5分钟读懂当今区块链——天枰倾斜的两端虚拟币和核心技术

跨链技术

跨链泛指两个或多个不同区块链上资产和状态通过特定的可信机制互 相转移、传递和交换的技术。随着区块链底层平台的多样化发展，区块链 项目数量的快速增长，多链并行、多链互通逐渐成为未来发展趋势。跨链 通信和数据交互日益重要，尤其是区块链网络间的数据传递以及智能合约 的可移植性等方面技术亟待发展。如何提升可扩展性和执行效率，保证跨 区块链网络间的数据一致性以及数据不一致时的共识成为跨链技术的发展 重点。 跨链分为同构链的跨链和异构链的跨链。相比较而言，同构链的跨链 交互在实现上相对容易，异构链的跨链技术实现难度较大，目前还较不成 熟。目前主流的跨链技术有：公证人机制、侧链/中继、哈希锁定、分布 式私钥控制等。 总的来说，当前跨链技术成熟度还较低，现有的跨链技术主要致力于 解决可用性问题，对于跨链易用性、可扩展性以及安全性的研究还有待发 展。基于技术发展现状分析，未来跨链技术的重点发展方向包括：加快交 易速度，减轻主链负担，发展多链并行处理计算，支持海量交易，提升安 全性和加强隐私保护等。

分片技术

分片技术本身是一种传统数据库技术，此前主要用于将大型数据库分 成更小、更快、更容易管理的数据碎片。在区块链中，可将区块链网络分 成很多更小的部分，即进行“分片”处理，每一个小网络只需要运行一个 更小范围的共识协议，对交易或事务进行单独处理和验证，这样冗余计算 量可大大减少，效率得到提升。 目前正在探索中的分片技术主要有网络分片、交易分片和状态分片三 类。网络分片是利用随机函数随机抽取节点形成分片，从而支持更海量的 共识节点。交易分片分为同账本分片和跨账本分片，主要思想是确保双花 交易在相同的分片中或在跨分片通信后得到验证。状态分片的技术关键是 将整个存储区分开，让不同的碎片存储不同的部分，每个节点只负责托管 自身的分片数据，而不是存储完整的区块链状态。

分布式 文件系统

链外数据的存储，除了传统集中的数据中心存储、 云存储以外，产生了新的互联网点对点文件系统。 其中代表性的有融合 Git、自证明文件系统（SFS）、 BitTorrent 和 DHT 等技术的星际文件系统（IPFS），其提 供全球统一的可寻址空间，可以用作区块链的底层协 议，支持与区块链系统进行数据交互。

新型网络 拓扑结构

随着区块链技术的发展，性能方面的需求不断演进， 出现了以有向无环图（DAG）为数据存储结构的技术方 案。在 DAG 模式下，每一个新增的数据单元发布时， 需要引用多个（通常为 2 个）已存在的较新的父辈数 据单元，随着时间的推移，所有包含交易的数据单元 相互连接，形成有向无环图的图状结构。DAG 区块链 在并行性、可扩展性上有较大改善，但此种结构对维 持数据全局一致性提出一定挑战。

新型共识算法

可验证随机函数算法（VRF）由 Silvio Micali 等在 1999 年提出，被用于在部分共识机制中提供抽签功能。该 算法可以与 BFT 等共识算法集成，使用基于密码学技 术的加密抽签方法随机选择参与者来创建和验证区块 （这种抽签方法基于前一个区块的签名，选择过程是 自动且随机的）。该算法采用验证人集合、验证人排 序和打分的方式处理分叉，确保链的一致性，可以提 供快速的区块最终一致性确认。此外，该算法能够提 供较好的可扩展的能力、安全性和处理速度，并且由 于对计算的要求不高，还具有非常好的经济性。

智能合约

形式化验证框架 与通用型语言安全性是智能合约的关键性问题，目前业内已开始探 索利用形式化验证框架和方法解决智能合约安全和审 计性问题。同时，智能合约编程语言逐渐从脚本型语 言向通用型语言演变，大大丰富了智能合约的应用场 景。此外，智能合约的执行逐渐从显式调用执行向由 链上触发器（如预言机机制）自动触发执行的方向发展。

技术成熟度

从区块链核心关键技术现阶段的发展和应用情况来看，其重点方向 是共识机制、智能合约等新兴技术，而P2P对等网络、密码学算法等基础 组件技术已较为成熟。随着区块链应用的不断深入，未来对核心关键技术 也将不断提出新的要求，包括抗量子、高性能共识算法等也将逐步走向成 熟。 针对区块链核心关键技术中的具体技术点，本报告采用专家评价法， 从技术成熟度和技术适用度两个维度，以定量评价的方式，形成了针对具 体技术点的具有数理统计特性的评价性结论，需要注意的是，相关技术仍然处于发展演化中，同时技术成熟度对于 不同的应用场景或应用实施主体也有所区别，本部分内容旨在提供一种描 述区块链技术成熟度的方法。