区块链行业的三大技术趋势分析

以比特币为代表的可编程货币的出现让区块链技术走进大众视野，随后，以以太坊为代表的智能合约平台的问世设置了区块链技术商用的起点，基于区块链底层平台的去中心化应用日渐丰富，大批开发者涌入并积极布局。

但与此同时，现有的区块链技术尚无法支撑大规模商业应用的搭建，为数不多的几个区块链平台在可扩展性、隐私性与互操作性上不断暴露出种种问题，迫使更多新项目和开发者持续探寻区块链技术边界及新型技术方案。

归根结底，推动区块链行业发展的基石始终是底层技术，未来，整个行业的存续、发展和裂变也将持续依托区块链技术的演进和革新。

区块链行业的三大技术趋势分析

人们向往公链开放网络提供的不间断的全球性服务，但现有的区块链技术架构难以支撑大规模商业应用的搭建，根据对区块链行业发展历史及现状的综合分析得出，限制区块链规模化应用的技术掣肘主要在三大块：可扩展性、互操作性以及隐私性。

可扩展性不足限制了单个区块链平台的实用性能，互操作性不足导致各区块链之间成为价值“孤岛”，价值互联互通难以落到实处，而隐私保护性上的不足又给开放透明的区块链网络投入商用埋下了诸多安全隐患。因此，市场迫切需要新的解决方案来突破上述技术瓶颈和应用局限，构建起真正安全、可靠、实用的区块链价值网络。

1.可扩展性

安全性、去中心化和可扩展性是区块链领域由来已久的“三元悖论”。全网广播、存储、验证和竞争记账的早期设计是出于区块链的安全性和去中心化的考量，但这也使得全网整体性能受限于单一节点的处理性能，且加入的节点越多，通信复杂程度越高，可扩展性严重不足。

现有区块链平台在交易吞吐量及延迟率上都与传统中心化交易平台Visa（2.4万TPS）和支付宝（峰值30+万TPS）存在天壤之别。而交易吞吐量与延迟率是商业应用落地的关键，因此可扩展性的提升是区块链技术走向互联网规模必经的第一道大关，也是当下一大重要研究方向。

围绕区块链可扩展性的难题，区块链开发者们提出了分片、DAG、状态通道、侧链等多种解决方案，总体来看，其实是从Layer1和layer2两个技术层面展开的改良与创新。

（1）区块链底层（Layer1）基础设施的创新

通过改良或革新区块链底层以提升可扩展性的技术方案主要包括：革新共识机制，引入分片设计，以及新的分布式账本底层（如DAG）的开发。

共识机制的创新

由于最初的POW（工作量证明）机制存在效率低下、资源浪费等弊端，区块链开发者先后发展出POS（权益证明）、DPOS（代理权益证明）以及BFT类（拜占庭容错）等共识机制，试图提升节点验证效率。不过就实际效果来看，Bitshares、Steemit、EOS、TRON、NEO等区块链平台引入新型共识机制后，对区块链整体性能有所提升，但仍然难以满足大规模商用需求。

分片设计的引入

区块链项目将“分而治之”的理念引入区块链架构设计，把区块链划分成多个独立片区，通过交易的并发运行（交易分片）或存储数据的分流（存储分片）设计实现区块链扩容。典型的项目有以太坊2.0正在做的Sharding，Zilliqa、Emotiq、Quarkchain等，也是时下话题热度较高的扩容技术方案之一。

DAG账本的探索

区块链本质上是一种分布式账本技术，但分布式账本技术并不等同于区块链。由于当前区块链技术面临着安全、去中心化及可扩展性上的三难抉择，以IOTA、ByteBall、Nano、TrustNote、Hycon等为代表的一批项目，试图通过区块链以外的技术来搭建分布式账本底层，以此突破可扩展性的瓶颈。

（2）区块链上层（Layer2）扩容方案的设计。

重建区块链底层架构的扩容方案大多成本高、周期长、技术复杂，且与现有基础公链存在兼容性问题，因此不少开发团队主张直接基于现有公链设施做改良，在Layer2上解决扩容问题。正如以太坊创始人Vitalik所言“随着区块链变得越来越成熟，基础层网络必然趋于稳定，而第二层（layer 2）网络将承担越来越多的持续创新和改变负担”。

Layer2扩容方案的基本思路是主链（Layer1）不动，但将大部分链上交易转移到共识范围更小但性能更好的上层协议中，并保证上层协议的参与者始终能在出现争议时退回主链进行公决，由此来减轻主链负担，同时保证整体安全性。

主要有侧链和状态通道两类解决方案，近期热度较高的比特币闪电网络，以太坊Plasma、雷电网络和小蚁的Trinity，以及Loom network等都属于第二层扩容方案。

2. 互操作性

互操作性（Interoperability ），是指不同计算机系统、网络以及操作系统和应用程序一起工作并共享信息的能力。

区块链的互操作性，则是指各个区块链之间的互通性。单条区块链性能局限影响区块链规模化落地，而各个链之间的互操作性障碍也极大限制了区块链的应用空间。

2018年的主赛道是基础公链，全行业曾对Cardano、AE、Ethereum、Bitshares等公链寄予厚望，但这些“区块链3.0”项目要么进展缓慢，要么效果没能达到公众预期，EOS、TRX等新晋公链平台虽然吸引了不少应用入驻，但终究还是难凭一己之力扮演区块链的“底层高速公路”。

此外，当前这些新老公链项目技术架构各异，生态各自发展，大多只能和自己生态内部应用低成本交互，无法实现和其他区块链生态的高效沟通，公链与大量的联盟链、私有链中的资产也都无法自由转移，价值孤岛问题凸显。

从技术上看，区块链是去中心化数据库和分布式账本，而从商业层面看，区块链是价值网络，该网络接入的有效节点越多、分布越广，可能产生的价值叠加会越大。而区块链要想真正实现价值互联，并被大规模应用，就必须像互联网那样容纳多样性，在不同区块链之间进行衔接和拓展，因此，跨链技术发展成为当下区块链讨论的风口。

以Polkadot、Cosmos、ArcBlock、Wanchain、Aion、Zipper等为代表的区块链项目纷纷尝试解决跨链资产转换、原子交换、信息协同、跨链读取和验证等难题。

3. 数据隐私性

区块链系统中，所有交互信息和过程上链，全网数据公开、透明、可追踪，各个节点皆能获取系统账本，这无疑给用户隐私或商业信息泄露带来极大风险隐患，若不在前期做好保护方案，将带来不可磨灭的负面影响。因此，隐私保护也是区块链落地推广过程中首当其冲要考虑的问题。

早期的数字账本非常容易追踪，以比特币为代表的数字货币也很难实现像现金一样的匿名性，个人或实体之间的金钱交换过程变得透明和易被掌控。

因此，如何在保障用户隐私（隐匿交易信息）的情况下实现区块链的可追溯、可验证等特性，成为密码学研究的热门领域，区块链开发者们提出零知识证明（Zero-Knowledge Proof）、环签名（Ring Signature）、隐匿地址（Stealth Address）以及混币等多种技术方案试图提升区块链的隐私性。

其实，区块链领域对数据隐私的需求及追捧热度似乎由来已久，影响力较大的有Monero、ZCash、Komodo、Dash、Verge等早期老牌项目，而2019年新兴的基于Mimblewimble协议的隐私币项目Grin和Beam的入局又为隐私币项目的爆发加了一把火。无论哪个数字货币想要真正实现的互通和普及，隐私保护和匿名特性都是其绕不开的技术难点。

如果说，比特币的问世是区块链和数字货币概念的一次爆发，以太坊智能合约平台的问世是数字货币应用的一次爆发，那么如今，无数的区块链项目方正在为区块链应用的落地爆发积蓄力量。

当然，区块链从“底层技术时代”走向“产品时代”的路子并不容易。迄今为止，还没有哪个区块链平台真正扛起“区块链底层高速公路”的大旗，但在这条技术实验的路上也涌现了越来越多的开发者团队，他们在研究和总结过往经验的基础上，试图从不同的技术角度推动当前区块链基础设施的功能性和实用性的升级和突破，如前所述，本文提出，可扩展性、跨链互通性和数据隐私性是当前区块链领域迫切性和热度最高的三大技术发展趋势。

2019年以来，熊市之下，区块链技术没有因此止步不前。无论是更成熟的跨链技术，还是主流公链的侧链、子链，亦或是新兴的具有跨链底层的项目，都在不断挑动行业神经。关于区块链技术，我们能看到一个更值得期待的未来。