年终盘点 | 一文全览2019年最酷的区块链技术

年终盘点 | 一文全览2019年最酷的区块链技术

洒脱喜 发布在 链头条 技术指南 48478

2019年的余额已经不足,而区块链技术的发展又那么快,过了这一年,你知道这个世界发生了什么吗?

记不起来了?没关系,我们不妨抽点时间来一起回顾一下吧,这些对象分别是比特币、以太坊、跨链技术、隐私技术以及联盟链(没提到的,大家可以自行补充哦σ゚∀゚)σ)。

 

一、2019年比特币技术进展

 

2019年,比特币最大的技术进展便是闪电网络Stratum V2、Schnorr 签名(MuSig)、Erlay以及Miniscript。当然,像Shamir备份、PayJoin等新技术的出现也是很有意义的。

BTC

由于篇幅有限,本文仅涉及几个相关讨论较少的技术例子(闪电网络可以看这篇文章):

1、1、Stratum V2

在很多人看来,比特币等PoW加密货币的挖矿已经呈现出中心化的趋势,这主要是因为当前矿池工作方式的原因,由于矿池拥有普通矿工所不具备的特权(分配奖励、打包哪些交易、包含版本位),其运营者可审查某些交易,或者选择阻止某些协议的升级,而这些特权存在对网络而言是弊大于利的。

而由Bitcoin Core开发者Matt Corallo提出的BetterHash替代挖矿协议,则是将原本属于矿池的权力归还给矿工,从而实现挖矿的去中心化,而由Slush Pool联合Matt Corallo等人提出的Stratum V2挖矿协议,则是在BetterHash的基础上进行了一些改进,在上个月,Stratum V2的规范已正式被公布:https://stratumprotocol.org/,这对于整个PoW区块链行业而言都具有很大的参考意义。

1、2 Schnorr 签名(MuSig)

2018年,区块链协议公司Blockstream的密码学家Gregory Maxwell、Pieter Wuille等人提出了一种名为MuSig的Schnorr签名方案,它可以替代比特币当前所使用的ECDSA签名算法(小插曲:Schnorr签名的发明者Claus Schnorr最初为它申请了专利,直到2008年才到期)。

而在使用MuSig(Schnorr签名)方案之后,比特币就可以扩展到支持固定大小的多重签名和阈值签名,以及“无脚本脚本”,另外Schnorr签名具有的批量验证特性,使得其验证速度要比ECDSA签名快得多。

另外,据Blockstream 研究主管Andrew Poelstra告诉巴比特记者的回答,应用Schnorr签名之后,比特币能够扩容10%-20%,此外,使用Schnorr签名+Taproot+无脚本脚本的组合,会使得比特币的输出难以被分辨,从而大大提高比特币的隐私特性。

可以说,Schnorr 签名会是比特币接下来的重点部署技术,截至目前,Schnorr 签名的BIP还处于草案阶段,目前主要是由Pieter Wuille在负责更新;

1、3 Erlay

在今年6月份的时候,巴比特就报道了Pieter Wuille、Gregory Maxwell等人提出了一种名为Erlay的中继协议,简单来说,Erlay不仅能够让比特币网络变得更加安全,而且能够降低节点84%的带宽消耗,使得比特币节点的运行成本更低。相比之下,比特币当前因为使用的是BTCFlood中继协议,导致网络连接性太低。

而在今年9月份,Pieter Wuille和另一位开发者Gleb Naumenko正式将Erlay写成了BIP: 330,目前处于草案阶段。

1、4 Miniscript

由于比特币Script(脚本)语言的存在,今天,比特币可以实现一些较简单的交易功能以及各种多重签名、原子互换、闪电网络交易,然而,Script(脚本)的功能并非只有这些,只是因为它的复杂性限制了它的应用。

而由Andrew Poelstra和Pieter Wuille提出的Miniscript,则是一种以结构化方式表示比特币Script的语言,正如它名字的开头Mini一样,则是一种简化版Script(脚本)语言。

而当比特币使用Miniscript语言之后,相关的编程将变得更容易,应用类型也会增多。

截至目前,Miniscript语言并非进入正式应用阶段,不过Blockstream公司已在内部使用了这种语言

 

二、以太坊技术进展

 

eth

2、1 虚拟机Ewasm

当前以太坊所使用的虚拟机是EVM,而在接下来,无论是以太坊1.0还是以太坊2.0,它们都会采用由万维网联盟(W3C)维护的 Webassembly(WASM)类型虚拟机,我们称之为Ewasm。

相比EVM,WASM没有高阶指令,其支持32 / 64 位的操作,支持了更多的语言(例如C++、 Rust、 GO等),理论上它还可提升 Web 性能和功耗。

目前,Ewasm研发团队已经转向了Eth 2.0的研究,而Eth 2.0的设计是无状态的(存储在链外),在第二阶段(phase 2),相关智能合约将以执行环境(EE)的形式进行,而Scout规范是执行环境(EE)的最小接口,目前,Scout规范有三种实现方式:

  1. 用Rust语言写的scout,专为快速原型开发和协作而设计;
  2. 用Typescript写的scout.ts,用于快速原型开发和浏览器支持;
  3. 用C++写的ScoutOne,为性能和生产使用而设计,可嵌入到Eth 2.0客户端;
更多内容可参考这里:https://www.8btc.com/article/525281

2、2 Casper FFG与Casper CBC

我们知道,以太坊2.0将会采用PoS共识机制,而其在初期使用的则是由Vitalik Buterin 与 Virgil Griffith在2017年提出的Casper FFG共识机制。

这种共识机制相对而言更容易落地,而Casper CBC则拥有相对更好的理论(同时也更难实施)。

此外,Casper还会和分片技术一起应用,而根据目前的规划,以太坊2.0 阶段1上线时的分片数已从1024减至64。

截至目前,Casper FFG的BIP还没有正式完成,相关参数尚未确定。

2、3 以太坊1.0网络的三次硬分叉更新

在过去的2019年,以太坊已经历了2次硬分叉升级,其中第一次君士坦丁堡升级发生在区块高度7080000,其包括了五项改进提议(EIP 145、EIP 1052、EIP 1283、EIP 1014、EIP 1234),而这次升级当中,最大的争议之处就在于EIP 1234使得以太坊区块奖励从3 ETH减少到 2 ETH(附带拆除了第二次难度炸弹)。

而在区块高度9069000进行的伊斯坦布尔升级,则纳入6项改进提议(EIP-152、EIP-1108、EIP-1344、EIP-1884、EIP-2028、EIP-2200),这次升级最大的影响,是使得基于SNARKs和STARKs的二层(layer 2)解决方案的吞吐量大大提升,例如近期备受关注的ZK Sync以及ZK Rollup方案就可以提升至数千的TPS。

而在区块高度9200000进行的下一次硬分叉更新(代号:缪尔冰川),则是为了拆除再次触发的难度炸弹,使以太坊的区块间隔时间恢复到14.3秒的正常水平。

根据规划,这也将是以太坊最后一次难度炸弹拆除计划。

 

三、主流隐私技术进展

 

当前公链所涉及的问题当中,隐私被普遍是认为是重中之重,相关的技术解决方案也在不断涌现而出,从最初门罗使用的环签名到Zcash使用的zk-SNARKs,再到Grin采用的MimbleWimble,隐私解决方案的发展,可以说是日新月异。

那这些具有代表性的方案,到底具有哪些特性呢?

ZK

在隐私保障当中,MimbleWimble是相对较弱的,但这一协议最大的特性其实并非是匿名,而是简洁性和可扩展性。

而zk-SNARKs虽然是一种非常有效、快速的零知识证明,但其弊端是需要可信设置,相比之下,其“堂兄”zk-STARKs则无需可信设置,但证明大小非常大。

而名字非常酷炫的Bulletproofs(防弹证明),虽然具有无需可信设置及较小证明大小的优点,但它的验证速度却是相对较慢的,因此并不适合复杂的交易。

(预告:本周的一周评,我们会介绍两种新的零知识证明算法,其中包括Virgo)

 

四、主流跨链技术进展

 

尽管跨链技术早已出现,例如闪电网络原子互换等,但至今市场对跨链的需求其实并不高,但由于区块链信息孤岛问题确实存在着,且是必须要解决的,因此Cosmos IBC以及Polkadot主网的进展,依然会有很多人会关注。

KL

截至目前,Cosmos IBC的规范还在完善当中,预计明年才能推出。

而Polkadot则处于Kusama测试网阶段,正式主网也需要在明年才能推出。

 

五、主流联盟链技术进展

 

上面我们谈了大量的公链技术进展,然而,真正被国家和大公司认可的其实主要是联盟链技术,而当前市场上主要被采用的联盟链代码库,主要有Hyperledger fabric、R3-corda、FISCO BCOS以及Quorum。

LML

其中被应用最多的Hyperledger fabric已在近期发布了v2.0 Beta版本,距离其正式的v2.0版本已越来越近。

在v2.0版本中,Fabric会引入chaincode的去中心化治理,并使用了一个新的chaincode生命周期。

完整更新内容可以查看这里:https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/latest/whatsnew.html

而Quorum可以被视为是以太坊的私链版本,但由于它是摩根大通在负责维护的,因此影响力较大。

而FISCO BCOS则是华为、腾讯、微众银行等国内科技与金融机构共同在维护的一个联盟链技术平台,目前已更新至v2.1.0版本,也是国内影响力最大的开源联盟链平台。

 

 六、展望2020年

在即将到来的2020年,公链与联盟链技术都将迎来新一轮的爆发,而本文中提到的一些技术,也将逐渐展开它们的影响力。

公链的隐私问题将逐渐得到解决,而跨链,则依旧会处于探索阶段,比特币将变得更去中心化,相关功能也会逐渐增多,以太坊则会迎来一场值得所有人关注的实验,而联盟链之间,也会展开更多的合作。

 

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