數研所副所長狄剛談區塊鏈2+2+1=1,最實用易懂的技術剖析

數研所副所長狄剛談區塊鏈2+2+1=1,最實用易懂的技術剖析

數研所副所長狄剛談區塊鏈2+2+1=1,最實用易懂的技術剖析

11月8日,由中國信息通信研究院、中國通信標準化協會、可信區塊鏈推進計劃共同主辦的“2019可信區塊鏈峰會”在北京舉辦。央行數字貨幣研究所副所長狄剛出席會議並發表講話,他多次提到“技術”、“應用”、“生態”。

那麼區塊鏈技術作為應用和生態搭建的底層基礎,意義如何?根據狄剛的講話,我們慢慢分析。

數研所副所長狄剛談區塊鏈2+2+1=1,最實用易懂的技術剖析

客觀看待,不神話不跟風

狄剛談到:

“區塊鏈以大量冗餘數據的同步存儲和共同計算為代價,犧牲了系統處理效能和部分隱私,並不適合零售支付等高併發的支付場景,也要注意對商業信息和個人數據的隱私保護;但藉助集體維護、多方協作、可證可溯、可信共享的技術優勢,有望在存證、確權、貿易金融等公共服務領域,探索多方共建系統,打破信息孤島,加速數據的可信共享,重塑多方的協作機制

因此,需要我們找對應用場景,不能為了區塊鏈而區塊鏈而去追趕技術時髦,要正確認識區塊鏈技術的適用場景。區塊鏈技術本身具有中性特徵,採用什麼技術,首先考慮的是要解決什麼問題,利用區塊鏈技術會帶來新的好處,現在很多案例並不單一採用一種技術,區塊鏈往往結合其他技術混合使用、或者用於局部場景,針對不同的問題。 實踐證明,混合採用不同技術可以達到綜合效果最優。”

這段話從區塊鏈技術本身出發,可以總結為3點:

1、區塊鏈犧牲性能和鏈上隱私用於分佈式存儲計算;

2、利用區塊鏈去中心化、共識機制、可溯源等特點實現信息價值共享,加強合作;

3、能最優解決問題的技術就是好技術,區塊鏈技術不是萬能藥水,只是解決方案中的一環。

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區塊鏈不是洪水猛獸,區塊鏈技術也不是靈丹妙藥。沒有什麼生來就能改變世界的,東西只有用到合適的地方才算好東西,技術也不例外,即使有再華麗的外衣。

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深挖技術,勇於發展創新

要素過多,內容過長,你品,你細品。。

“2019年,區塊鏈技術在社會各界凝聚力量、聯合創新、共同努力下,正圍繞“性能提升”、“可擴展性”和“安全可控”三個方面,不斷促進技術的迭代更新。

關於性能提升方面,區塊鏈從網絡計算兩個方面來探索改進。

首先談談網絡優化。

大家知道,區塊鏈使用端到端網絡通信機制,網絡的時延抖動會顯著影響消息傳遞和數據更新,是影響區塊鏈性能的關鍵指標。因此,業界從消息壓縮、降低消息廣播範圍等方面,實現網絡通信的“降本增效”,提升區塊鏈的性能水平。

其次講一下計算改進。

一方面,區塊鏈的性能主要受限於交易的執行效率,交易執行效率低,與智能合約按順序串行排隊執行、計算能效受限是息息相關的。同時,現在的CPU都是多核CPU,智能合約並沒有充分發揮多核CPU的計算優勢。因此,業界正在研究智能合約的並行執行框架,充分發揮多核CPU和集群架構的計算效能優勢,提升交易的執行效率。另一方面,業界從選擇精簡指令集、設計新的智能合約語言、採用兼容高效的字節碼格式來進一步提升區塊鏈平臺的交易處理性能和普適性。

關於提高可擴展性方面,區塊鏈主要從架構設計跨鏈互操作兩個方面來探索改進。

架構設計層面,一方面,通過將節點功能的微服務化,除了可以實現對密碼模塊、共識算法、虛擬機等功能模塊的靈活組合和替換,還可針對性能瓶頸進行水平擴展,從而為節點的功能和性能提供可擴展性的優勢。另一方面,集合中心化和分佈式的混合式架構,愈發引起業界的重視,融合隨機驗證函數等特點,逐步衍生出分層網絡、混合共識的研究方向;

跨鏈互操作層面,多鏈之間的互聯互通是2019年的關注重點。目前,主流的跨鏈平臺大多采用中繼的方式,主要面向同構鏈的接入互通。異構的聯盟鏈之間的跨鏈互操作進展緩慢,畢竟編程語言、系統接口、智能合約執行邏輯都不一致。相比同構聯盟鏈的跨鏈互操作,異構聯盟鏈的跨鏈還充滿挑戰,未來期待有更多的突破。

關於安全可控方面,現在的隱私保護算法、未來的抗量子密碼成為應用落地的關鍵因素。

區塊鏈通過數據的高度冗餘,規避了單點故障的問題。任何節點都是平等的,如果出現故障,可以通過重新接入系統,進行數據同步,不用擔心數據的丟失。但是,高度的信息冗餘,會給個人隱私和商業機密的保護帶來很大挑戰。一方面,通過零知識證明和多方安全計算解決數據的交叉比對和聚合利用問題,使得商業應用能夠得到真正的落地使用;另一方面,隨著谷歌量子計算機的問世,如何研製可商用的抗量子密碼體系也是我們關注的重點。”

字太多,看得累?沒關係,其實很簡單,我們來梳理一下。

區塊鏈技術目前有三大難點,一個是去年和前年各種項目方瘋狂鼓吹的交易處理速度有多快,即TPS,說白了就是性能,再說白了就是在某個區塊鏈網絡上1秒能處理多少筆轉賬;第二個是可擴展性;第三個是安全可控問題。根據狄剛所長的發言,我們一個個分析。

一、性能提升

性能分為網絡計算能力

1、網絡

區塊鏈是端到端通信網絡,端到端通信是針對傳輸層來說的,傳輸層為網絡中的主機提供端到端的通信。發送端發送到接收端不需要經過中間交換設備的轉發存儲,但是直到接收端收到數據為止,發送端的設備一直要參與傳輸。如果整個傳輸的延遲很長,那麼對發送端的設備造成很大的浪費。

在區塊鏈中就是兩個節點之間通信,比如錢包轉賬的時候要確認,確認數達到指定數量才算完成交易。

我們可以通過壓縮傳輸數據、降低廣播範圍(減少確認數)來提升性能,發送的內容體積小了、參與節點少了,傳輸速度自然就快了。

2、計算能力

1)充分利用硬件性能:當前的智能合約是單線程的,所謂單線程就是單向車道,不插隊不併行,一條道走到黑。但是現在的電腦手機都是多核多線程的,對加載智能合約來說性能過剩,所以要研究多線程智能合約,提高處理效率。

2)充分優化軟件性能:從智能合約的編程語言入手,精簡指令、優化字節碼,有興趣的可以深入學習,抬走下一個。

二、可擴展性

可擴展性從架構設計跨鏈互操說起:

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​1、架構設計

1)提升節點性能:區塊鏈網絡一般都是由N個節點組成,想要提升區塊鏈的處理速度就要保證所有節點的性能最優。因為每次交易要廣播所有節點,如果有一個節點拖後腿,那麼這筆交易就會延遲,這是區塊鏈可擴展性差的重要原因。所以只有參與記賬的所有節點性能都提高,才能更好地提高區塊鏈的可擴展性。

2)使用混合架構:單一的區塊鏈技術短時間內難以支撐高併發和複雜的業務邏輯,可以使用中心化+區塊鏈技術的混合架構,底層中心化,結算層使用區塊鏈技術,既保證了性能,又利用了區塊鏈公開透明、可溯源等優勢。

2、跨鏈互操

多鏈互通,取長補短,但跨鏈技術難度大,未來充滿挑戰。

三、安全可控

1、區塊鏈多節點帶來了數據冗餘和鏈上個人隱私及商業機密問題,零知識證明就是專門用來解決隱私問題的。

數研所副所長狄剛談區塊鏈2+2+1=1,最實用易懂的技術剖析

零知識證明簡單解釋就是:通過與命題無關的信息證明一個命題的正確性。

比特幣和以太坊網絡都使用公共地址來代替驗證者和證明者的真實身份,使得交易部分匿名;只有發送和接收地址,以及交易數量是公眾知道的。但是,通過區塊鏈上提供的各種信息,如交互記錄等,可以發現地址的真實身份,存在隱私暴露的隱患。

用了零知識證明之後,發送方、接收方和第三方的細節信息可以保持匿名,同時保證交易有效。當然還有其他的隱私加密方式,這裡不一一列舉。

2、量子計算也是未來不可忽視的攻擊力量,如果量子計算機正式商用,將對所有密碼學領域造成威脅,無論是哈希算法、對稱加密算法還是其他算法都會被量子計算暴力破解,那時不光是區塊鏈,整個互聯網都不會安全。

數研所副所長狄剛談區塊鏈2+2+1=1,最實用易懂的技術剖析

​所以要防患於未然,有矛就需要盾,重視抗量子技術的研究和應用。

數研所副所長狄剛談區塊鏈2+2+1=1,最實用易懂的技術剖析

服務實體,打造區塊鏈新生態

咱繼續品:

“以央行貿金區塊鏈平臺為例,貿易金融是一箇中低頻交易,涉及多個主體、多個環節,彼此之間還要互信共享,尤其面向跨境業務,它的需求和區塊鏈的特性是天然匹配的。貿易金融也是不斷推陳出新。

1.0階段是個系統化、數字化階段,業務流程線上化,是一個“手工搬家”的過程,風險主要靠線下防控;

2.0階段是平臺化階段,圍繞單一應用場景,以區塊鏈為基礎搭平臺,同時線上做到了風險防控。目前,很多企業都處於2.0階段。但是,2.0階段遇到了新問題,每個場景都有區塊鏈,缺乏標準化,各個鏈的內部解決了信息孤島,但是鏈與鏈之間又形成了新的信息孤島。

因此,需要我們共同打造一個3.0的生態,央行數字貨幣研究所正在國家的支持下,聯合有關各方,打造一個“2+2+1=1”的生態體系。什麼是“2+2+1=1”呢?

第一個“2”代表兩套軟的體系,構建一套數字經濟理論體系和一套標準規範,理論體系主要研究技術供給與業務產出的因果與相關模型,通過標準體系,可以對業務進行抽象並形成最大公約數,實現業務的真正優化和流程再造,充分享受數字化紅利。

第二個“2”代表,形成兩套硬的突破。 一個硬突破是,深入貫徹落實,把區塊鏈作為核心技術自主創新的突破口,圍繞高通量、跨鏈互操作、數字身份、隱私安全保護等關鍵技術,進行技術攻堅和原始創新突破; 另一個硬實力突破是圍繞多源異構公共數據的安全整合和交叉驗證,打造公共數據服務總線,綜合應用多方安全計算、零知識證明、同態加密提升公共數據的高效利用。

以兩個“2”為基礎,疊加一個“1”,即構建一個開放平臺,支持不同的應用開發,最後共同作用形成一個”1”,即共同打造一個完整生態。 圍繞“信息可穿透”、“信任可傳遞”、“信用可共享”三大目標,從技術上支持監管植入和風險預警,將貿易融資業務的核心單據、關鍵流程上鍊,使得貿易雙方以及任何一箇中間參與者都能快速獲取真實信息,具有貿易數據交叉驗證、數據不可篡改、業務全生命週期管理的特點。實現“包容性對接”、“可控性共享”、“對等性互聯”三大能力,打造一個集開放貿易金融生態、可穿透式監管的、有公信力的金融基礎設施。

總結一下,就是研究一套理論體系、制定一套業務標準、突破區塊鏈關鍵技術、解決數據可控共享問題、打造一個共生應用平臺,以共建、共管、共治的模式最後形成一個生態體系。前天,我們和香港金管局的貿易聯動平臺簽訂了合作備忘錄,正式開啟央行貿金平臺的國際化對接工作,共同向3.0生態化邁進。”

區塊鏈技術已經成為國家戰略,加快推進區塊鏈技術與產業的創新發展,需要各行業共同努力。機會就在眼前,抓住機遇,下一個風口在等你。​

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