【编辑推荐】无区块的区块链，正在成为未来

导读：朱嘉明老师是中国改革四君子（王岐山、朱嘉明、黄江南、翁永曦）之一，知名经济学家。上世纪八十年代初中国对社会变革的期待如火山喷发，力量积蓄已久，社会潮流惟以“变”字当道，政治新锐先发制人，应时而生的“改革四君子”至今仍影响中国社会进程。六哥在今年年初有幸结识朱嘉明老师跟随学习，并且在朱老师的言传身教下开始研究区块链，随着思考的深入，从最初本能的拒绝到现在坚定的拥抱，完成了认知的艰难升级，成为区块链的信仰者。未来的区块链和加密数字货币的思想、技术和组织，正在决定和改变着人类经济生活和政治生活，我们正身在其中。朱老师认为，在未来的10年里，区块链技术将会成为一种破坏性的技术类挑战和颠覆原有商业与生产模式，但是这样的技术和它的应用仍处于非常初级的阶段。本篇重点探讨区块链的创新路径及未来趋势， 当前的区块链是基于数论的区块链，未来创新的方向则是基于拓扑学的区块链，没有区块的区块链，值得认真思考。

现阶段区块链存在怎样的创新路径？区块链过去、现在和未来的生命力，都决定于其“创新”能力。区块链的创新主要是两类：在现阶段区块链主流架构下的创新，以及从本源上突破了主流框架的创新。

基于区块主流架构的创新

現在普遍看法是，比特币是区块链的1.0, 以太坊是区块链的2.0。但是，不论是比特币，还是以太坊所代表的区块链，都是“公有链“的主流框架。在主流框架下的“创新”主要集中在：

其一，突破“可扩展性”限制。主要包括比特币通过“分叉”的扩容方案，以太坊自身的Plasma，State Channel, Raiden，Truebit，Sharding，Casper等扩容方案；以及诸如侧链技术（Rootstock, Polkadot, Cosmos），区块扩容，链下计算，分区共识，分片的 “内部分割”等处于试验阶段的选择方案。

其二，改善“存储”。工程实例至少有：Swarm（以太坊的P2P文件共享协议），Storj（一种“分布式存储“），以及IPFS（一种P2P超媒体协议）。

其三，EOS代表的区块链操作系统。根据EOS白皮书显示，其预计扩展至单链几千TPS、全网并行百万TPS的交易吞吐量，并且主网已于2018年6月上线，是未来区块链平台强有力的竞争者。

其四，开发具有隐私和法规的区块链。例如 Cardano。Cardano是世界上第一个由研究为主导，从科学哲学开发出来的区块链项目，也是第一个采用同行评审技术的区块链项目，可用于发送和接收数字资金，支持各种去中心化应用和智能合约。

其五，提高智能合约的安全性。一个被称之为“形式化验证”的技术，正在逐步应用到区块链智能合约代码检查。其原理是，根据某个或某些形式规范或属性，使用数学的方法证明其正确性或非正确性。

其六，满足区块链测试需求，完善参考“ISO/IEC 25010标准”的一个测试模型。在这个模型中，区块链评测涉及到8个维度，进而延伸出31个分维度。

突破现阶段区块链主流架构的创新

必须注意到，在区块链主流架构下的创新，只具有相对意义。例如，比特币在理论上可逆，在顶层设计阶段就没有彻底解决共识问题，只是将问题加以转换，“一方面通过区块链的序号作为虚拟时间，一方面通过“挖矿”的经济动力来促使比特币链的不断延伸”。 在这个意义上，中本聪用此类经济方法解决分布式系统共识算法，确实相当智慧。进一步说，现阶段的区块链，难以升级。一旦区块链被部署和进入生产模式，在功能上进行添加、修改和删除，难度甚大，成本甚高。 现在，通常的区块链修改，都会造成区块链系统的软分叉或者硬分叉，造成大量的时间和能量精力投入，且承受由此带来的经济后果。

所以，区块链的真正创新必须突破主流架构，实现顶层理论设计和数学方法上的创新。这种突破主流框架的创新，已经悄然开始。到目前为止，DAG (Directed Acyclic Graph)，即有向无环图，属于突破现阶段区块链主流架构的创新。“比特币的效率一直比较低，基于工作量证明共识下的出块机制是一个原因，由于链式的存储结构，整个网络中同时只能有一条链，导致出块无法并发执行。DAG从根本上摒弃了区块概念，交易直接进入全网中，达到所谓的“无区块（Blockless）”效果，网络中的交易就可以容纳N倍。”

具体说，DAG有四个特点：

其一，交易速度快，交易速度远远高于基于POW和POS的区块链交易速度。

其二，无需挖矿：DAG把交易确认的环境直接下放给交易本身，无需由矿工打包成区块后同意交易顺序。所以DAG网络中没有矿工的角色。

其三，无手续费：交易发起只需要做简单的POW工作量证明，整个网络中的POW都是发起交易者自己做的，而不是交给矿工。发起交易无需手续费。

其四，需要见证节点：DAG需要见证人机制的存在。超越DPOS、POS、PBFT，最终实现在效率与安全性的一种平衡。DAG的数学基础不再是数论，而是图论，即拓扑学，即以空间、维度与变换作为研究对象的学科。图论原理显然更接近对区块链基本模式的描述。DAG模式如下：

第一次提出DAG跟区块链结合是在Nxt社区，该社区的成员大多集中在东欧和俄罗斯，去中心化对他们更具有现实意义。

现在，基于DAG原理和技术的IOTA，由四名平均年龄不到30岁、最年轻者仅21岁的团队所创立，推出不到两年，其价格在虚拟货币中已经攀升至第八名，他们更高的目标是成为“物联网”的骨干。

此外，Swirlds公司开发的Hashgraph技术也是DAG结构的一种。Hashgraph通过“Gossip about Gossip”协议，“让每个节点都维护着所有节点跟其他节点的通信历史，每个节点在完成拜占庭协议时，不需要经过网络多轮通讯，节点本地环境就可以直接模拟拜占庭决议。Hashgraph的数学上可以证明满足异步拜占庭容错，至少跟比特币一样安全。” 不过，对于Hashgraph技术，尚有很大争议。

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