導語：本課堂用通俗易懂的系列內容為大家呈現區塊鏈與密碼學領域相關知識。這裡有知識也有故事，從感興趣到有樂趣，全民課堂等你來學。
這個系列中的課程內容首先從比特幣著手進行入門介紹，再延伸至區塊鏈的相關技術原理與發展趨勢，然後深入淺出地依次介紹在區塊鏈中應用的各類密碼學技術。歡迎大家訂閱本公眾號，持續進行學習。
【本課堂內容全部選編自PlatON首席密碼學家、武漢大學國家網路安全學院教授、博士生導師何德彪教授的《區塊鏈與密碼學》授課講義、教材及網際網路，版權歸屬其原作者所有，如有侵權請立即與我們聯絡，我們將及時處理。】
4.9
區塊鏈核心技術發展
區塊鏈目前處於高速發展階段，各種創新方案不斷湧現，區塊鏈的基礎理論和核心技術大致可以分為：
體系架構
可擴充套件性
智慧合約
區塊鏈的監管與審計
安全與隱私保護
與其它行業、領域的融合與協作
體系架構
2018年，中國信通院釋出的《區塊鏈白皮書（2018）》中給出了一種通用型的區塊鏈系統技術架構，將區塊鏈系統劃分為基礎設施、基礎元件、賬本、共識、智慧合約、介面、應用、操作運維和系統管理九部分。
其中，基礎設施層為上層提供物理資源和計算驅動，是區塊鏈系統的基礎支援；基礎元件層為區塊鏈系統網路提供通訊機制、資料庫和密碼庫。
賬本層負責交易的收集、打包成塊、合法性驗證以及將驗證透過的區塊上鍊；共識層負責協調保證全網各節點資料記錄一致性；智慧合約層負責將區塊鏈系統的業務邏輯以程式碼的形式實現、編譯並部署，完成既定規則的條件觸發和自動執行。
介面層主要用於完成功能模組的封裝，為應用層提供簡潔的呼叫方式；系統管理層負責對區塊鏈體系結構中其他部分進行管理；操作運維層負責區塊鏈系統的日常運維工作。
區塊鏈基礎架構圖
可擴充套件性
現有的公鏈效能遠遠沒有達到支撐起全數字化社會基礎設施的要求，鏈上儲存可擴充套件性需求日益迫切。
區塊鏈採用鏈式累加的方式對增長的資料進行管理，但儲存會隨著時間推移而不斷擴大，並沒有上限控制，導致執行全節點需要更多的儲存資源，提高了全節點的執行門檻，造成當前全節點數量減少，網路分散式程度降低；
同時，儲存受限於單節點的儲存瓶頸，上層應用業務資料膨脹將會帶來巨大 的運維成本，資料遷移也將變得十分複雜。
因此，鏈上儲存的潛在問題在今年逐漸引起行業重視，為了提高鏈上儲存可擴充套件性，湧現的解決方案包括第一種方案，即從單點儲存轉換為多點分散式儲存，將儲存與計算進行隔離，從而緩解節點壓力。
第二種方案則為了追求效能和儲存可擴充套件性，降低鏈上資料可追溯性效率，鏈動態維護最新狀態，而放棄維護不同鏈高度對應的狀態，從而方便鏈上資料裁剪，鏈上邏輯主要聚焦在事務性和一致性，有關查詢追溯的工作交由鏈外完成。總之，隨著區塊鏈技術的不斷髮展，鏈上儲存可擴充套件性需要加強研究，以便支撐業務資料爆發的場景。
區塊鏈可擴充套件性
智慧合約
目前智慧合約已被廣泛應用於數字身份、貿易金融、臨床試驗、供應鏈等等場景。但本身也有一些安全缺陷，例如資訊洩露、拒接服務、函式誤用等等。並且在目前，智慧合約自動強制執行法律有效性仍待商榷。
相比於傳統合約，智慧合約並沒有取代司法，它只是透過機器將“執行”的過程自動化、強制化地完成，減少締約雙方的監督成本。然而，基於區塊鏈的合約在真正的商業實踐中，仍舊面臨著較大的法律障礙。
關於智慧合約的隱私性問題。公有鏈的智慧合約通常會將合約程式碼及所執行的交易都會廣播到整個網路，所有節點均會公開可見。基於對隱私問題的擔憂，大量的商業場景中，智慧合約難以取代傳統法律合同。如果沒有強有力的隱私保護機制，智慧合約不適用於像對關鍵供應商付款、敏感交易等需高度保密的協議合約。
智慧合約
區塊鏈監管與審計
監管層面，國外從分析數字貨幣重點關注風險領域、建立相對完善有效的監管體系、採取基於掛牌許可的監管模式入手進行體系建設，我國則是從禁止數字貨幣的非法融資和炒作行為、推廣由央行控制的本國數字貨幣與規定區塊鏈資訊服務提供者監管義務等方向去全方位實行監管措施。
區塊鏈的可監管性
安全與隱私保護
隱私保護是區塊鏈商用的核心，隱私保護手段可以分為三類：
一是交易資訊的隱私保護，對交易的傳送者、交易接受者以及交易金額的隱私保護，有混幣、環簽名、機密交易（Confidential Transaction）和Mimblewimble方案等。
二是智慧合約的隱私保護，針對合約業務資料的保護方案，包含零知識證明、多方安全計算（MPC）、同態加密等。
三是鏈上資料的隱私保護，主要有賬本隔離、私有資料和資料加密授權訪問等解決方案。
區塊鏈的安全與隱私保護
與其他領域的融合協作
區塊鏈的應用截至目前可以說實現了從0到1的落地，即眾多行業和領域都完成了概念驗證和應用試點，但要實現1到100的應用，結合物聯網、人工智慧、5G 等其他前沿技術是必然趨勢，也是必要前提。
隨著被正式劃入新基建“國家隊”，區塊鏈正在迎來產業發展的新機遇。有研究認為，與產業網際網路一樣，與合作伙伴共創也是產業區塊鏈發展的最佳路徑。
區塊鏈+技術融合
從核心技術趨勢來看，密碼學、對等計算、安全、分散式系統和共識等詞語出現的頻率越來越高。不過可以看到的是，主要國家雖然加快佈局區塊鏈技術的研究和發展，但行業仍未形成統一的技術標準體系的現狀，仍會是區塊鏈之後面臨的問題。
技術需要時間迭代，我們相信區塊鏈技術蘊含著巨大的變革潛力，有望成為數字經濟資訊基礎設施的重要元件，從而改變諸多行業的發展圖景。
區塊鏈的核心技術發展趨勢就講到這裡啦，下一節課我們將進入全新單元學習，敬請期待！
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參考資料：
中國資訊通訊研究院，《區塊鏈白皮書2019年》
