本文摘自万向区块链蜂巢学院线上公开课直播间第五期的分享内容。本期直播分享邀请了来自清华大学（BTCU高校区块链技术社区创始人卢地）和浙江大学（浙大区块链俱乐部主席黄诤杰）的两位学霸。在本文中，他们回答了四个问题：区块链技术有关的课题研究都有哪些？区块链前沿技术有哪些？区块链能带来什么社会价值吗？2020年区块链面临的挑战以及未来的发展趋势？
以下为直播实录：
两位分别来自清华大学和浙江大学，区块链在这两所大学中也是走在国内高校前沿。你们觉得目前区块链技术有关的课题研究都有哪些？
黄诤杰：我先从两方面来介绍一下：第一，非专业的技术；第二，专业的技术。
首先，区块链并不是只有计算机专业的人才能研究，因为它可以被应用到各个领域。区块链更像一门替代性的技术。
金融领域可以应用到证券交易、证券发行，也可以作为供应链金融体系底层平台，支持预付款融资、保险业务、支付、实时转账、跨境汇款等。也可以应用到物流溯源中，保证商品处于质量监管中。同时也可以运用在很多“新经济”中，比如共享经济，共享经济的底层很适合用区块链进行支撑。能源产业、智能电网都开始尝试将区块链作为底层技术。在司法、医疗、教育、能源、溯源等领域都有交叉性的东西可以利用。
上面提到的是区块链和产业的融合，计算机专业的学生也可以研究区块链底层技术相关的课题。
例如密码学采用ECDSA作为底层的密码体系，可以考虑是否可以改进新的密码学应用到现有的区块链平台中，提升平台安全性。区块链节点确认是缓慢的过程，很难提高网络有效性，那么是否可以在网络层面进行改动，保证更快的区块链通信。当然，具体的方向还要看学生的兴趣。
卢地：刚刚黄诤杰总结的非常全面，我补充一下，和大学生契合度比较高的还有一些学术型的研究。不仅仅是计算机类专业知识可以在区块链领域做学术性研究，还有金融类。区块链出现后有很多金融领域的创新，扩大了学术研究范围，比如去中心化金融，包括去年很火的DCEP和Libra。Libra是Facebook的电子货币，DCEP是中国人民银行有意发行的数字货币。这两种数字货币怎么设计？央行数字货币发行以后和现有的货币体系怎么融合？有很多值得研究的地方。
学习管理专业的学生可以好好思考一下去中心化治理。有了区块链之后，大家可以在区块链上投票来决策很多事情，也可以利用区块链难以篡改的特性写好一些运行在代码上的规则，这样的规则能对人类组织方式有怎样的革新？比如说写好了一套难以篡改的代码规则后，所有人对这套代码规则都明晰，如果触犯了某条件一定会自动执行某结果。这是原来的治理机制所无法拥有的。
再举个例子，有些公司颁布章程后，很多员工不会去仔细研究，出了问题也有可以谈判的空间。但如果用区块链、代码来执行的话，这样的事情就会少很多，有一句话说的很好：“代码是干燥的法律，法律是潮湿的代码。”
还有现在非常火热的去中心自治组织（DAO）、链上治理，现在的链上治理还很初级，大家觉得就是在链上投票而已，但这么简单的功能现在就已经产生了很好的结果。之前的大规模人类集体投票只能由政府组织，这是极为耗成本的，现在可以在区块链上自动执行。
除了这两类还有社会学、博弈学等，都是学术性特别强的课题。
两位认为区块链前沿技术有哪些？
黄诤杰：我觉得目前很多区块链技术研究都可以归为四类，分别是隐私、共识、分片、存储。
隐私
比较知名的解决方案是零知识证明，这个技术本质上就像两个富翁互相猜测谁的钱更多，但是又不想对方知道自己到底有多少钱。如果要实现这样的过程就需要用到零知识证明。为什么要用到零知识证明？因为区块链平台的信息都是公开的，但又不可能把所有信息都以明文形式存在链上，用零知识证明可以更好地实现隐私保护。
目前零知识证明已经有了比较成熟的算法，最常见的是Zk-snark、Bulletproofs。不同算法有不同的优势，有的会在验证上更快些，有的会在加密上更安全、抗量子攻击。在区块链平台中用不同的算法也会给平台带来不同的效益。
共识
什么是共识？比如工作量证明（PoW）就是共识。但是PoW会产生巨大的电力开支，有人开始思考如何做出既环保又可保证安全性的共识算法？于是渐渐有了PoS、DPoS等一系列算法。PoS用的是权益证明代替传统的挖矿收益证明，共识算法的底层就是密码学设计、逻辑设计。如果大家想多了解这方面的信息，可以看一些密码学文章，美密会、欧密会每年都会有很多共识层面的设计。分布式领域的文章也有很多设计思想可以被借鉴用在区块链领域中。
分片
分片本质上是扩大链的承载能力，比如比特币一个块里只能承载1mb的数据。数据量特别小，很难承载大量的交易，直接影响了链的TPS性能，TPS性能差的话很难用在高密集的场合。
现在大家都在思考如何对链进行扩容，让链承载更多的容量。一般有两种改进方式：一种在链上（Layer1）做，一种在链下（Layer2）做。
改进区块链本身链上的结构提高数据承载能力，就是Layer1。而Layer2是在链下做，用技术在链上存储一部分信息，链下再搭建一部分信息做扩容。链下扩容也涉及一些技术，比如状态通道、侧链，就是在链下（链以外）开设的另外一条通道，与链进行交互，从而提升了链的容量。
存储
区块链平台本身不能存储大量信息，如果一个视频有几G甚至是几T，链就承载不了了。如何让这样的大文件实现链上存储呢？现在有很多技术可以实现，比如IPFS就是去中心化的存储平台，用户可以存储文件到平台上，也可以实现中心化的限制。也有人在IPFS上加了一层激励，让大家更加有动力存储文件，从而提高平台存储能力。
综上，我觉得隐私、共识、分片、存储是目前区块链领域技术上研究比较热门的方向。
卢地：刚刚黄诤杰介绍的隐私、共识、分片、存储，都是非常硬核的技术方向，我再帮大家多补充一些非技术性的方向。比如我之前提到的两个关键点：DeFi，去中心化金融；DAO，去中心化自治组织。
去中心化金融
现在大家做线上交易需要通过银行或者支付宝这样的第三方中介。比特币出现后实现了点对点线上交易，其实就是线上交易实现了从中心化到去中心化。去中心化金融在比特币区块链的基础上优化了，在没有任何一个交易对手方时也可以直接进行交易。比如，我想卖掉某种货物的时候，可以卖给去中心化的协议，通过协议作为买卖承接方，用自己的协议合理地算出货物的市场价格。
还有一种是借贷。传统金融做借贷，最保险的方式是从银行借款，同时银行也需要你有抵押品。在这种模式下，你相信银行，银行因为抵押品也相信你，所以借贷成功发生了。但也发生过很多不保险的借贷，如之前的P2P借贷，中间虽然有P2P平台承担信用担保角色，但还是出了很多爆雷事件。
有了区块链DeFi以后，我们不需要第三方中介。在这个场景中：不需要第三方中介，不需要负担成本，可以起到降低成本的作用；同时更加可信，因为它是一串运行在区块链里的代码，具有难以篡改和自动执行的特性。如果把货物抵押在智能合约里，任何人都动不了它，除非你还钱，到了约定时限你没还钱的话，抵押物就自动归借出方，借出方可以是人也可以是协议。
去中心化自治组织
去中心化自治组织DAO在区块链出现之前也有很多存在于理论中的尝试，有了区块链以后终于能够落地实现了。但目前，大部分项目还处在社会性实验的试水阶段，还需要时间来检验最终发展成果。
在技术之外，两位认为区块链能带来什么社会价值吗？
卢地：刚刚我说到了DeFi（去中心化金融）在去中心化交易和去中心化借贷两个方向上能够产生的价值：增加信任度、减少中间环节。
在我看来，区块链为社会能够带来的价值也主要是这两方面。
区块链作为互联网技术的一部分，对互联网的补充就是实现了之前用互联网不能达到的线上化的部分。互联网已经把生活中的很多部分线上化了，所带来的便利大家都能感受到，但还有很多部分难以线上化，比如房产交易，我们不能在网上进行过户，一定要去房管局进行过户处理。再比如说借贷，我们尝试把借贷搬到线上，但是确实还存在问题，没有比较放心靠谱的线上借贷平台。借贷、房产过户等场景涉及到很大的价值交换，它需要较高的信任成本，用区块链更加合适。
使用区块链可以做到可信的线上化，并且减少在现实生活中必须需要的第三方中介，并且让各种场景、相关应用感受到线下到线上的便捷转变，线下很多都是很缓慢的，但是线上非常快。这是我认为区块链给社会带来的价值。
黄诤杰：我从联盟链的角度讲一下区块链给社会带来的价值。联盟链首先是部分去中心化的概念，某种程度上联盟链属于联盟内部成员所有，所以比较容易达成共识。联盟链的节点数量非常有限，企业用联盟链做业务系统会比较好做。
同时，联盟链可控性较强。公链是一旦形成就不可篡改，而且公链有海量节点，而联盟链中只要大部分达成共识就可以将区块链数据进行更改。联盟链本身比公链能更快达成共识，也是由于节点不多，交易速度自然就快了，这也是联盟链在企业中用得多的原因。
另外，联盟链的数据只限于联盟链机构，只有联盟链用户才有权进行访问，这比较贴合企业场景，企业肯定希望数据是联盟链内部系统才能访问的。
联盟链也有局限性，联盟链无法与传统技术融合，比较容易形成壁垒，联盟链会降低本身的流通效率。
联盟链的生态容易受到公有链生态冲击，比不上公有链快速迭代开发的过程。
联盟链场景中用得最多的是在溯源和供应链领域。溯源本身是信息的传递，区块链也是信息传递。如果一个数据变成区块，根据算法生成内容，最终形成链，和商业模式非常契合。供应链目前用得比较多的还是医疗、食品、国际贸易中的商品溯源等，比如医疗机构完成授权建立一套联盟，用联盟链构建内部数据流转过程，对过程进行加密上链。同时可以保证不可篡改、数据完整、安全隐私方面的需求，就能解决医疗系统中现有不良事件的发生概率（比如回扣）。
食品流通本身是非常流程化的，本质上是信息生产——信息加工——信息流通的过程。区块链信息也是按照这样的时间顺序排列的，这两者契合度很高。
联盟链还可用在其他领域，例如像资产拍卖、银行、集团公司、上下游产业等。
你们怎么看待2020年区块链面临的挑战以及未来的发展趋势？
卢地：先说2020年区块链面临的挑战，我结合今年的现象来具体聊聊。很多之前我们非常看好的公有链项目会在今年密集上线，它们在技术上各有千秋，有的隐私做得比较好，有的应用分片技术，有的在共识机制上做了创新等。
今年这么多区块链项目要上线，在技术上看都非常不错，但是面临的挑战是上线后怎么创造价值？这也是区块链一直以来都面临的挑战。区块链行业一直在做这样的尝试，之前我特别看好去中心化应用（DApp），但现在还没有用户基础。DeFi近两年比较火热，但也有一些DeFi项目逐渐暴露了不少问题，比如抗性不够好。虽然我特别关注DeFi发展，但是深究用户数量时会发现真正使用的用户数和它受到的关注度很不匹配。所以，区块链面临的问题是现在的应用性不是特别好，导致用户真正使用区块链的时候会觉得体验不好。目前连接的资源还不够多，所以产生的价值不够大。
要让区块链“出圈”，让更多人“进圈”，扩大大家对区块链的认识。一方面区块链要把性能做好；另一方面要找到价值点，做出更好的应用。
还有一个挑战，怎样让更多人正确地认识到区块链。今天的主题是“倾听高校的声音”，高校层面已经做出了很大的尝试和改变，很多高校陆续开设区块链课程。但现在区块链高校课程没有统一规范的大纲，很多老师在介绍区块链的时候会比较侧重他所擅长的方面。整体向好，但仍需要做出很多规范性的动作、努力、尝试，这样的话能够让更多的学生更加系统地认识到区块链，激发他们的兴趣，让他们发现在这个领域存在很多机会。
这也是浙大区块链俱乐部和我们的高校区块链技术社区在做的事情。希望可以让更多的同学能够接触到很好的教育和普及，认识区块链。
大学生是非常好的接受区块链的群体，大家有学识背景、科研基础，认识新鲜事物时能够更容易站在技术角度、底层角度、正确角度去理解。再通过大学生影响到更多的人，让区块链更好地出圈。
这是我觉得现在区块链面临的挑战和未来可能的发展趋势。
黄诤杰：整个行业目前在做三方面的事：提高效能；加强安全；让区块链性质更加平等、组织化。
在提高效能方面，如何通过分片、多链提高网络的可扩展性。共识算法也是比较大的改进，用新的PoS、DPoS改变已有的PoW。也有很多签名算法替代原有的ECDSA，提高签名安全性和速度。
在加强安全方面，平台要考虑安全性能，安全性能涉及到隐私保护的维度。可以通过现有技术的改进提高隐私保护，比如说同态加密、零知识证明、模糊信息上链。
平等、组织化。这是从管理者的角度来理解区块链应该如何组织、如何平等化。区块链本身就是去中心化的，是更加平等的平台，不可能去破坏最根本的特性，要在这上面实施监管需要考虑如何在原有的区块链平台上监管。监管时需要考虑用户身份管理、权限管理等维度，还要保证用户资产怎样被安全存储，是用私钥托管还是多重签名。同样也要保证运营机安全、网关安全、业务核心机制组织安全等。
这就是我对2020年区块链可能面临的挑战和未来发展趋势的理解。
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