“正宗”区块链创业项目有哪些技术路子?

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孟岩

区块链前沿实验室专栏作者


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比特币火起来之后,围绕比特币的创业已经很多。但到目前为止,相当一部分在技术上与区块链本身关系不太大。比如虚拟货币交易所、挖矿这两个最常见的模式,除了需要借助钱包与主链接口之外,其他的技术架构完全是传统的中心服务模式。这类系统“区块链”味道不重,不在本文讨论范围之列。


当然,“区块链”味道不重,并不等于商业上没有前途。恰好相反,目前这类创业项目盈利模式明确,反而是“真正的”区块链项目,在如何赚钱这个问题上还存在很多未定之数。


不管定还是未定,我在这里要讨论的是,“正宗”区块链创业项目有哪些技术路子。以下的讨论,归纳是我做的,但素材完全来自现有的实践和学术成果,没有包括任何意义上的“个人创想”。


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先来定义一下什么叫做“区块链”味道。


比特币的主要技术特色有:


  • 区块链:一种不可篡改的、按时间戳链式存储的交易数据的数据结构。


  • 完全对等网络中的共识达成协议,这里又有两个创新点:

    • 基于工作量证明(Proof-of-work)的记账权分配机制

    • 长链优先的冲突解决机制

      以上两个机制结合起来,使得潜在的欺诈者面对无法逾越的工作量难题,确保了比特币运行8年无一次成功攻击的可靠性


  • 智能合约:用代码而不是数据来表达交易及其前提条件,交易发生的过程就是智能合约代码的执行过程,从而使交易的发生和其前后条件的履行天然捆绑起来成为事务。


次要的技术特色有:


  • UTXO:一种不同于“基于账户的数据库”的交易数据存储查询方案。


  • 基于密码学的授信机制:比特币当中的数据完整性、真实性和权限控制完全基于椭圆曲线密码学。当节点验证一个交易的时候,它不需要到任何中心数据库里去查证,而是直接核对数字签名。这一点消除了整个体系对中心数据库的依赖。


  • 匿名节点,自由进出:比特币的所有节点都是匿名的。在这种匿名体系之下,任何一个节点随时可以加入和退出比特币网络,节点与节点之间彼此平等,而且没有任何技术体系之外的信任机制。也就是说,节点与节点之间彼此毫无互信。一切信任来自密码学、历史记录和概率论。


  • 伪名用户:很多人说比特币用户是匿名的,这是不对的,因为每个用户都有一个或多个地址,在比特币网络里,地址就是他们的名字。但这个名字与其现实世界身份毫无关联,因此也难以追溯。这在英文里叫做 pseudonymity,即伪名性。


正是以上技术特点的结合,使比特币成为一种“去中心化”的可靠的系统。“去中心化”是结果。所以当我们评价或者自己构思一项“区块链创新”是,要从这几点出发来看,而不是大而化之的从“去中心化”的概念出发。


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基于以上的归纳,我认为,要称为区块链项目,底线是必须要有一条链,这条链可以是比特币或者以太坊或者别的公有链,也可以是私有链,也可以是联盟链。不管是什么链,你这个系统的核心关键信息必须记在这条链上。这是区块链项目最起码的要求。正因为如此,交易所不算区块链项目,因为它核心的账户数据还是放在传统架构的关系数据库里。


底线之上,你的项目得有“应用点”,可以对上面列出的七个技术点有自己的取舍,当然更要有突出的长处,对应着实际的行业和应用场景。


所以我们可以从两个角度来看区块链技术模式。第一个是看链本身,你是自制链还是用别人的链,是开放链还是封闭链。第二个是从问题域来看,你在哪个地方有发挥,解决什么问题。


先看链本身,有这么几个模式:


1. 新公链:就是在比特币之外构造平行的公有链,通常不会是完全的克隆,而是在某一个或某几个方面做了“改进”。前几年五花八门的新密码学货币都属于这一种,其中最成功的是莱特币、狗狗币等,不过今天风头最劲的当然就是以太坊。新链通常都会有自己的货币体系,但也不必如此。现在一些新出来的公证链、电子文档存证之类的区块链,就不需要有货币。


2. 新私链或联盟链:面向行业特定需要做“改进”和定制。最有名的是Ripple、HyperLedger和 R3 CEV。HyperLedger虽然是个通用平台,但是它把 membership service 作为一个重要“特长”加以强调,天然适合做联盟链,所以放在这里。


3. 支付链:这类项目只是将比特币(或许未来还有其他货币链)当成支付链,取代现有的 PayPal、Stripe、支付宝等中心化网络支付体系。代表项目是 OpenBazaar。OpenBazaar 本身是一个去中心化的电子商务平台,任何人下载这个软件即可匿名开店,什么都可以卖,包括非法物品。但一个购物交易分成两半,一半是付款,一半是物流。OpenBazaar 依赖比特币来做付款,但物流它不管,让用户通过其他途径(比如快递)自行解决。这类项目叫区块链项目有些勉强,但姑且放在这里。附带一提,在 OpenBazaar 之前有一个大名鼎鼎的黑市系统,叫 Silkroad,丝绸之路,运行在 DarkNet 上。现在已经被关闭,开发者因为在 Silkroad 里洗钱、贩卖毒品、雇凶等罪行,被判终生监禁不得假释。


4. 重叠链:直接在比特币主链上附加功能,使之完成比特币本身不具有的功能。因为比特币是最可靠最成功的区块链,所以在不影响比特币正常支付等功能的前提下,利用比特币智能合约提供的一些冗余度开发一些附加功能,这个思路还是很被认可的。具体的例子在下面一部分展开介绍更容易理解。


5. 侧链:侧链也是新链,但与比特币主链之间存在特殊关系。简而言之,侧链与比特币主链之间可以相互支付。这是比较理想的一种模式,侧链可以有更快的确认速度、更大的交易量,各种面向具体应用的改进,但同时又能攀附在比特币上,形成价格锚定。可惜目前比特币并不支持侧链,要升级并不容易。因此有可能侧链率先出现在别的区块链主链旁边。


6. 链外通道:典型代表是闪电网络雷电网络。严格来说这两个分别是为了解决比特币和以太坊的一些现实问题而提出来的技术解决方案,本身不基于区块链。但我认为这种链外通道很有启发性,应该会激发一些围绕区块链的创新。


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再看问题域,有这样一些思路:


1. 改进共识达成协议:比特币最大交易速度限定在每秒钟7个,并且要求六个确认,导致某些交易需要排队十几个小时才能确认。此外,比特币挖矿需要耗费大量的电能。这两点都是长期为人诟病的。所以很多区块链创新都是从这个地方入手来标新立异的。


国内好几个区块链创业项目都宣传说他们的共识算法可以将确认时间缩短到秒级,然而通常这样的确认速度都是以某种形式的中心化作为代价得到的。比如大部分甚至全部节点掌握在一家手中,比如实施节点实名制,节点准入审批制,等等,这些都有违去中心化本意。是否能够在保证一定的去中心化的同时还改善共识协议,这就要看后续的创新了。


2. 增强智能合约:代表作当然又是以太坊。以太坊本身的创意就是来自 Vitalik Buterin 对于比特币智能合约的潜力的发掘,因此提出来构造一个图灵完备的合约脚本语言。除了以太坊之外,Counterparty 也是这方面一个值得关注的玩家。他们利用重叠链的技术,直接把以太坊的智能合约放在比特币网络上来执行。


不过TheDAO 资金失窃事件之后,这个思路受到很大的挑战,主要是来自安全性方面的质疑。所以有另一派思路反对把智能合约的语言搞得太强大,而是建议结合特定应用场景特别定制。Emercoin 就是如此,它不是试图提供一个让你随便编程的万能智能合约平台,而是面向不同领域一个服务一个服务的做出来给需要的应用来使用,真正的合约部分都是专家写好了的,你只管通过接口调用,类似 Facebook、Google 和其他互联网公司开放出来的面向具体应用的 Web API。更普遍的情况是开发一个区块链,面向自己的应用领域设计智能合约执行机制,根本不考虑通用和领域外应用场景。


3. 文档区块链:利用区块链数据结构时间戳和不可篡改的特点,将本来只用于记录交易的区块链数据结构扩展,变为可以记录各类信息的文档区块链、增强型账本、超级日志。这方面的代表当属公证通 Factom。在此也不赘述。


4. 数字资产交易和智能资产:如果区块链里受密码学保护的一个字节序列可以代表现实世界中的数字资产、金融资产甚至物理资产,那么现实世界的交易就可以表达为区块链里的交易,而且享受区块链交易的一切优势——智能合约、事务性、快速清算、去中心化,等等。例如,可以把电影票、优惠券、代金券这一类东西都对应为数字资产,由区块链直接生成、交易和验证。这一思想可能是最具想象空间的区块链创新方向,特别是如果与金融、物联网、智能设备、无人驾驶汽车、智能家居和机器人结合起来考虑,前景动人。代表项目有 Omni Layer (前称 Mastercoin)、OpenAssets等,但目前成熟度不够,要解决的问题很多。


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5. 资金流及物流追溯及限定:与上面一个思路相同,如果现实世界的货品能够表达为区块链里受密码学保护的字节序列,则可以构建一个体系,对物品的流动按时间先后次序实施端对端的、无法篡改的追踪,并且确保其沿着预定路径流动。有人已经提出用这个思路来管理食品、药品和慈善资金。OpenAssets项目里实现了一个功能叫做颜色币。如果在比特币网络里,将一部分比特币染成某种特定颜色(实际上就是加上一个 不可擦除不可更改的tag),通过一些机制的配合,就可以让这部分钱专款专用,无法被挪作他用。


6. 可信赖的公共随机数源服务:区块链在挖矿过程中会涉及到大量的随机数计算操作,当多个矿机相互竞争挖矿权时,获胜本身就是随机事件。因此,区块链可以作为可信赖的随机数源头,从而为博彩业、福利彩票、摇号之类的社会活动提供服务。


7. 博彩业:区块链记录的不可篡改性,配合上智能合约和一些密码学魔法,可以成为博彩业的核心基础设施。Prediction Market 在这方面先行一步,在上面可以对各种各样的事情打赌。不过这样的业务在天朝只能是官家专营,在此也就不展开论述了。


以上分类,远不能说完全,只是我目前视力所及的一点归纳。区块链的创新想必将层出不穷,远超我们今日所见所想。以后如果看到新的具有代表性的模式,当再行扩充此文。

 

本文首发于公众号“孟岩的区块链思考”/作者:孟岩([email protected]),区块链前沿实验室授权发表。


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