公鏈史記 | 從鴻蒙初辟到萬物生長的十年激蕩
作者 | 複雜美區塊鏈
出品 | 區塊鏈大本營（blockchain_camp）
「當這個時代到來的時候，銳不可當。萬物肆意生長，塵埃與曙光升騰，江河匯聚成川，無名山丘崛起為峰，天地一時，無比開闊。」
這是財經作家吳曉波在撰寫《激蕩三十年》時，對一個突飛猛進的偉大時代的描述，區塊鏈也是如此。在經歷了忽視、追捧、質疑、紛爭......區塊鏈行業依然銳意向前，打破一面面固有的認知之牆。
但歷史總是任人打扮的小姑娘。我們在討論區塊鏈發展時，總是不得已穿梭於其他行業的意見領袖對區塊鏈的側寫之中，亦或聽到許多區塊鏈項目團隊摻雜了自身利益的表達。
而在對於區塊鏈團隊的技術貢獻，尤其是對國內團隊的判斷上，也往往是建立在感性的，帶著主觀色彩的表達之上。
可見區塊鏈行業，缺乏系統化的歷史沿革描述，這不利於這種全球化技術今後在國際的溝通。
感慨至此，事情總是要有人去做的。作為國內最早一批從事區塊鏈研究，並且深扎行業至今的老兵，我們也希望能為再行業做一些基礎性的工作，因此，我們將以公鏈為序幕，展開區塊鏈十年激蕩篇章。
公鏈是區塊鏈的基礎設施，是最接近於區塊鏈本源理想的技術形態，因此，了解公鏈的發展就變得十分重要。我們把公鏈的歷史大致分成三個時代：
1.鴻蒙初辟：史前公鏈時代
2.天地初開：公鏈單機版
3.萬物生長：公鏈分散式版
鴻蒙初創：史前公鏈時代
一生二，二生三，三生萬物。
很多人進入區塊鏈行業，都是先從研究比特幣白皮書開始的，比特幣作為區塊鏈技術第一個及其重要的應用，也得益於三個重要的技術準備。
技術一：非對稱加密
比特幣作為一種現金支付體系，首先要解決的是歸屬問題。
非對稱加密就是區塊鏈的解決方法，最早的非對稱加密演算法是 RSA，是1977年由羅納德·李維斯特、阿迪·薩莫爾和倫納德·阿德曼一起提出的。
RSA演算法發明人：從左到右Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman（攝於1978年）
不過比特幣並沒有採用 RSA 演算法，原因是RSA的公鑰長度太長，佔用空間太大。比特幣使用的橢圓曲線加密演算法是 1985年提出來的，離現在大概有30多年了。
技術二：P2P技術
分散式網路中動輒就要存在上萬個節點，處理每個節點間的通訊問題是重中之重。
而解決這個問題的技術，也是一門古老的技術 P2P 技術，P2P 技術在互聯網發明之初就大行其道。這項技術的提出最早是在1969年，離現在差不多有50年了，但是技術的成熟大概是在 2000 年左右。
P2P 現在已經滲透到每個角落，包括你在QQ，微信上傳輸文件，用迅雷下載之類的都會用到這個技術。
技術三：工作量證明共識演算法（PoW）
區塊鏈網路如果想穩定運行，其安全性必須通過技術手段得以保證，在眾多安全問題中，比較嚴重的就是有節點妄圖作弊，篡改區塊鏈上的數據，POW共識演算法就可用於解決這個問題。
Pow（proof of work）工作量證明機制，要求對方服務前，必須出具某種工作證明機制，這並不是一個新概念，主要用於防止拒絕服務信息和反垃圾信息。類似於用於防止DOS和垃圾信息的機制Hashcash。
它最早在2002年被提出，不過最早的應用不是用於虛擬貨幣，而是用於解決垃圾郵件問題。
郵件的發送方需要計算一個固定難度的hash，這樣發送一個郵件就需要大量的CPU的消耗。比特幣的原理是實際上和這個是類似的，只是發送郵件改成了打包區塊，如果你要打包區塊，那麼你得先計算一個指定難度的hash。
而比特幣保證全球的節點，要求平均十分鐘才有一個人能計算出這個難度的hash，這樣上萬個節點每時每刻都有人打包區塊時，不至於引發混亂。
另外如果有節點妄圖篡改之前區塊數據以威脅網路安全，那麼他就要重做當前區塊和被篡改區塊間所有的區塊，並比所有其他節點先完成這一系列操作，可想而知，這種作弊的成本是及其高昂的，通過這種機制，比特幣網路得以實現安全運行。
以上三點不難看出，在比特幣的誕生之前的很長一段時間，公鏈技術都已經準備好了。區塊鏈新世界的開闢只是需要一個扳機，而扣下這個扳機的，就是2008年美國次貸危機引發的全球金融危機。
2008年美國次貸危機，扣動了比特幣啟蒙的扳機
人類金融體系的周期性問題讓大家意識到，傳統中心化的金融機構所維持的經濟結構不僅十分脆弱，而且漏洞頗多到了不得不考慮大變革的地步，正是這樣強烈的需求，比特幣橫空出世。
天地初開：公鏈單機版
區塊鏈新世界的開闢，要從比特幣的誕生說起。
比特幣白皮書
比特幣的誕生無疑是劃時代的，但是這並不意味著比特幣是一個完美的產品。比特幣最大的缺陷就是無法支持大的吞吐量。
受制於當時的技術和需求，比特幣被設計成了一個單機軟體，一台家庭個人電腦，就可以運行出一個完整的節點。這意味著就算10億台電腦都運行比特幣節點，比特幣的性能還是不會提高，整個系統的吞吐量受限於單台機器的性能。
但比特幣的誕生，卻帶來了巨大的思想解放，讓大家意識到這是一個全新的世界，無數懷揣信仰的人開始試圖改進比特幣，以太坊是第一個比較有影響力的項目。
以太坊虛擬機的是與非
以太坊和比特幣的唯一區別就是虛擬機編程能力的區別。可能很多人還不知道，比特幣也有一個腳本，這個腳本的能力非常有限，並且考慮到安全問題，還刻意的做了限制。
而以太坊在虛擬機上則表現得過於大膽，所以引起了一系列的安全問題，而且至今這種潛在的安全隱患仍然存在。
眾所周知，允許用戶在鏈上編程是一件非常危險的事情，但卻又必須去滿足的需求，這就像我們平時用的瀏覽器，瀏覽器內嵌了JavaScript引擎，但是同時，黑客就可以通過JavaScript引擎的漏洞，通過腳本來攻擊瀏覽器。
在這裡以太坊做出了取捨，它讓區塊鏈擁有了編程能力，其本質代價是犧牲了安全性。
最近Facebook提出了一個叫做 move 語言，試圖解決EVM的缺陷，但是，從業界軟體工程的實踐來看，允許用戶編程會大大擴大攻擊的面，系統的安全性仍是今後懸在區塊鏈網路上的達摩克里斯之劍。
EOS 並不是劃時代的產品
以太坊解決不了吞吐量問題後，EOS應運而生。但是，EOS不是通過技術創新來實現吞吐量的，而是通過讓系統更中心化來實現高性能。
以太坊犧牲了比特幣的安全性，EOS犧牲了比特幣的去中心化的特性。同時，EOS 也減掉了以太坊真正的性能瓶頸 MPT樹，這樣通過MPT樹的方式創建輕錢包的功能成為不可能事件。
通過一定的妥協措施，EOS的確做到了性能的提升，但是，這肯定不是未來真正的區塊鏈解決方案。
區塊鏈世界初開，誕生了各具優勢的項目，他們根據各自的方向在開闢不同的道路，後來者將在三條路上探索前行，開枝散葉。
萬物生長：公鏈分散式版
縱觀互聯網發展史，最初人們搭建網站，只用一個單機版本的資料庫就可實現，但隨著業務的發展，單機版本已不能滿足要求，分散式資料庫隨之產生。
在這裡我們也不得不感嘆，歷史總是驚人的相似，因為區塊鏈世界也延續了這樣的發展趨勢。
區塊鏈技術已經進入更加深入的商業化結合階段，伴隨著業務邏輯的複雜，單鏈架構成為歷史只是時間問題，分散式版的公鏈系統將成為主流，分散式公鏈系統的特點是節點越多性能越高，因此衡量此類公鏈的重要指標之一，就是看節點數量。
目前，較為主要的分散式公鏈有cosmos 模式 和 平行鏈模式兩種，我們將分別研究列舉。而更重要的是，許多中國團隊更早的看到了未來的發展方向並提前布局。可以預見，在分散式時代，中國的區塊鏈企業有望實現全面超越。
Cosmos 照搬了互聯網模式上鏈
互聯網是由無數區域網連接而成的，cosmos也類似，很多條公鏈通過hub互相連接，構成一個大的區塊鏈。這是個絕妙的想法，甚至未來可能成為區塊鏈全球協議的一部分。但是，cosmos卻仍然有兩個問題沒有解決：
單鏈的性能依然沒有解決：這種模式與eos類似，一定程度上犧牲了去中心化。
子鏈搭建成本非常高：Cosmos希望匯聚更多的鏈，但它卻忽略了成本問題。
這種模式下，一方面搭建一個鏈的成本很高，幾乎等同於搭建一條公鏈，同時安全防護的成本也十分高昂。
比如鏈上21個節點，如果存在DDOS攻擊（Distributed Denial of Service：分散式拒絕服務攻擊），或者被黑客入侵，21個節點全部被黑客數據刪除，那麼可能這條鏈就永遠從地球上消失。
第一個支持平行鏈的公鏈：比特元
分散式版公鏈還有還有一個很火的項目叫波卡，其核心技術價值在於Parachain概念，不過這種概念目前還沒有落地。
但讓我們很意外的是，其實parachain-平行鏈其實早就已經實現開發，甚至已經有一條名為比特元的公鏈在2018年就開始支持和運行，整整領先於行業1年時間。
然而讓我們驚訝的是，為什麼如此重要的技術突破，竟很少有行業者觀察到並重視起來，反覆思索之後我認為，究其原因，可能是人們完全沒有意識到平行鏈概念意味著怎樣的突破性意義。
那麼，平行鏈的本質是什麼？
一句話概括可以理解為：共識安全由主鏈保證，業務邏輯由平行鏈實現
平行鏈架構分為一條主鏈和若干條平行鏈，主鏈與平行鏈間即獨立又平行，形成了一套高性能、保證網路安全穩定等特性的系統，而最重要的是在這條系統上搭建平行鏈，成本非常低。
平行鏈模式可以和cosmos做清晰對比。cosmos 的數據由每條鏈管理，但是平行鏈則完全不同。
以比特元平行鏈為例，比特元上的平行鏈數據則全部寫入比特元主鏈的，也就是說，cosmos的共識是在自己的子鏈上完成，平行鏈的共識是在主鏈上完成。共識完成後，數據同步到平行鏈，由平行鏈完成運算，校驗。
比較有意思的是，比特元的平行鏈可以象eos一樣搭21個節點，然後通過把執行結果寫入主鏈的方式，在平行鏈上又做了一層共識。
比如，平行鏈發生了前文提到的攻擊行為，數據全部被刪除了，這條鏈依然可以從主鏈下載下來數據，重新恢復出來。
此外還有一個非常重要的問題，就是區塊鏈的性能。
試想一下，主鏈要寫所有平行鏈的數據，很可能出現性能的瓶頸。實際上，這個還是單機的一個思維模式。
因為，主鏈上沒有狀態數據，分片處理變得非常容易，也就是主鏈很容易實現分散式化。這種模式下，主鏈不是每個節點都會保存所有的數據，節點數越多，系統吞吐量就越大，性能會更高。
首先波卡實現了平行鏈的兩個基本要求：共識安全，並發運行的平行鏈。
同時波卡還擁有以下亮點：
增加了一種角色，橋鏈，可以讓波卡和外幣的比特幣，以太坊等連接，但是從本質上來說，橋鏈就是一種特殊的平行鏈；
平行鏈還具有衍生平行鏈的能力，子子孫孫無窮盡；
平行鏈之間可以互相調用智能合約。
結束語
區塊鏈技術發展至今，各種區塊鏈項目你方唱罷我登場，讓人眼花繚亂。本文摒棄了繁雜的內容，單純根據區塊鏈的技術特點，進行研究和陳述。
從技術特點上可以將區塊鏈系統分成兩代，重要的標誌就是整個區塊鏈的吞吐能力是否可以隨節點數的增加而增強。
分散式版本的區塊鏈系統，將能支撐更多的用戶，適應更複雜的應用場景，但是同時開發的複雜度差了不止一個數量級。
隨著幾大分散式區塊鏈系統的興起，且日趨完善，越來越多公司將湧入分散式區塊鏈系統領域，隨之而來的其門檻也將逐漸增高，儘管萬物生長，但真正能魚躍龍門的項目將屈指可數。
自比特幣問世至今已有十年，行業經歷過波瀾壯闊，其中精彩足以成著。
但十年又很短，區塊鏈技術的應用如今還是萌芽，我們更期待他將來會成長為怎樣的參天大樹，結出怎樣的花朵和果實。
作者簡介：複雜美區塊鏈（www.33.cn)成立於2008年，累計申請200多項區塊鏈發明專利，全球排名第三。擁有自主研發的區塊鏈底層架構Chain33，從2018年11月開源至今，其首創的平行鏈架構被百度、阿里、360等機構認可與研究，並登錄微軟azure市場。
【End】
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