環境里會做一定隱私保護的可信計算；3.網絡組網設計上通過子網隔離保護敏感數據。
5、存儲
存儲對整個區塊鏈未來要支撐更大規模交易也是非常核心的底層技術。在鏈上，不僅要存儲交易的塊狀信息，也可能要存智能合約運行中的信息等，還要驗證這些信息是不是準確的。存儲方面要解決的問題是：怎么能夠給出一個低成本、高性能、易使用、易做數據分析的存儲解決方案。螞蟻也做了很多的底層探索，我們有一套自研可驗證的存儲結構。我們把存儲大概分為三層：1.存儲引擎層，主要是鏈塊信息和可驗證信息如Merkle樹，主要解決數據可驗證的問題。2.數據存儲層，提供中間件解決存儲可擴展性問題；3.數據服務層，基于數據做一些編程的問題。
6、跨鏈
未來一定是多鏈并存的生態，我們如何支持不同鏈之間的數據、資產、交易甚至跨鏈的合約調用等，做這樣的互通解決方案一般需要通過中間方做跨鏈服務。中間方提供跨鏈服務需要確保：1.能夠監聽和搬運跨鏈信息；2.確保跨鏈信息是可信傳遞的，其信息不可篡改；3.兩邊鏈上的狀態要達成一致性；4.靈活的可擴展性，可以支持多種跨鏈場景，甚至支持自定義的跨鏈場景。針對跨鏈，我們提供了跨鏈服務，我們稱為Open data access trust service，對于跨鏈中間方確保的關鍵點，我們提供了相應的解決方案和優化。
基于前面一系列解決方案，目前螞蟻可以提供超過10億級以上的賬戶，每天10億筆交易以上的處理能力。跨鏈上也可以提供10+萬跨鏈流量處理能力，且端到端的延時達到毫秒級別，交易TPS能夠超過2.5萬筆。
02
區塊鏈技術發展四大趨勢
1、技術方面，區塊鏈技術和其他各種技術的融合。
在產業落地時，區塊鏈和其他技術相互補充來形成可落地方案，目前看到主要是區塊鏈技術和人工智能、IoT、隱私計算等技術的結合。
2、產品服務方面，目前區塊鏈設施提供商會越來越傾向于提供一體化解決方案。
因為區塊鏈對于應用方來說，把很多底層東西都搞懂門檻有些高。作為區塊鏈技術提供方，其解決方案一般是提供整體化解決方案，螞蟻鏈很早提供了BaaS平臺（Blockchain as a service），我們也進一步結合自研的TD、密碼學模塊、隱私計算模塊，推出了軟硬結合的一體機，可以更好地支撐用戶更好部署和使用區塊鏈。
3、安全合規方面，上半年在Web3/區塊鏈領域，大部分的安全攻擊領域是針對DeFi。
因為它最貼近數字資產，攻擊價值最高，目前行業中也存在一些技術提供商來提供協議和合約層面的安全服務解決方案，如通過安全審計、形式化驗證等方式來減少上線前的潛在安全缺陷，幫助協議提供方和智能合約提供方加強本身的安全性。二是交易合規性上，因為加密數字資產交易的匿名性一些不法分子會通過其來進行洗錢、涉恐等非法活動，因此目前數字資產交易越來越受到監管重視，一方面從行業監管方會加強對加密資產的監管，抓手是區塊鏈的提供商，比如加強對客戶KYC或KYD的落實，更好了解你的客戶是誰，他真實性的身份是什么，以便后面做交易的跟蹤。另一方面，利用技術手段追蹤線上交易，通過數據分析方式來定位可疑賬戶、可疑地址或可疑交易，識別可能涉及到洗錢或涉恐的交易。這里也有不少的技術方案，像Chain analysis幫助美國FBI或金融管理局做交易追蹤和分析。
4、數字身份上，未來去中心化數字身份將與中心化數字身份體系互為補充、融合共生。
數字身份不管是Web3，還是去中心化社會，它是非常關鍵的點，因為只有每個人、每個設備，每個參與節點有了它的身份，你的數字資產、數據資產等，才有可能到它組織上的交易、流通這樣的場景延伸。
去中心化數字身份或Web3.0的數字身份和中心化的身份二者可以融合在一起。在數字空間里，數字身份是指通過一些身份屬性或憑證來證明你就是所聲稱的身份，在未來，去中心化世界也需要不同的屬性或憑證來證明。證明的來源其實是多樣的，目前主要是地址或私鑰證明對賬戶擁有控制權。在未來，去中心化數字身份或者用戶自主主權身份，將會與現有的中心化數字身份以及權威數字身份體系相結合，基于不同的應用場景需求，由用戶選擇相應身份確信等級的身份屬性/憑證來進行支撐。二者將會相互補充、融合共生，來幫助未來在新場景與新業態里融合共生的身份管理需求。