区块链之公有链的进化过程 币报道

区块链之公有链的进化过程

来源:币报道发布:2018-04-13 17:36:00

  先说说区块链技术在现阶段的区别:


  公有链 public blockchain


  联盟链 consortium blockchain


  私有链 private blockchain


  简单来说,公有链对所有人开放,任何人都可以参与;联盟链对特定的组织或个人开放;私有链对单独的个体开放。


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  公有链public blockchain


  公有链通常被认为是真正去中心化的,通过共识决定哪个block最终被加到chain中,任何人都可以参与共识过程。


  公有链是完全对外开放的,用户不需注册、无需授权就可匿名访问网络和数据,节点可以自由出入网络。公有链上的区块内数据可以被任何人查看,任何人也都可以参与发起交易或是参与共识。


  公有链是真正意义上完全去中心化的区块链,通过密码学数字签名保证交易不可篡改(相关密码学内容可以查看这里),也通过密码学验证交易信息以及激励,在互为陌生的网络中形成共识从而建立完全去中心化的信任机制。


  目前主流共识机制主要有PoW和PoS,用户对于共识的影响力直接取决于在全网的资源占比。  


  联盟链consortium blockchain


  联盟链一般是由若干个机构共同参与管理的区块链。


  联盟链上的读写权限和记账权限都由联盟规则限定,比如由40多家银行参与的区块链联盟R3和Linux基金会支持的超级账本(Hyperleder)项目就属于联盟链项目。


  联盟链的共识过程由预先选好的节点控制。一般来说适合于机构间的交易、结算或清算等B2B场景。


  例如在银行间进行支付、结算、清算的系统就可以采用联盟链的形式,将各家银行的网关节点作为记账节点,当网络上有超过2/3的节点确认一个区块,该区块记录的交易将得到全网确认。


  联盟链可以根据应用场景来决定对公众的开放程度。由于参与共识的节点比较少,联盟链一般不采用工作量证明的挖矿机制,而是多采用权益证明PoS或PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant)、RAFT等共识算法。联盟链对交易的确认时间、每秒交易数都与公共链有较大的区别,对安全和性能的要求也比公共链高。


  联盟链和私有链都是需要注册许可的区块链,所以也称为许可链。有些许可链不需要激励记账所以不会发行代币。

   

  私有链private blockchain


  私有链是指写入权限仅在一个组织手里的区块链。读取权限或者对外开放,或者被任意程度地进行了限制。私有链则仅在私有组织使用,区块链上的读写权限、参与记账权限按私有组织规则来制定。


  私有链的应用场景一般是企业内部的应用,如数据库管理、审计等。私有链的价值主要是提供安全、可追溯、不可篡改、自动执行的运算平台,可以同时防范来自内部和外部对数据的安全攻击,这个在传统的系统是很难做到的。


  举个形象的例子,比如现在我们有个村子,村子里的村民采用pow等机制来进行记账权的分配,而账本是所有人都能看到的,那村子的运作是基于公有链的。如何把这个运作方式变成一个私有链呢?


  只要村长发话,区块链的读写权限,记账权限全部封闭,只对村民开放,想要拥有权限必须通过他的审核和确认才行。这样外人想看村里的区块链账本必须通过村长的同意,想交易?想入村当村民?全部得由村长同意才行。账本只对村内透明。


  相比中心化数据库,私有链能够防止机构内单节点故意隐瞒或者篡改数据,即使发生错误,也能够迅速发现来源。因此许多大型金融机构在目前更加倾向于使用私有链技术。


  参与节点的资格会被严格的限制,由于参与的节点是有限和可控的,因此私有链往往可以有极快的交易速度、更好的隐私保护、更低的交易成本、不容易被恶意攻击、并且能够做到身份认证等金融行业必须的要求。


  私有链和联盟链之间的设计隐私权限会有不同,联盟链中的权限设计要求往往更为复杂。


  联盟链平台应提供成员管理、认证、授权、监控、审计等安全管理功能。


  目前看来公有链与许可链的边界逐渐开始变得模糊,开始出现混合链。特点是系统内所有节点有不同的权限,有些节点只能查看部分区块链数据,有些节点能够下载完整的区块链数据,有些节点负责参与记账。混合链可能有公有链和许可链的优点,但开发难度较大,会是未来区块链技术发展的方向之一。


  目前的公有链在共识机制上都存在一些限制,因为区块链去中心化的本质所以没有一个中心节点来进行保护和维持系统,所以全网的所有节点需要一起参与所有的交易并维持全状态的副本。


  去中心化共识机制的优势是安全保证、政治中立和抵抗审查等等。然而,这是以扩展性为代价换来的,因为去中心化限制了区块链里全节点可处理交易的数量。


  这就导致了公有链的两大性能瓶颈:


  低吞吐量:区块链目前能够处理的交易非常有限


  缓慢的交易速度:处理一个区块的时间很长。比如比特币的区块时间是 10 分钟,以太坊的区块时间大约是 14 秒。在高峰期里花费的时间甚至更长。大家都知道比特币拥堵的时候甚至要几天才到账,高达几百元的转账费。以太坊也好不到哪里去,一只以太坊猫就把整个网络玩坏了。


  所以可扩展性、速度和效率就是限制区块链商业应用的痛点所在。


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  比特币为首的区块链1.0


  1.0实现了高稳定性和公平机制


  以比特币为首的区块链1.0开创了区块链的先河,实现了分布式账本,去除了第三方;但是其实现功能之单一(只有货币)、交易速度之慢、转帐手续费之高遭到不少人的诟病。


  比特币在代码层面非常简单,仅由256条指令组成,这些脚本实现了极大的公平和稳定性。


  但遗憾的是,中本聪可能并没有想到比特币有朝一日会让世界陷入如此的疯狂,成长为如此庞大的市值。因此,比特币没有实现图灵完备,只能够支持简单数据的有效传输,不能有足够的效率来支撑其他复杂应用的运行。所以在比特币上无法实现更多的功能扩展。


  以以太坊为首的区块链2.0


  2.0为区块链产品提供了更广泛的应用空间


  相比比特币,以太坊最大的改进是支持了“图灵完备”,成为了一个可编程的区块链网络系统。以以太坊为首的区块链2.0引入了智能合约,为世人打开了DAPP的大门;


  简单而言,以太坊搭建了一套比较完备的操作系统,有点像我们电脑的windows系统,开发者可以自己在以太坊上面搭建属于自己的应用。


  这两年异常火爆的ICO项目,绝大部分都是基于以太坊的智能合约开发出来的。也就是说,它们几乎都是跑在以太坊上面的应用。


  开发者在以太坊上运行应用程序时,是需要支付以太币的。基于以太坊开发的项目越多,整个以太坊生态就越丰富,使用者越多,对以太币的需求也就越多。那么,以太币自然会随之升值,所以以太币价格持续走高,成为了区块链时代的最大赢家。


  以太坊的另一个变革是引入PoS共识算法,为了解决PoW效率低下的问题。


  所谓的PoS权益证明,有点像拿自己的以太币来做抵押。参与者拿出以太币来质押换取记账权。记对了,拿回以太币并得到奖励。如果记错了,质押的以太币被扣除作为惩罚。


  这样的话,当然,你投入的以太币越多,记账的机会越多,赚到的以太币也越多。


  这个共识机制存在的最大弊端,就是贫富差距问题。


  越富有的人,逐渐会拥有更高比例的币,这岂不是最终成为了富人们的游戏?


  以太坊为了减小贫富差距,以太坊将共识分为了几个发展阶段,计划通过硬分叉将以太坊从POW过渡到POS。但由于种种原因,目前以太坊还未顺利过渡到PoS采用的仍是PoW。


  随着使用人数的增加,生态系统的日益臃肿,以太坊的问题也越来越明显:落后的共识算法PoW,拥堵的网络,缓慢的交易确认和相对封闭的生态系统(不支持跨链)。


  目前,我们如果在以太坊上进行一个转账交易,平均需要15秒到几十分钟才能完成,如果遇到以太坊网络拥堵,甚至会需要十几个小时。


  所以,一款区块链的养猫游戏就把整个以太坊玩挂了。


  此外,以太坊上的每个交易,都需要给相关节点一定的转账费(gas),而且这个费用是可以自己调高的,当网络拥堵时,出价高的使用者就可以霸占流量,出价低的使用者则只能苦苦的等待。


  以EOS为首的区块链3.0,EOS的目标只有一个:取代以太坊


  3.0解放了许多开发者的双手,为更灵活的应用提供了可能


  ***满足企业级应用的性能需求


  EOS最终的目标是达到每秒钟处理上百万次请求的性能。


  首先需要从改变共识机制入手,EOS提出了一个全新的共识机制:“委托授权证明机制”(DPOS)。


  举个例子,如果以太坊是权益质押制,那么EOS就是议会制——我可以指派一个人来行使我的“投票权”。通过实施科技式的民主以抵消中心化所带来的负面效应,同时,实现了更高的效率。


  但对于DPOS的批评从诞生之日起也从没停止过。EOS计划中的每秒百万级别运算处理能力,只通过全球的几十个超级运算节点的集中记账来实现。这种方式,更像是一种中心化的模式,这是否会违背去中心化的初衷?


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  ***减少重复的工作


  EOS天然集成了许多程序员开发所需要用到的工具,相比EOS这个“操作系统”,以太坊只能算是一个CPU. 因为EOS集成了并行运算、数据库、文件备份、任务调度、账户系统等等,极大的减少了开发者的工作量


  ***新的定价模型和资源使用方式


  除了比以太坊更灵活、集成更多功能,EOS还需要比以太坊更便宜。


  在以太坊产生的每一笔交易都需要支付Gas给矿工,所以即使是需要基于以太坊程序的消费者也需要付费,其背后根本原因是以太坊目前还是使用的PoW,使用PoS的话,使用基于EOS的程序的消费者,不需要支付任何费用。


  EOS虽然还未落地,弊端已显:


  生态系统比较封闭,每个项目有自己的协议和规范


  性能扩展性较差,性能并不能随节点的增多而线性增长


  共识算法不够完美,PoS规模不足,DPoS安全性不足


  EOS目前只是一个开发中的项目,尚处在持续一年的众筹中,无论是争议还是追捧,都需要等到18年6月主网上线后,才能逐渐明朗。但凭借创始人BM的个人影响力和描绘中的超高运算能力,EOS已经在全球形成了巨大的影响力和粉丝效应,甚至是宗教般的狂热信仰。


  奇葩的EOS ICO:


  EOS的ICO长达一年之久,目前EOS的token基于以太坊,在众筹结束前一定要用EOS token注册自己的公钥,在EOS真正发布后,去换取EOS上真正的Token,否则投资就打水漂了,EOS的众筹进度可见此:EOS ICO


  以Seele元一为首的区块链4.0


  元一创新点:神经网络的共识算法+异构森林网络+价值交换协议+价值互联网传输层协议


  神经网络共识算法:


  将原先离散的投票问题变为了大规模环境下连续的排序问题。


  用更通俗的语言来说,把原本的0或1问题改为了概率问题,使用参数来动态调整算法从而达到更好的鲁棒性和并发性。


  据Seele的POC结果,通过更改共识算法的参数,可以承受更多的节点故障。对于大部分共识算法,超过40%节点故障时共识算法将失效,但神经网络共识算法通过降低节点采用率S依旧可以达成共识,神经网络共识算法可以尽可能做到减少节点间的通信;当故障节点超过35%时,使用拜占庭容错算法的NEO会堵塞,但神经网络共识算法可以允许节点继续投票直到故障恢复。


  并且神经网络共识算法可以做到性能随着节点的增加线性增长,里程碑效果类似大数据处理中的Hadoop集群。


  异构森林网络:


  受DNS启发,由不同的子网组成,各个子网可以看作分层次的树,树的顶端为全局服务链称为“元链”,提供全局的配置和任务调度;在这种架构下每个子网可以实现私人订制,用于不同的业务场景;比如子网一用于金融领域对于安全性、隔离性要求更高,子网二用于计算领域对安全性要求较低但对计算和并发要求更高;不同子网之间通过价值交换协议进行价值共享和信息独立,就是这样相互依存又相互独立的各个子网组成了元一的大型生态。


  价值交换协议


  目前的区块链生态中为了解决跨链问题,已经做了很多尝试;


  价值交换协议(VTP)是基于异构森林网络的一套解决方案。


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  价值互联网传输层协议


  除了定义服务和应用层协议外,底层的网络传输协议也被重新定义;


  价值互联网传输层协议基于TCP/UDP但是针对性的对区块链进行了优化改进,据说使用该协议在区块链中传输数据包,效率可提升一个数量级。


  目前Seele的ICO已结束,但是仅限净资产100w美金以上的人参与,且不对中国和美国国籍开放

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