一文全览 | 2019年最酷的区块链技术！

2019年，在国家的支持下，各级政府和传统互联网企业纷纷布局区块链。区块链技术取得了较大进展。

今天我们就来回顾一下比特币、以太坊、跨链技术、隐私技术及联盟链的技术进展。

比特币技术进展

2019年，比特币最大的技术进展便是闪电网络、Stratum V2、Schnorr 签名（MuSig）、Erlay以及Miniscript。当然，像Shamir备份、PayJoin等新技术的出现也是很有意义的。

由于篇幅有限，本文仅涉及几个相关讨论较少的技术例子：

 

1、Stratum V2

在很多人看来，比特币等PoW加密货币的挖矿已经呈现出中心化的趋势，这主要是因为当前矿池工作方式的原因，由于矿池拥有普通矿工所不具备的特权（分配奖励、打包哪些交易、包含版本位），其运营者可审查某些交易，或者选择阻止某些协议的升级，而这些特权存在对网络而言是弊大于利的。

而由Bitcoin Core开发者Matt Corallo提出的BetterHash替代挖矿协议，则是将原本属于矿池的权力归还给矿工，从而实现挖矿的去中心化，而由Slush Pool联合Matt Corallo等人提出的Stratum V2挖矿协议，则是在BetterHash的基础上进行了一些改进，在之前，Stratum V2的规范已正式被公布：https://stratumprotocol.org/，这对于整个PoW区块链行业而言都具有很大的参考意义。

2、Schnorr 签名（MuSig）

2018年，区块链协议公司Blockstream的密码学家Gregory Maxwell、Pieter Wuille等人提出了一种名为MuSig的Schnorr签名方案，它可以替代比特币当前所使用的ECDSA签名算法（小插曲：Schnorr签名的发明者Claus Schnorr最初为它申请了专利，直到2008年才到期）。

而在使用MuSig（Schnorr签名）方案之后，比特币就可以扩展到支持固定大小的多重签名和阈值签名，以及“无脚本脚本”，另外Schnorr签名具有的批量验证特性，使得其验证速度要比ECDSA签名快得多。

另外，据Blockstream 研究主管Andrew Poelstra告诉巴比特记者的回答，应用Schnorr签名之后，比特币能够扩容10%-20%，此外，使用Schnorr签名+Taproot+无脚本脚本的组合，会使得比特币的输出难以被分辨，从而大大提高比特币的隐私特性。

可以说，Schnorr 签名会是比特币接下来的重点部署技术，截至目前，Schnorr 签名的BIP还处于草案阶段，目前主要是由Pieter Wuille在负责更新；

3、Erlay

在今年6月份的时候，就有新闻报道了Pieter Wuille、Gregory Maxwell等人提出了一种名为Erlay的中继协议，简单来说，Erlay不仅能够让比特币网络变得更加安全，而且能够降低节点84%的带宽消耗，使得比特币节点的运行成本更低。相比之下，比特币当前因为使用的是BTCFlood中继协议，导致网络连接性太低。

而在2019年9月份，Pieter Wuille和另一位开发者Gleb Naumenko正式将Erlay写成了BIP: 330,目前处于草案阶段。

4、Miniscript

由于比特币Script（脚本）语言的存在，今天，比特币可以实现一些较简单的交易功能以及各种多重签名、原子互换、闪电网络交易，然而，Script（脚本）的功能并非只有这些，只是因为它的复杂性限制了它的应用。

而由Andrew Poelstra和Pieter Wuille提出的Miniscript，则是一种以结构化方式表示比特币Script的语言，正如它名字的开头Mini一样，则是一种简化版Script（脚本）语言。

而当比特币使用Miniscript语言之后，相关的编程将变得更容易，应用类型也会增多。

截至目前，Miniscript语言并非进入正式应用阶段，不过Blockstream公司已在内部使用了这种语言。

 

以太坊技术进展

 

1、虚拟机Ewasm

当前以太坊所使用的虚拟机是EVM，而在接下来，无论是以太坊1.0还是以太坊2.0，它们都会采用由万维网联盟(W3C)维护的 Webassembly（WASM）类型虚拟机，我们称之为Ewasm。

相比EVM，WASM没有高阶指令，其支持32 / 64 位的操作，支持了更多的语言（例如C++、 Rust、 GO等），理论上它还可提升 Web 性能和功耗。

目前，Ewasm研发团队已经转向了Eth 2.0的研究，而Eth 2.0的设计是无状态的（存储在链外），在第二阶段（phase 2），相关智能合约将以执行环境（EE）的形式进行，而Scout规范是执行环境（EE）的最小接口，目前，Scout规范有三种实现方式：

• 用Rust语言写的scout，专为快速原型开发和协作而设计；

• 用Typescript写的scout.ts，用于快速原型开发和浏览器支持；

• 用C++写的ScoutOne，为性能和生产使用而设计，可嵌入到Eth 2.0客户端；

 2、Casper FFG与Casper CBC

我们知道，以太坊2.0将会采用PoS共识机制，而其在初期使用的则是由Vitalik Buterin 与 Virgil Griffith在2017年提出的Casper FFG共识机制。

这种共识机制相对而言更容易落地，而Casper CBC则拥有相对更好的理论（同时也更难实施）。

此外，Casper还会和分片技术一起应用，而根据目前的规划，以太坊2.0 阶段1上线时的分片数已从1024减至64。

截至目前，Casper FFG的BIP还没有正式完成，相关参数尚未确定。

3、以太坊1.0网络的三次硬分叉更新

在过去的2019年，以太坊已经历了2次硬分叉升级，其中第一次君士坦丁堡升级发生在区块高度7080000，其包括了五项改进提议（EIP 145、EIP 1052、EIP 1283、EIP 1014、EIP 1234），而这次升级当中，最大的争议之处就在于EIP 1234使得以太坊区块奖励从3 ETH减少到 2 ETH（附带拆除了第二次难度炸弹）。

而在区块高度9069000进行的伊斯坦布尔升级，则纳入6项改进提议（EIP-152、EIP-1108、EIP-1344、EIP-1884、EIP-2028、EIP-2200），这次升级最大的影响，是使得基于SNARKs和STARKs的二层（layer 2）解决方案的吞吐量大大提升，例如近期备受关注的ZK Sync以及ZK Rollup方案就可以提升至数千的TPS。

而在区块高度9200000进行的下一次硬分叉更新（代号：缪尔冰川），则是为了拆除再次触发的难度炸弹，使以太坊的区块间隔时间恢复到14.3秒的正常水平。

根据规划，这也将是以太坊最后一次难度炸弹拆除计划。

 

主流隐私技术进展

当前公链所涉及的问题当中，隐私被普遍是认为是重中之重，相关的技术解决方案也在不断涌现而出，从最初门罗使用的环签名到Zcash使用的zk-SNARKs，再到Grin采用的MimbleWimble，隐私解决方案的发展，可以说是日新月异。

那这些具有代表性的方案，到底具有哪些特性呢？

在隐私保障当中，MimbleWimble是相对较弱的，但这一协议最大的特性其实并非是匿名，而是简洁性和可扩展性。

而zk-SNARKs虽然是一种非常有效、快速的零知识证明，但其弊端是需要可信设置，相比之下，其“堂兄”zk-STARKs则无需可信设置，但证明大小非常大。

而名字非常酷炫的Bulletproofs（防弹证明），虽然具有无需可信设置及较小证明大小的优点，但它的验证速度却是相对较慢的，因此并不适合复杂的交易。

 

主流跨链技术进展

尽管跨链技术早已出现，例如闪电网络原子互换等，但至今市场对跨链的需求其实并不高，但由于区块链信息孤岛问题确实存在着，且是必须要解决的，因此Cosmos IBC以及Polkadot主网的进展，依然会有很多人会关注。

截至目前，Cosmos IBC的规范还在完善当中，预计明年才能推出。

而Polkadot则处于Kusama测试网阶段，正式主网也需要在明年才能推出。

 

主流联盟链技术进展

上面我们谈了大量的公链技术进展，然而，真正被国家和大公司认可的其实主要是联盟链技术，而当前市场上主要被采用的联盟链代码库，主要有Hyperledger fabric、R3-corda、FISCO BCOS以及Quorum。

其中被应用最多的Hyperledger fabric已在近期发布了v2.0 Beta版本，距离其正式的v2.0版本已越来越近。

在v2.0版本中，Fabric会引入chaincode的去中心化治理，并使用了一个新的chaincode生命周期。

而Quorum可以被视为是以太坊的私链版本，但由于它是摩根大通在负责维护的，因此影响力较大。

而FISCO BCOS则是华为、腾讯、微众银行等国内科技与金融机构共同在维护的一个联盟链技术平台，目前已更新至v2.1.0版本，也是国内影响力最大的开源联盟链平台。

 

展望2020年

2020年，公链与联盟链技术都将迎来新一轮的爆发，而本文中提到的一些技术，也将逐渐展开它们的影响力。

公链的隐私问题将逐渐得到解决，而跨链，则依旧会处于探索阶段，比特币将变得更去中心化，相关功能也会逐渐增多，以太坊则会迎来一场值得所有人关注的实验，而联盟链之间，也会展开更多的合作。