视点 | 区块链核心技术探索及四大发展趋势

导读

8月30日，由上海华瑞银行、中国人民大学国际货币研究所（IMI）与中国人民大学金融科技研究所联合主办的“华瑞金融科技沙龙”系列沙龙（第2期）在线上会议进行，本期沙龙主题围绕“区块链技术发展与应用趋势”。

蚂蚁集团研究院高级专家孙曦博士出席会议并参与研讨。他认为区块链技术发展有以下四大趋势：技术上，区块链技术在加快与其他技术的融合以推动产业落地；产品服务上，目前区块链设施提供商会越来越倾向于提供一体化解决方案以降低客户的区块链部署和运营成本；安全上，一是目前DeFi是行业攻击重点，目前行业中也存在一些技术提供商来提供协议和合约层面的安全服务解决方案，二是交易合规性上越来越受到监管重视，不仅会加强对数字资产的监管要求，也会采用技术方案对链上交易进行追踪识别不合法交易；数字身份上，未来去中心化数字身份将与中心化数字身份体系互为补充、融合共生。

以下为全文纪要：

01

蚂蚁链的区块链核心技术探索

在未来，元宇宙、Web3发展起来之后，数亿级规模用户参与到整个元宇宙里的生态当中做一些交易应用，在这个底层基础设施链上，它的每秒交易的笔数是非常巨大的。从区块链底层基础设施平台视角来看，有很多的技术或挑战需要去解决和应对，包括共识算法，更加稳定的通信网络，大规模存储，上层支撑各种应用的智能合约的一致性、安全性，在整个链上数据交易的隐私性，以及未来支撑多链共存的跨链技术等。

从上面这些区块链核心技术的每个点，蚂蚁都结合自身定位和产业实践，做了不少的技术研发，以期更好地推动数字经济的发展，推动产业数字化协作。

 1、共识算法。

之前已有一些支持崩溃容错算法如RAFT、PAXOS，或者支持拜占庭容错的算法如PBFT、HotStuff等，很多算法在节点数量相对有限或交易网络环境相对比较稳定的情况下是可以达到比较好的运行效果的。但如果未来在更大规模交易场景下，考虑到很多参与方参与的网络环境是开放的公网环境，网络可能是不稳定的，且参与的共识节点有可能非常多，这时就需要进一步改进共识算法协议，能够更快、更高效、更稳定地达成交易共识。从蚂蚁链，针对类似问题，已自研的高效异步的共识算法MyTumbler，可以支持进行更高效的共识达成，性能也有很大的提升。

2、通信网络

要达到这个规模量级的交易，共识协议优化只是一方面，另一方面要在底层通信网络上做相应的优化。毕竟区块链底层还是分布式的网络结构，它的分布式节点非常广泛，通过公网或覆盖全球节点时不可避免会出现一些高时延或网络抖动的问题，这些问题都会影响到上层对共识的达成以及交易稳定性等.

为了解决这个问题，蚂蚁网络推出BTN网络，可以类比理解为在底层的P2P网络之上搭一个网络高架，相应的参与节点可以就近接入到一个BTN网络节点当中。通过BTN网络专网可以实现更加高速、稳定的信息传输。BTN网络可以实现端到端的加密通信，并能够支持更高对隐私计算的专有优化。因此，通过BTN网络，在底层网络不仅可以实现更加高效、稳定的传输，同时可以支持更安全的一些应用场景。这是通信网络上蚂蚁在做的探索，目前BTN节点已经覆盖全球很多节点。

3、智能合约

智能合约在区块链上各种落地场景的业务逻辑。可能遇到的技术层面问题是，同样一个智能合约代码，当在不同节点运行环境上，怎么保证它跑出来的结果是一致的？因为它是承载业务逻辑的，里面一些中间运行的结果，运行状态和最后的结果，安全性怎么得到保证？智能合约的主要运行环境是虚拟机。在虚拟机方面，蚂蚁链也投入了较多研发资源，做了很多探索，主要解决：1.怎么能够更安全；2.怎么能更易用并支持更多高级开发语言。

4、隐私

区块链数据存储在链上，在不同行业里落地、在不同业务场景中应用时，对链上数据隐私保护的需求也会越来越强，因为其中包括很多交易数据、智能合约运行的关键参数和中间数据、在链上做持续化存储的账本数据，都需要做一定的隐藏来避免对个人信息或商业机密等泄露。目前技术前沿来看，区块链上结合更多的隐私技术也是一个行业热点。目前我们可以把技术解决办法分为三类：1.结合密码学或软件算法等来做隐私的保护，比如环签名，零信任证明等；2.结合软硬结合可计算环境，比如TEE环境，在这个环境里会做一定隐私保护的可信计算；3.网络组网设计上通过子网隔离保护敏感数据。

5、存储

存储对整个区块链未来要支撑更大规模交易也是非常核心的底层技术。在链上，不仅要存储交易的块状信息，也可能要存智能合约运行中的信息等，还要验证这些信息是不是准确的。存储方面要解决的问题是：怎么能够给出一个低成本、高性能、易使用、易做数据分析的存储解决方案。蚂蚁也做了很多的底层探索，我们有一套自研可验证的存储结构。我们把存储大概分为三层：1.存储引擎层，主要是链块信息和可验证信息如Merkle树，主要解决数据可验证的问题。2.数据存储层，提供中间件解决存储可扩展性问题；3.数据服务层，基于数据做一些编程的问题。

6、跨链

未来一定是多链并存的生态，我们如何支持不同链之间的数据、资产、交易甚至跨链的合约调用等，做这样的互通解决方案一般需要通过中间方做跨链服务。中间方提供跨链服务需要确保：1.能够监听和搬运跨链信息；2.确保跨链信息是可信传递的，其信息不可篡改；3.两边链上的状态要达成一致性；4.灵活的可扩展性，可以支持多种跨链场景，甚至支持自定义的跨链场景。针对跨链，我们提供了跨链服务，我们称为Open data access trust service，对于跨链中间方确保的关键点，我们提供了相应的解决方案和优化。

基于前面一系列解决方案，目前蚂蚁可以提供超过10亿级以上的账户，每天10亿笔交易以上的处理能力。跨链上也可以提供10+万跨链流量处理能力，且端到端的延时达到毫秒级别，交易TPS能够超过2.5万笔。

02

区块链技术发展四大趋势

1、技术方面，区块链技术和其他各种技术的融合。

在产业落地时，区块链和其他技术相互补充来形成可落地方案，目前看到主要是区块链技术和人工智能、IoT、隐私计算等技术的结合。

2、产品服务方面，目前区块链设施提供商会越来越倾向于提供一体化解决方案。

因为区块链对于应用方来说，把很多底层东西都搞懂门槛有些高。作为区块链技术提供方，其解决方案一般是提供整体化解决方案，蚂蚁链很早提供了BaaS平台（Blockchain as a service），我们也进一步结合自研的TEE、密码学模块、隐私计算模块，推出了软硬结合的一体机，可以更好地支撑用户更好部署和使用区块链。

3、安全合规方面，上半年在Web3/区块链领域，大部分的安全攻击领域是针对DeFi。

因为它最贴近数字资产，攻击价值最高，目前行业中也存在一些技术提供商来提供协议和合约层面的安全服务解决方案，如通过安全审计、形式化验证等方式来减少上线前的潜在安全缺陷，帮助协议提供方和智能合约提供方加强本身的安全性。二是交易合规性上，因为加密数字资产交易的匿名性一些不法分子会通过其来进行洗钱、涉恐等非法活动，因此目前数字资产交易越来越受到监管重视，一方面从行业监管方会加强对加密资产的监管，抓手是区块链的提供商，比如加强对客户KYC或KYB的落实，更好了解你的客户是谁，他真实性的身份是什么，以便后面做交易的跟踪。另一方面，利用技术手段追踪线上交易，通过数据分析方式来定位可疑账户、可疑地址或可疑交易，识别可能涉及到洗钱或涉恐的交易。这里也有不少的技术方案，像Chainalysis帮助美国FBI或金融管理局做交易追踪和分析。

4、数字身份上，未来去中心化数字身份将与中心化数字身份体系互为补充、融合共生。

数字身份不管是Web3，还是去中心化社会，它是非常关键的点，因为只有每个人、每个设备，每个参与节点有了它的身份，你的数字资产、数据资产等，才有可能到它组织上的交易、流通这样的场景延伸。

去中心化数字身份或Web3.0的数字身份和中心化的身份二者可以融合在一起。在数字空间里，数字身份是指通过一些身份属性或凭证来证明你就是所声称的身份，在未来，去中心化世界也需要不同的属性或凭证来证明。证明的来源其实是多样的，目前主要是地址或私钥证明对账户拥有控制权。在未来，去中心化数字身份或者用户自主主权身份，将会与现有的中心化数字身份以及权威数字身份体系相结合，基于不同的应用场景需求，由用户选择相应身份确信等级的身份属性/凭证来进行支撑。二者将会相互补充、融合共生，来帮助未来在新场景与新业态里融合共生的身份管理需求。

整理：马吉娟

本文监制：安然

版面编辑｜曹涵琦

责任编辑｜李锦璇、蒋旭

总监制｜朱霜霜

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