联盟区块链关键技术

区块链正迎来发展春风。中国区块链技术研究热点和国际上稍微有点区别，中国研究热点是联盟区块链的关键技术，同时区块链的监管技术也非常重要。

联盟区块链的关键技术

第一，联盟区块链具有高性能是非常重要的。公链方面以太坊每秒几十笔，速度是远远不够的，现在国内最好的联盟链可以做到每秒几千，甚至上万个点的性能。大规模的节点，或者大数据量的情况下，性能会急剧下降，这是大家觉得区块链浪费和性能不高的原因。联盟高性能关键技术需要在各个方面进行技术突破，包括高性能的共识算法、高效智能合约引擎，也包括新型的共识机制，希望能够提高共识效率与安全性，当然主要是为了支撑大规模、各种网络结构的主网。还有一个研究热点是软硬件协同优化，这也是非常重要的。第二个关键技术是区块链安全隐私。在中国要应用，首先要全面支持我国加密算法和标准，这肯定没问题。商业应用需要对平台业务数据進行隐私保护，可以通过命名空间的方式在物理层面进行业务数据的分离，这值得研究。更细粒度的隐私交易机制，要实现交易可验证，但是不可见。第三个关键技术是高可用性。这里涉及动态成员的准入机制，以及节点失效后的快速恢复机制，这在分布式系统里都会碰到，不能整个系统都停下来加节点，而是应该实时动态的。还有去中心化联盟自治的管理机制，如何来做？是通过多方提案投票表决，还是别的方法。联盟链是不是真正能做到管理的公平，公链大家不会怀疑，但是联盟链是多中心化，人们会怀疑。还有高效的热备切换机制，也是联盟链的关键技术。第四是高可扩展的关键技术。一是编程可扩展，支持多种编程语言的使用。当然越普通的编程语言越好，这样用得更方便。二是存储方式可扩展，支持多类型、多组织形式的数据可信存储。三是支持预言机提供可信外部数据源服务。四是支持跨链，实现同构链与异构链的跨链协同，这也非常重要。

链上链下数据协同技术

联盟链产业化应用在国内情况也可以，在金融行业、法律领域、医疗领域、能源领域、娱乐领域、公证领域等，虽然感觉今年区块链有所降温，但其实今年以来，我们国家在联盟链的应用还是有很多的，这些应用不仅仅在金融领域，这与国外区块链应用还是有点区别。西方区块链的发展基本上是基于金融创新，从而带动别的行业创新。而中国除了金融创新外，更重要的是在各个行业的应用，而且现在国内有好几家联盟链平台，也足以支撑现在的应用。

最近有一个应用的例子非常好，就是政务领域的公积金管理。住建部和中国建设银行开发了公积金管理系统，把全国491个城市的公积金，等于491个节点，连在一起，不管哪个城市的公积金，每个人都可以异地很方便地操作。如果不用区块链技术，这在以前是无法想象的。要么把数据全部集中在一起，要么就是各自分开的，这是很好的应用。联盟区块链除了四个关键技术需要大家研究，还有链上链下数据协同的技术，这也是下一阶段的发展方向。CAP定理就是一致性、可用性、分区容忍性，分布式的高性能实时计算，特别强调可用性、分区容忍性。但是无论如何，每个系统都是在三个点之间取一个平衡，如果强调一致性，那可能对可用性和分区容忍性会差一点。区块链也有所谓不可能三角模型，它是去中心化、可扩展、安全。同样的完全去中心化，对安全性的要求。难度更大。所以传统信息系统与区块链系统都有一定的局限性。一方面，区块链系统需要通过链下系统扩展计算和存储能力。另一方面，现有系统链下需要与区块链对接以解决信息孤岛、防篡改等问题。

如果大规模应用，应该解决链上链下一体的问题，所谓的链上就是区块链，链下就是传统的信息系统。怎么把区块链系统嵌入到现在的传统系统里，解决问题，或者反过来，用区块链系统把传统的信息系统释放出来。就像刚才讲的公积金项目，它是点对点的491个点完全是区块链系统，而公积金系统又是传统的网络应用系统，区块链在上面，下面有其他系统，反过来也可以把区块链系统嵌入传统系统，如果能够协同就能确保关联性和一致性。

目前国内外对链上链下数据协同的技术的研究才刚刚起步，为了提高性能和计算能力，也进行了一些协同研究，包括侧链和状态通道。跨链技术，为了增加链与链之间互操作性和可扩展性。链下计算，提高数据的隐私保护能力。这也是非常重要的，链上链下连接不能光考虑链上，链下系统如何对接，数据隐私保护也要对接。还有链下存储都应该研究。

链上链下数据协同技术

标准的、融合区块链链上和链下数据协同的模型框架，目前需要研究以下技术点：1. 大规模高性能点对点网络。围绕区块链应用，研究原来大规模点对点的网络，这个才是最重要的，因为区块链本来就是点对点传输的。如果说网络技术没有突破，区块链系统性能很难提升。2. 模块化安全密码学协议。本来区块链就是分布式加上密码。安全密码学协议模块化，区块链子系统嵌入不同，模块化安全密码学协议也是研究内容。3. 高性能可编程计算引擎。我们希望用户，不同的智能合约用不同的编程语言来编，既然用不同的编程语言，那就需要高性能可编程计算引擎。4. 可定义的数据分发协议。

区块链的监管技术

区块链监管技术非常重要。尤其是在中国大规模应用时。公有链已经成为新媒体的传播媒介，因为公有链本身具有去中心化、不可篡改、不可删除、低成本的特点。利用区块链传播有害信息、网络谣言和煽动性、攻击性信息，会给区块链技术的产业布局和发展带来不利影响，公链会给监管部门带来很大的挑战。任何一个好的技术或者工具都需要被正确使用，才能发挥最大的价值，这就对区块链监管提出了更高的要求。

除了研究区块链技术本身，还需要有很好的方向。研究区块链如何监管，区块链的安全最重要的是区块链系统的安全，防攻击等，除此以外，区块链的内容，公有链已经成为传播媒介，别的有没有可能呢？类似于“北大岳昕”的意识形态、内容监管也是需要，是不是可以利用我们的技术呢。

区块链发展有两方面，一是国内大规模应用，用区块链赋能经济建设，主要是用联盟链，它的监管相对可控。但是也应该支持公链技术的发展，参与国际竞争。目前虽然区块链监管已经初见成效，今年公布了第一批197个区块链信息服务备案编号，但是监管的道路还非常长。目前区块链监管技术发展趋势有以下几点：1. 区块链节点的追踪与可视化。2. 联盟链穿透式监管技术。 3. 公链主动发现与探测技术。4. 以链治链的体系结构及标准。只有提供了技术解决方案，而且相对可靠，才能在实际中应用。

最后小结一下，根据目前中国的区块链发展，对比国际，中国区块链联盟链还有很多事情要做。联盟链底层平台核心包括三部分，都应该做研究，一是高性能。随着高频应用，随着节点数增长是非常重要。二是可用性。可用性就是交互，编程方便，可以动态热备份，随意插入、删除。三是安全隐私。这里包括密码编码，包括物理隔离等技术。链上链下数据协同技术是未来发展的重要方向，只有这样才能赋能各个行业。现在系统都在，如何有机结合，数据协同技术非常重要，这还涉及到区块链技术与大数据、人工智能、5G技术的结合，这都需要有数据协同技术。也要研究区块链的监管技术，这应该是区块链健康和可持续发展的关键之一。

（本文根据陈纯院士的公开演讲整理而成，未经本人确认。）