2019 年区块链主流技术有何突破?了解一下比特币、以太坊、跨链、隐私与联盟链

原文标题:《年终盘点 | 一文全览 2019 年最酷的区块链技术


作者:洒脱喜,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)。,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。,019,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):,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。,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;,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。,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。,019,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:,更多内容可参考
这里,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。,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。,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?,019,在隐私保障当中,MimbleWimble 是最弱的,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),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。,019,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。,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。,019,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。,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。,来源链接:
www.8btc.com,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。,用 Rust 语言写的 scout,专为快速原型开发和协作而设计;,用 Typescript 写的 scout.ts,用于快速原型开发和浏览器支持;,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;,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。,更多内容可参考
这里

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