探讨区块链技术的未来发展

区块链技术是一项安全性高、可用性高的技术，但同时这项技术在隐私保护、性能升级以及升级修复机制等方面也有所局限。
区块链技术来自比特币社区，这一技术的出现不仅为金融机构所重视，也逐步为世界主要经济体及重要国际组织所关注，于欢呼及质疑声中渐成声势。下面我们尝试着分析区块链技术的优劣势及这一技术未来发展，从而达到取其精华去其糟粕的妙用。
区块链的优势
无法篡改，安全性高
传统的信息系统安全方案中，安全凭借于层层设防的访问控制。这和深埋地下的银行金库相似，高价值的数据一直处在专用机房、网络以及全方位无死角的安全软件所组成的铁桶之中，API/访问接口则是在铁桶上开出的一个个专用的进出通道。任何人都必须通过身份认证、鉴权，才能由专用通道进入数据库，读取或者写入数据，并且留下历史记录。
保护财产安全，大致有两种途径：一是藏好，只有拥有者才能拿到，比如黄金；对外宣布财产的拥有权，并以法律做背书，例如房产。这种传统的安全方案是一种思路，而区块链技术则是第二种。通过区块链技术，记录交易的数据库所有人都可以共享。但由于精妙的设计，辅以密码学和共识算法的技术手段，区块链实现了数据库历史记录的无法篡改。事实上，这么一个数据库确实可以保证市值达百亿美元的比特币在全球黑客的攻击下，运转安全稳定。
灵活异构，可用性高
从区块链的系统架构看，系统的每个参与方都是一个异地多活节点，超过两地三中心这样的冗余度，是一个天生的多活系统：每一个全节点都会队这个完整的数据副本进行维护，同时这些数据副本处于不同实体的控制之下，数据通过共识算法保持高度一致。
当某个节点遭遇网络问题、硬件故障、软件错误更有甚者被黑客控制，都不会影响系统和其他参与节点之间的正常运作。问题节点排除故障的同时完成数据同步之后，便能够随时再加入到系统中，继续在系统下工作。正是因为整个系统的正常运转，不依赖于个别节点，所以每个节点可以有选择地下线，进行系统例行维护，同时还能够保证整个系统的7×24小时不间断工作。
此外，区块链中的节点通过点对点的通信协议进行交互，在保证通信协议一致的情况下不同节点可由不同开发者使用不同的编程语言、基于不同的架构、实现不同版本的全节点来处理交易。由此构成的软件异构环境确保了即便某个版本的软件出现问题，区块链的整体网络不会受到影响，这也是其高可用性的基础所在。
区块链的劣势
隐私保护需要提高
传统数据是在中心服务器上保存的，系统运营方负责保护数据隐私。但在公有链中，对于没有中心化的运营方，每一个参与者都能够获得完整的数据备份，这也就意味着公有链的数据库是透明的。
比特币对隐私保护的解决思路是，通过隔断交易地址和地址持有人真实身份的关联，来达到匿名的效果。所以虽然能够看到每一笔转账记录的发送方和接受方的地址，但无法对应到现实世界中的具体某个人。对于比特币而言，这样的解决方案也许够用。但如果区块链需要承载更多的业务，比如实名资产，又或者通过智能合约实现具体的借款合同等，这些合同信息如何保存在区块链上，验证节点在不知晓具体合同信息的情况下如何执行合同，这就需要关注同态加密、零知识证明等新型密码学方案在区块链问题上的应用进展。此外，通过合理设计系统上链的数据，安排链外信息交换通道等机制，也可以规避一些隐私保护的难点。
性能需要升级
就目前的情况看，区块链的性能问题的体现主要为吞吐量和存储带宽的矛盾。
拿比特币为例，在公有链中7笔/秒的处理能力远远不能使整个社会的支付需求得到满足；同时，比特币的全部交易数据目前已达到80G，对于普通电脑的存储是个不小的负担。如果只是简单提高区块大小来提高吞吐量，比特币很快就变成只有少数几个大公司能够运行的系统，有违去中心化的设计初衷。在比特币、以太坊等公有链系统中，这些矛盾是系统设计时面临的最大挑战。
在联盟链中，因为参与记账的节点可选可控，最弱节点的能力上限不会太低，并且可以通过资源投入获得改善，再针对性地替换掉共识算法等组件最终获得性能的全方位提升。但作为智能合约基础支撑的联盟链另有考验：智能合约运行时会互相调用并读写区块数据，因此交易的处理时序特别重要，节点在处理或者验证交易的时候无法并行，只能逐笔进行，这会制约节点的处理能力。
探索升级修复机制
与中心化系统的升级方式不一样，公有链中，由于节点数量庞大，参与者身份匿名，不可能关闭系统集中进行升级。而在实践中，公有链社区摸索出了“硬分叉”和“软分叉”等升级机制，但遗留问题有待观察。此外，由于公有链不能“关停”，其错误修复也异常棘手，一旦出现问题，尤其是安全漏洞，将非常致命。
通过放松去中心化这个限制条件，很多问题能找到解决的方案。比如在联盟链这样的多中心系统中，通过关闭系统来升级区块链底层，或者紧急干预，回滚数据等，必要时都是可用的手段，这些手段有助于控制风险、纠正错误。而对于常规代码升级，通过分离代码和数据，结合多层智能合约结构，实现可控的智能合约更替。
未来趋势
一个新物种或者新现象往往会极大地促进理论边界的拓展。比特币的出现，开创了一个全新的软件系统维度。可以预见的是，未来在中心化和去中心化这两个极点之间，将会存在一个新的领域，各种区块链系统拥有不同的非中心化程度，以满足不同场景的特定需求。
除了基于新理论创造新的区块链系统，如何最大化挖掘现有区块链系统的潜力同样重要。为了解决性能瓶颈问题，“闪电网络”是一个可能的发展方向。“闪电网络”将大量的微小支付移到主链之外，形成多个支付处理中心。通过“闪电网络”，比特币主链下沉为RTGS（实时全额支付系统）级别的应用，可以极大地提高区块链的使用效率；“State Channel”则是对“闪电网络”在支付场景之外更通用的技术思路；而R3 CEV的Corda更加彻底，仅将区块链作为争议仲裁和强制执行的最后手段，扬长避短，从而克服区块链在性能、隐私等方面的劣势。
虽然比特币区块链本身的安全性能够经受住考验，但在实际安全领域中仍然需要不断关注。区块链并未解决全部传统的信息安全问题，对区块链安全能力的盲目信任有导致严重后果的可能。因此，需要新的密码方案、传统信息安全领域的关键技术与区块链技术融合，齐头并进，协同发展。如果设计一个传统数据库与区块链结合的混合数据库，对不同数据区分处理，充分发挥各自优势，对于区块链系统的普及意义重大。
当大量的数字资产迁移到区块链上进行跨链操作时，不同区块链间的互联互通亦将变成必然。对监管者来说，任务则变得更加艰巨，需要适时考虑制订相应的法律法规与技术标准，从而加强监管，防范于未然。区块链成为新一代金融基础设施的底层技术是否能够实现，我们翘首以待。
有兴趣的朋友可以关注下一起讨论：区块链技术实现

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