聯(lián)盟區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)與區(qū)塊鏈的監(jiān)管挑戰(zhàn)

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)是未來發(fā)展的重要方向，它可以賦能各個行業(yè)。同時，區(qū)塊鏈技術(shù)與大數(shù)據(jù)、人工智能、5G技術(shù)相融合，也離不開數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)。但區(qū)塊鏈的健康和可持續(xù)發(fā)展須臾離不開區(qū)塊鏈監(jiān)管技術(shù)。

目前，區(qū)塊鏈正沐浴著發(fā)展的春風(fēng)，比如我國“十三五”規(guī)劃就將區(qū)塊鏈、量子通信、人工智能等列為了重大項目;2019年2月18日《人民日報》頭版文章，將區(qū)塊鏈稱為“新一代的信息技術(shù)”。

簡單來說，區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比有幾個明顯特點。一般來說，傳統(tǒng)系統(tǒng)具有互相對賬、單中心、數(shù)據(jù)可篡改等特點。而區(qū)塊鏈系統(tǒng)恰恰與之相反。對于區(qū)塊鏈的核心價值，諸多專家都有評述，本文就不多置喙，總體來說，它有提升多中心協(xié)作效率、多方信任、數(shù)據(jù)不可篡改、可追溯、可審計等特征。

對于區(qū)塊鏈技術(shù)研究，中國和國際的關(guān)注點或者說熱點稍有不同。中國的主要研究熱點集中于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)，在筆者看來區(qū)塊鏈的監(jiān)管技術(shù)同樣非常重要。為什么說區(qū)塊鏈的監(jiān)管技術(shù)非常重要呢？以交通為例來說，如果交通警察沒有到位，車子就開不快，交通秩序也會出現(xiàn)混亂。

既然大家都關(guān)注聯(lián)盟區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)，筆者就主要談一談聯(lián)盟區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)。

聯(lián)盟區(qū)塊鏈四大關(guān)鍵技術(shù)

首先是聯(lián)盟區(qū)塊鏈的高性能。擁有聯(lián)盟鏈之后，如果公鏈方面以太坊仍然是每秒幾十筆的交易，這個點的數(shù)據(jù)量顯然是不夠的。大規(guī)模應(yīng)用跟得上的話，國內(nèi)最好的聯(lián)盟鏈可以做到上萬個點，每秒幾千到上萬的交易量。大規(guī)模的節(jié)點或者大數(shù)據(jù)量的情況下，性能會急劇下降，這也是為什么大家覺得區(qū)塊鏈有浪費和性能不夠好的缺點。聯(lián)盟鏈高性能關(guān)鍵技術(shù)需要在各個方面進(jìn)行技術(shù)突破，包括高性能的共識算法、高效智能合約引擎，也包括新型的共識機制，以利于提高共識效率與安全性。當(dāng)然，這主要是為了支撐大規(guī)模各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主網(wǎng)。這其中，另有一個研究熱點，即軟硬件協(xié)同優(yōu)化。這一點也非常重要，就像AI，如果沒有芯片，AI就很難有性能提升。

第二個關(guān)鍵技術(shù)是區(qū)塊鏈安全隱私技術(shù)。在中國，區(qū)塊鏈應(yīng)用首先要全面支持我國的加密算法和標(biāo)準(zhǔn)，這是沒有異議的。以商業(yè)應(yīng)用來說，平臺業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要隱私保護(hù)。隱私保護(hù)可以通過命名空間的方式在物理層面進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分離，以及更細(xì)粒度的隱私交易機制，實現(xiàn)交易可驗證但是不可見。同樣，需要基于可信執(zhí)行環(huán)境等技術(shù)實現(xiàn)節(jié)點密鑰管理和數(shù)據(jù)加密存儲，以及基于默克爾DAG等數(shù)據(jù)組織技術(shù)，防止文件被篡改。

第三個關(guān)鍵技術(shù)就是高可用性技術(shù)。這里面有一個動態(tài)成員的準(zhǔn)入機制，以及節(jié)點失效后的快速恢復(fù)機制，這些在分布式系統(tǒng)里都會遇到，同樣極為重要。不能是整個系統(tǒng)停下來加節(jié)點，應(yīng)該是可以實時動態(tài)進(jìn)行。即使某一個節(jié)點出了問題，需要刪除，也不能停下來進(jìn)行刪除操作，要保證這個系統(tǒng)仍能順暢安全運行。還有一個去中心化聯(lián)盟自治的管理機制需要關(guān)注。那么，如何來做？是通過多方提案投票表決方法還是別的方法，就需要定下一個機制。有人可能會懷疑，聯(lián)盟鏈?zhǔn)遣皇钦嬲龘碛泄芾淼墓綑C制。對于公鏈大家不會懷疑，但是對于多中心的聯(lián)盟鏈?zhǔn)遣皇怯袘岩?，就是一個非常重要的問題。同時，必須要有高效的熱備切換機制，這也是聯(lián)盟鏈關(guān)鍵技術(shù)之一。

第四個關(guān)鍵技術(shù)是高可擴(kuò)展技術(shù)。這主要是四個方面，第一個是編程可擴(kuò)展，支持多種編程語言的使用。當(dāng)然，越普通的編程語言越好，這樣方便于大家使用;第二個是存儲方式可擴(kuò)展，能不能支持多類型、多組織形式的數(shù)據(jù)可信存儲;第三個是支持預(yù)言機提供可信外部數(shù)據(jù)源服務(wù);第四個是支持跨鏈，實現(xiàn)同構(gòu)鏈與異構(gòu)鏈的跨鏈協(xié)同。

這里可以做一個比較，筆者特意提出Hyperchain，它在聯(lián)盟鏈技術(shù)性能方面，是國內(nèi)做得比較好的。舉例來說，Hyperchain目前的所有性能與國外各種平臺相比較，都是優(yōu)越的。

鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)是重要發(fā)展方向

聯(lián)盟鏈產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用在我國的發(fā)展是比較快的。在金融行業(yè)、法律領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、能源領(lǐng)域、娛樂領(lǐng)域、公證領(lǐng)域等都有很好的應(yīng)用案例。

需要強調(diào)的是，雖然2019年對區(qū)塊鏈的討論有所降溫，但我國在聯(lián)盟鏈的實際應(yīng)用上還是有很多亮點。這些應(yīng)用不僅僅是在金融領(lǐng)域，在其他領(lǐng)域與國外區(qū)塊鏈的應(yīng)用也有一些區(qū)別。西方區(qū)塊鏈的發(fā)展基本上是基于金融創(chuàng)新帶動其他行業(yè)創(chuàng)新，而中國除了金融創(chuàng)新外，更重要的是在各個行業(yè)的應(yīng)用創(chuàng)新，而且現(xiàn)在國內(nèi)有好幾家聯(lián)盟鏈平臺，已足以支撐現(xiàn)在的一些應(yīng)用。前面講到，性能可以做到上萬個節(jié)點，也可以做到每秒上萬個的頻率，當(dāng)然這是很優(yōu)異的例子。

以政務(wù)方面的公積金為例，全國491個城市的公積金，等于491個節(jié)點都連在了一起。不管哪個城市的公積金，也不管公積金所管轄的是哪一個人，都可以在異地很方便地操作。如果不用區(qū)塊鏈，就是無法想象的。要么把數(shù)據(jù)全部集中在一起，要么是各自為政的。這就是區(qū)塊鏈的一個很好的應(yīng)用案例。

聯(lián)盟區(qū)塊鏈除了四個關(guān)鍵技術(shù)，鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)等，也是下一階段研究與應(yīng)用的重點方向。

數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)里面有一個CAP定理，是指數(shù)據(jù)的一致性、可用性、分區(qū)容忍性。本人原來專注于分布式高性能實時計算，就特別強調(diào)可用性、分區(qū)容忍性。但是，無論如何每個系統(tǒng)都是依據(jù)這三個點取得平衡，如果強調(diào)一致性，那可能可用性和分區(qū)容忍性就會差一點，所以不同的應(yīng)用就會有不同的關(guān)注。

區(qū)塊鏈同樣有所謂的不可能三角模型相對應(yīng)，它是去中心化、可擴(kuò)展、安全。同樣的完全去中心化的話對安全性要求的難度就更大。不難理解，作為一個三角上的任何一點，強弱難易都是互相影響的。所以，從這個角度來說，傳統(tǒng)信息系統(tǒng)與區(qū)塊鏈系統(tǒng)都有一定的局限性。一方面，區(qū)塊鏈系統(tǒng)需要通過鏈下系統(tǒng)擴(kuò)展計算和存儲能力。另一方面，現(xiàn)有系統(tǒng)鏈下需要與區(qū)塊鏈對接以解決信息孤島、防篡改等問題。

如果作為大規(guī)模應(yīng)用的話，最重要的應(yīng)該解決鏈上鏈下的協(xié)同問題。所謂的鏈上就是區(qū)塊鏈，鏈下就是所有傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)。我們怎么樣把區(qū)塊鏈系統(tǒng)嵌入到傳統(tǒng)系統(tǒng)里來解決它的一些問題，或者反過來用我們的區(qū)塊鏈系統(tǒng)把傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)釋放出來。就像上面提到的公積金項目，它是點對點的491個點，完全是區(qū)塊鏈系統(tǒng)，而下面公積金系統(tǒng)又是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，就是這么構(gòu)建起來的。區(qū)塊鏈在上面，下面有其他系統(tǒng)，反過來也可以把區(qū)塊鏈系統(tǒng)嵌入傳統(tǒng)系統(tǒng)，鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同需求就特別重要。如果要求鏈上鏈下數(shù)據(jù)，就必須通過數(shù)據(jù)協(xié)同確保關(guān)聯(lián)性和一致性，這一點也非常重要。

大家可以去查詢文獻(xiàn)，目前國內(nèi)外對鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同的技術(shù)才剛剛起步，也有一些協(xié)同研究，包括側(cè)鏈和狀態(tài)通道，都是為了提高性能和計算能力，這有點像云計算和邊緣計算?，F(xiàn)在，雖然數(shù)據(jù)計算挺好，但起碼區(qū)塊鏈上面要給別的數(shù)據(jù)留下通道?？珂溂夹g(shù)就是要增加鏈與鏈之間互操作性和可擴(kuò)展性。鏈下計算則是要提高數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)能力，這同樣非常重要。鏈上鏈下連接不能光考慮鏈上，鏈下系統(tǒng)如何對接，數(shù)據(jù)隱私保護(hù)也要對接。同時，鏈下存儲也不能偏廢，原來的系統(tǒng)存儲怎樣，這些都應(yīng)該通盤考慮，去進(jìn)行研究。

鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)? ? ? ? ? ? ?四大發(fā)展方向

它的發(fā)展方向是標(biāo)準(zhǔn)的、融合區(qū)塊鏈鏈上和鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同的模型框架，目前需要研究以下幾點。

一是大規(guī)模高性能點對點網(wǎng)絡(luò)。圍繞區(qū)塊鏈應(yīng)用，原來大規(guī)模點對點的網(wǎng)絡(luò)，才是最重要的。因為區(qū)塊鏈本來就是點對點傳輸?shù)?。如果說網(wǎng)絡(luò)技術(shù)沒有突破，區(qū)塊鏈系統(tǒng)性能是很難提升的。

二是模塊化安全密碼學(xué)協(xié)議。本來區(qū)塊鏈就是分布式加上密碼。安全密碼學(xué)協(xié)議模塊化，區(qū)塊鏈子系統(tǒng)嵌入?yún)f(xié)議并不同。因此，模塊化安全密碼學(xué)協(xié)議是重要的研究方面。

三是高性能可編程計算引擎。我們希望對于不同的智能合約，用戶使用不同的編程語言來應(yīng)對。既然使用不同的編程語言，那就需要高性能可編程計算引擎。

四是可定義的數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議。

以上，都應(yīng)該是鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同的發(fā)展方向。

目前來說，這方面的進(jìn)展還不錯。我們做過中間實驗，基本上可以提供國產(chǎn)、自主、可控的協(xié)議，完善的中國國密算法支持，提供系統(tǒng)的鏈上鏈下協(xié)同服務(wù)技術(shù)棧。不能說有了一個標(biāo)準(zhǔn)框架，但可以慢慢提供很多技術(shù)服務(wù)棧，已上線的服務(wù)包括：大規(guī)?？尚糯鎯?、集群節(jié)點數(shù)量可達(dá)數(shù)萬節(jié)點。在中國移動做過一個實驗，希望在現(xiàn)有技術(shù)下，在數(shù)量上曾經(jīng)做過數(shù)萬節(jié)點，也有支持智能合約跨鏈互操作的通用跨鏈服務(wù)?！皵?shù)據(jù)可用不可見”數(shù)據(jù)共享都已經(jīng)初步實現(xiàn)，但是無論如何現(xiàn)在的技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有很長的路要走。所以說，區(qū)塊鏈的技術(shù)僅僅是開始，不僅是每個單點技術(shù)，還有整個系統(tǒng)。

區(qū)塊鏈的監(jiān)管技術(shù)

最后，談?wù)剠^(qū)塊鏈監(jiān)管技術(shù)。區(qū)塊鏈的監(jiān)管技術(shù)是非常重要的，就像前面講到的，尤其是中國在大規(guī)模應(yīng)用上，區(qū)塊鏈項目大規(guī)模應(yīng)用以后，如果沒有有效監(jiān)管，誰都不敢冒風(fēng)險。有一句話說，“沒有一個好的監(jiān)管，就像馬路上沒有交警，或者說沒有紅綠燈。”有些人，可能認(rèn)為最好不要警察，最好不要紅綠燈，那樣的話，車子可以開得更快，事實上是完全行不通的。監(jiān)管技術(shù)的重要性大家都知道，有一個“北大岳昕”事件被寫入以太坊，也不能篡改，怎么辦呢？有人把數(shù)據(jù)搞下來到處發(fā)。公有鏈已經(jīng)成為新媒體的傳播媒介，因為公有鏈本身具有去中心化、不可篡改、不可刪除、低成本的特點。有人以極便宜的價格利用區(qū)塊鏈去傳播有害信息，如網(wǎng)絡(luò)謠言和煽動性、攻擊性信息，給區(qū)塊鏈技術(shù)產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展帶來了極為不利的影響。從這里也可以看到，公鏈本身也會給監(jiān)管部門帶來很大挑戰(zhàn)。由此說明，任何一項技術(shù)或者工具都需要被正確使用，才能發(fā)揮其最大的進(jìn)步價值，相應(yīng)地就對區(qū)塊鏈監(jiān)管提出了更高要求。

除了研究區(qū)塊鏈技術(shù)本身之外，可能需要良好的方向把握。研究區(qū)塊鏈如何監(jiān)管或者區(qū)塊鏈安全，最重要的是區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全，以及防備外來攻擊等。除此以外，區(qū)塊鏈的內(nèi)容，公有鏈已經(jīng)成為大眾傳播媒介，其他的有沒有普遍應(yīng)用的可能呢？

2019年國家網(wǎng)信辦發(fā)布了《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》。結(jié)合我們的實踐，個人認(rèn)為區(qū)塊鏈發(fā)展有兩個方面，一是國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用要用區(qū)塊鏈賦能經(jīng)濟(jì)建設(shè)，主要是用聯(lián)盟鏈，它的監(jiān)管相對可控，它的安全性等都比較好。但是我們也應(yīng)該支持公鏈技術(shù)的發(fā)展，去參與國際競爭。

目前，雖然區(qū)塊鏈監(jiān)管已經(jīng)初見成效，2019年已經(jīng)公布了第一批197個區(qū)塊鏈信息服務(wù)備案編號，但是監(jiān)管的道路仍然漫長。

筆者認(rèn)為，區(qū)塊鏈監(jiān)管技術(shù)發(fā)展趨勢有以下幾個特點。

一是區(qū)塊鏈節(jié)點的追蹤與可視化;

二是聯(lián)盟鏈穿透式監(jiān)管技術(shù);

三是公鏈主動發(fā)現(xiàn)與探測技術(shù);

四是以鏈治鏈的體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)。

只有提供了技術(shù)解決方案，而且相對可靠，即使程度相對差一點，才能將區(qū)塊鏈這個技術(shù)實際推廣應(yīng)用，這也凸顯出區(qū)塊鏈監(jiān)管的重要。需要大家共同努力，為監(jiān)管部門提供一些可應(yīng)用的解決方案。

根據(jù)我國區(qū)塊鏈發(fā)展現(xiàn)狀，國際對標(biāo)，中國聯(lián)盟鏈還有很多事情要做。聯(lián)盟鏈底層平臺核心包括三大部分，都應(yīng)該先做好研究。

一是高性能。隨著高頻應(yīng)用，以及節(jié)點數(shù)快速增長，對性能的要求就越來越高。

二是可用性?？捎眯跃褪墙换?，要求編程方便，可以動態(tài)熱備份，隨意插入、刪除。

三是安全隱私。這其中包括密碼編碼，包括物理隔離等技術(shù)。

鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)是未來發(fā)展的重要方向，只有這樣才能賦能各個行業(yè)。可以說，現(xiàn)在系統(tǒng)都是現(xiàn)成的，如何有機結(jié)合起來，數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)要發(fā)揮重要作用。這又涉及到區(qū)塊鏈技術(shù)如何與大數(shù)據(jù)、人工智能、5G技術(shù)相結(jié)合，這些結(jié)合或者融合都需要數(shù)據(jù)協(xié)同技術(shù)。

當(dāng)然，千萬不能輕視區(qū)塊鏈的監(jiān)管技術(shù)。區(qū)塊鏈監(jiān)管技術(shù)是區(qū)塊鏈健康和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

陳純? ?中國工程院院士

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