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当大家都在谈论区块链3.0时,区块链4.0已悄然开启!

原标题:当大家都在谈论区块链3.0时,区块链4.0已悄然开启!

人们将区块链的发展分为三个阶段:比特币代表的区块链1.0、以太坊为代表的区块链2.0和以EOS为代表的区块链3.0。

虽然比特币在不断地分叉,虽然V神和BM正热衷于互怼,虽然EOS超级节点之争激战正酣……但区块链技术革新的脚步却从没有停止下来。一批以互联价值 (InterValue)、哈希图(Hashgraph)、纳尔图(Nerthus)、Galaxygrap为代表公司正尝试以全新的角度理念去推进区块链技术的发展。

区块链4.0时代已悄然开启。

从区块链1.0到3.0

互联网实现了信息的传播而区块链实现了价值的转移。

互联网在最开始的时候就是以信息传输管道的模式设计的,TCP/IP协议底层并不关心上面传输的数据有什么差别,对于底层交换机和路由器来说,传递的都只是0和1而已。

而区块链却可以做到将一个数据发送给另一个人之后,自己就不再拥有这个数据的所有权,从而利用这样一套系统实现了实际价值的传输。

应用服务层是区块链获得持续发展的动力所在,目前区块链的发展分为1.0、2.0、3.0三个阶段的应用。

以比特币为代表的区块链1.0应用,实现了可编程货币。可编程货币,即以比特币为代表的数字货币,但它并不是任何国家和地区的法定货币,也没有政府当局为它提供担保。

以以太坊为代表的区块链2.0应用,实现了可编程金融。区块链2.0应用加入了"智能合约"(利用程序算法替代人执行合同)的概念。这使得区块链从最初的货币体系,可以拓展到股权、债权和产权的登记、转让,证券和金融合约的交易、执行,甚至博彩和防伪等金融领域。

以EOS为代表的区块链3.0应用,未来要实现可编程社会。区块链是价值互联网的内核,能够对于每一个互联网中代表价值的信息和字节进行产权确认、计量和存储。它不仅仅能够记录金融业的交易,而是几乎可以记录任何有价值的能以代码形式进行表达的事物。其应用能够扩展到任何有需求的领域,进而到整个社会。

区块链发展之困

实际上,目前区块链应用发展现状是,已超越比特币,进入到区块链1.5时代,并且向金融领域过渡。至今还没有可以跟主流手机应用(App)媲美的去中心化应用。

是什么限制了区块链的发展?实际上区块链作为一种新兴技术,价值固然存在,但也显现出了一些劣势。

其一是效率低下问题。尽管区块链计算机在理论上图灵完备——即速度无穷快、存储无穷大时,可以计算任何可编程的问题,由于网络延时等物理因素影响。

数据写入区块链,最少要等待十分钟,所有节点都同步数据,则需要更多的时间。拿比特币举例,当前产生的交易有效性受网络传输影响,比特币交易每次的确实时间大约10分钟,6次确认的话需要一个小时。因此区块链的交易数据是有延迟性的。

利用上千台矿机组成的世界计算机来完成“去中心化应用计算”效率非常低下。央行周小川行长在2016年初接受专访时说,目前为止,区块链占用资源还是太多,不管是计算资源还是存储资源,应对不了现在的交易规模。

其二是能耗问题。区块的生成需要矿工进行无数无意义的计算,这是非常耗费能源的。英国一家电力信息网POWER-COMPARE提供的预测数据显示,按照目前比特币挖矿、交易耗电量的增长速度,至2020年比特币耗电量将会与目前全球用电量持平。

其三是隐私保护。在区块链公有链中,每一个参与者都能够获得完整的数据备份,所有交易数据都是公开和透明的。如果想知道一些商业机构的帐户和交易信息,就能知道他的所有财富还有重要资产和商业机密等,隐私保障难。

其四是博弈问题。区块链的去中心、自治化的特点淡化了国家监管的概念。在监管无法触达的情况下一些,市场的逐利等特性会导致区块链技术应用于非法领域,为黑色产业提供了庇护所。

2009年,比特币的网络诞生以来。其优点已日益被认可,比如去中心化,交易不用通过中心、无法篡改、交易方便、不会通货膨胀(永远只有2100万枚)、全球范围认可度很高,也是很多交易平台的基础货币之一。但其缺点也是很明显。交易时间周期长、消耗大量社会资源,还有就是未来的风险问题,密码算法不远的将来可能会被破解。也就是说,比特币不是一个图灵完备的系统,只能用来做比特币的交易,本身都没有其他很好的应用方式。

俄罗斯天才少年维塔利克布特林也就是我们常听到的的大v或者v神,在2013年发布了以太币的白皮书。以太币系统也就是我们现在经常说区块链2.0技术,它实现了一个可以编程的图灵完备的一个区块链,就说在这个区块链2.0上,你可以通过简单的编程实现数字资产的生产和应用。以太坊建立了一个可编程图灵完备的区块链系统,帮助人们更方便的实现各种数字资产的产生和更精确的控制区块链资产的状态,是目前应用最广泛的智能合约底层平台。有了智能合约,任何人都可以在以太坊网络上创建自己想要的去中心化应用。一旦应用被创建起来就可以根据合约自动执行。但算力问题依然是限制着区块链的落地应用。

目前,EOS、AE、ELA、DFINITY、BTM等项目都宣称代表了区块链3.0。但实际上区块链3.0到现在还没有一个完整的落地项目。有的说区块链3.0是网络化计算机协同的人工智能操作系统;也有的说超越金融领域智能合约以外的应用都叫区块链3.0;也有的说新的共识算法代表了区块链3.0。因为现在没有定论。至少看没看到能将技术的进步(底层的加强、加密算法的提升、多种接入方式、多种共识机制)、性能的进步、应用的进步等能完美的结合的区块链3.0的项目出现。

区块链4.0猜想

可能有些人认为,现在讨论的区块链4.0是个伪命题。因为区块链3.0的项目都还没有一个正式落地的。区块链4.0就更是无从说起。但不能否认的是,很多区块链的技术信仰者们已开始了全新的尝试。试图从新的角度解决区块链发展之困。

我们先推测一下区块链4.0是个什么样的?区块链4.0首先要解决效率低下、能耗高、隐私保护、监管难题等实际面临的问题。而且在未来的发展上要更具融合性。也就是说,有可能中心化和去中心化会融合到一起,既方便监管监控又起到足够的分布式应用。

而且区块链4.0未来将与超级计算、人工智能、大数据采集和分析等领域要深度的结合,最终建立虚拟城市。

一批公司已经开始做了一些有益的尝试,我们一起来看看。

互联价值 (InterValue)

InterValue 针对现有区块链基础设施普遍存在的实用化程度较低,尤其是交易拥堵、交易费高、交易确认时间长、抗量子攻击能力较弱、通信层节点匿名性不高、交易匿名保护、跨链通信和多链融合能务较弱、存储空间较大等问题和需求,优化提升区埠链技术在各个层面的协议和机制,实现价值传输网络各层交的支撑协议。

在底层P2P网络节点通信层面,结合现有基于Tor的匿名通信网络,基于区块链的分布式VPN,基于区块链的分布式内容共享网络的优点实现了独创的匿名P2P通信网络,设计实现了节点匿名接入的方法,并实现了私有加密的通信协议,极大地增强了底层通信网络中节点的匿名性,确保子节点间通信难以被追踪和破解。

在底层数据结构层面。采用增强有向无环图(DAG)——哈希网(HashNet、HN)的新型数据结构,极大地减少了节点所需存储空间,提高底层数据存储效率和安全性。

在分布式共识机制层面,设计了基于哈希网数据结构的HashNet共识机制、基于随机选择函数的拜占庭协商(BA-VRF)共识机制和基础DAG共识机制,提出了基于HashNet的增强DAG共识和用于公证人选择的BA-VRF共识机制相结合的双层共识机制,在项目1.0版中,由于基于HashNet的增强DAG共识实现较为困难,因此先实现基础DAG共识和BA-VR共识相结合的双层共识机制。交易并发量高、交易确认速度快、可快速构建面向不同应用场景的生态体系。

在抗量子攻击层面,采用新型抗量子攻击密码算法,通过将ECDSA签名算法替换为基于整数格的NTRUsign签名算法,同时用Keccak-512哈希算法替换现有的SHA系列算法,降低了量子计算飞速发展和量子计算机逐步普及带来的威胁。

在匿名交易层面,结合门罗币和ZCash等加密虚拟货币的特性,通过零知识证明和环签名,设计了效费比较高和安全性极好的交易匿名和隐私保护方法,满足不同应用场景隐私保护需要。

在智能合约层面,综合使用非图灵完备的声明式智能合约和图灵完备的智能合约,支持第三方资产发行,能以公有链、联盟链、私有链等形式落地到实际应用场景。

在跨链通信和多链融合层面,采用中继链技术将跨链通信和多链融合功能模块作为单独一层Overlay来实现,既能够保持跨链操作的独立性,又能够复用InterValue基础链的各种功能。

在生态激励层面,综合使用多种Token分配手段和方法,并支持双层挖矿用于矿工激励。

在行业应用层面,通过流通支付、数据传输、数据搜索、合约调用等JSON-RPC行业通用接口的开发,支撑上层的各类应用。

InterValue支持在链上构建包括匿名通信、算力共享、存储空间共享、带宽共享、信誉共享(信用担保)等各种应用,提供开放接口、供第三方开发Dapp,并通过结合各类实际应用场景,与各类服务提供商、应用提供商合作,支持商业组织和政府机构按照自身业务特性和需求构建公有链、联盟链和私有链应用系统,将InterValue应用到各类实际 应用场景中。

哈希图(Hashgraph):

哈希图(Hashgraph)是一种全新的分布式账本共识机制技术和数据结构,与区块链技术相比,其更快、更公平和更安全。它使用了以下两种技术来实现这些。

互相传播(Gossip about Gossip)和虚拟投票(Virtual Voting)。互相传播(Gossip about Gossip)本质上意味着向本次传播附加一些额外的信息,即两者之间互相传播内容的两个哈希。通过使用这些信息,就可以创建Hashgraph,而且有更多信息传播时,每一个节点都可以持续更新。

一旦Hashgraph形成,就很容易知晓节点的投票,因为当每一个节点收到信息时,我们也都知道了它们所拥有的信息。因此这个数据可以用作投票机理的输入值,就可以很快找到以及实现共识的交易。

Hashgraph是“互联网和去中心化技术的未来。”这项全新的分布式账本技术成本低廉,因为它不需要像比特币一样的工作量证明。而且更快捷,交易吞吐量是绝大多数区块链的50,000倍。

这是一种全新的基于高级分布式账本技术的共识机制。它消除了类似比特币和以太坊中的大量的算力要求。比特币的交易限制为7笔/秒。Hashgraph的交易量高达250000笔/秒。

在区块链领域,矿工可以修改某一个区块中交易的顺序,可以将其延迟到后续的区块中,甚至可以完全拒绝该交易。Hashgraph的共识时间戳则很好地解决了该问题。它可以预防人为影响交易顺序的问题。

它无需挖矿区块。然而在区块链中,交易都写入容器(区块)中来形成一条单独的长链。如果两个矿工同时创建了两个区块,社区最终会选择一个,并丢弃另外一个,这会导致浪费。在Hashgraph中,所有的容器都会使用,不会被丢弃。

尽管Hashgraph似乎比区块链更加高级,但需要知道它才刚刚出现。也就是说,一旦你开始学习了解一些新事物,可能在你成功应用它之前就会被其它新事物所替代。

纳尔图(Nerthus)

传统的区块+链式结构,需要有一个类中心化的操作,即需要一个记账人,将当前所有交易进行验证处理,然后打包到一个区块,再发布到网络。而Nerthus系统采用的是单元+DAG结构,没有区块这一概念。所有单元由用户自己创建与发布。其验证与确认由引用其作为先辈单元的后辈单元来承担。无需传统区块+链式结构那样,需要一个记账人,将当前所有交易打包到区块这一中心化的操作,因而是一种更彻底的去中心化系统。

因为传统区块+链式结构存在着,需要记账人将交易打包到区块,这一中心化的操作过程。那么区块链系统处理交易能力的大小,必定受制于以下三点:1,记账人节点机器的性能;2,记账人节点的网络带宽;3,区块的大小。因为存在这一中心化色彩的操作,无论怎样优化,始终都会存在着一个处理能力的瓶颈点。如上所述,Nerthus系统,采用的是单元+DAG结构,没有记账人打包区块这一中心化的操作,也不存在区块这一概念,单元由用户创建发布,并由其它单元验证确认。因而不存在吞吐量瓶颈。

传统区块+链式结构,所有交易要打包到区块才有效。如果区块的容量设置小,则交易量大时,很多交易无法及时打包进区块。如果区块容量设置大,则会使区块链数据迅速膨胀,普通个人电脑无法运行全节点,只有,少数人才可能运行全节点,会造成中心化的结果。这也是比特币扩容之争的根本矛盾点。如上所述,Nerthus没有区块这一概念,所以没有传统区块+链式结构先天性的悖论两难问题。

传统区块+链式结构,不排除可能同时产生两个甚至多个区块,由此导至分叉。对于出现分叉的情况,传统区块链将以最长链做为有效链。这种机制在理论上会无法确定最终性,因为无法保证,是否存在一条隐藏长链。而nerthus通过见证人机制,只要通过见证人发布的见证单元验证确认,即具最终性,无法推翻。

nerthus中的交易单元,只要通过见证人发布的见证单元验证确认,即具最终性。见证人发布见证区块分为加急、急、快、普通、慢五个等级。用户可根据他的需求,选择交易确认速度。

nerthus的链外数据对接、验证、共识机制。大大地拓展了智能合约的应用领域与应用场景。

Ambr:

Ambr的旨在改进与改革区块链行业的问题并潜心研发底层,其愿景是做一个复合型的“操作系统”。据悉,Ambr团队使用的算法名为Galaxygraph,这种算法是类DAG算法,但其重新定义了交易单元,拓展了多种交易类型,并在共识层使用复合型节点共识,同时根据节点信用进行动态赋权, 从而解决传统DAG网络手续费分发与节点激励的难点。

Galaxygraph算法:交易速度极快,甚至远高于DAG网络的速度。Galaxygraph中,节点有不同种交易类型,根据其历史交易信用,提升节点等级,更安全可信的高等级节点将带来速度的进一步提升。

智能合约:改变传统区块链结构下因强一致性原则而必须使用固定时间戳执行交易与合约的方式,将指定时间域作为合约执行缓冲期,在一定权重周期内达成全网共识,以此来解决DAG网络偏序结构下难以实现智能合约的痛点。

多链与跨链:在多链共识中引入报信人与验证者角色,分别用于消息通信与交易确认,将链上功能封装为可拔插模块,并使其具有片区容错性。在Ambr的跨链系统中,可采用侧链作为中继链,实现可信消息传递与资产的价值转移。

Galaxygraph中,将交易划分成五种类型:普通交易、加密交易、合约交易、垮链交易、自定义交易。每种交易类型有不同的功能。每个节点发起一笔交易时,放进一个Universe里面然后进行广播。

Galaxygraph的共识机制是一种Credit Continuing(信用延续)的共识,信用节点被分为五类:general, encrypted, contract, cross, foo 。其本身的信用基础来自于网络之前的无故障率交易、接收手续费多少、即时网络各节点类型数量。这是一种节点权力更新型机制。General节点被归为level1等级节点,encrypted与contract节点被归为level2等级节点,cross与foo被归为level3等级节点,每种等级节点确认相应类型的交易,不同交易的权重分别为1,3,5。

对于智能合约而言,DAG的时间确认一直是一个难解的问题,Ambr使用了时间+权重缓冲确认的方式来使得DAG网络上实现智能合约具有可行性。

此外,Ambr的跨链机制也有十分独特之处。Ambr主链、侧链均可作为一条中继链,与其他区块链项目进行对接时会生成对应的链。与私链类似,中继链中也存在报信人的角色,报信人负责快速传递消息。Ambr将中继链的实现分为可信信息存储和所有信息存储两种方式,从用户选择出发。据悉,未来还将对接IPFS等分布式文件存储系统。

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