陳純院士：區塊鏈有哪些關鍵技術，面臨哪些挑戰
來源：網信軍民融合、軍民融合科技創新資訊平臺
導讀：據新華社報道，中共中央政治局10月24日下午就區塊鏈技術發展現狀和趨勢進行第十八次集體學習。浙江大學教授、中國工程院院士陳純就這個問題作了講解，並談了意見和建議。在不久前的10月13日，在2019 CCF區塊鏈技術大會上，陳純院士就作了題爲《聯盟區塊鏈關鍵技術與區塊鏈的監管挑戰》的主題演講，對區塊鏈的關鍵技術和麪臨的挑戰進行了詳細講解。以下爲演講全文：
今天很榮幸，也很高興來咱們這次大會。我的報告題目是《聯盟區塊鏈關鍵技術與區塊鏈的監管挑戰》。剛剛前面說今年是比較差的年頭，去年特別差，其實我覺得也不是這樣，區塊鏈正迎來發展春風，比如我國「十三五規劃」已經將區塊鏈、量子通信、人工智能等都作爲重大項目進行；2019年2月18日《人民日報》頭版提到區塊鏈是「新一代的信息技術」。
區塊鏈的簡介，這裏我簡單跟大家分享一下。簡介是傳統系統跟區塊鏈系統有幾個特點，傳統系統有互相對賬、中心、篡改數據等特點，這恰恰是與區塊鏈系統相反的。關於區塊鏈的核心價值，這裏有很多專家我就不多說了，它有提升多中心的協作效率、去中介，提升多方信任、數據不可篡改，可追溯，可審計等等。
區塊鏈技術研究熱點中國和國際上稍微有點區別，中國主要的研究熱點是集中於聯盟區塊鏈的關鍵技術，同時我覺得區塊鏈的監管技術也是非常重要的。爲什麼說區塊鏈的監管技術非常重要呢？有一句話講得好，就像交通一樣，當警察沒有站好，車子開不快，交通次序也不會太好。我這裏主要想談談聯盟區塊鏈的關鍵技術。
一、聯盟區塊鏈的4大關鍵技術
首先聯盟區塊鏈高性能這件事是非常重要。
當你有了聯盟鏈，公鏈方面以太坊每秒幾十筆，這個點是不夠的。
大規模應用上來的話，現在國內最好的聯盟鏈可以做到上萬個點，每秒幾千到上萬的性能。
大規模的節點，或者大數據量的情況下性能會急劇下降，這也是大家覺得區塊鏈浪費和性能不行的缺點。
聯盟高性能關鍵技術需要在各個方面進行技術突破，包括高性能的共識算法、包括高效智能合約引擎，也包括新型的共識機制，希望能夠提高共識效率與安全性，當然主要是爲了要支撐大規模各種網絡結構的主網。
還有一個研究熱點軟硬件協同優化，這也是非常重要，就像AI一樣，沒有芯片AI就很麻煩。
第二個關鍵技術是區塊鏈安全隱私關鍵技術。
在中國要用首先要全面支持我國加密算法和標準，這肯定沒問題。
商業應用需要平臺業務數據隱私保護，可以通過命名空間的方式在物理層面進行業務數據的分離，這值得研究。
還更細粒度的隱私交易機制，實現交易可驗證但是不可見。
還有基於可信執行環境等技術實現節點密鑰管理和數據加密存儲，基於默克爾DAG等數據組織技術，防止文件被篡改。
聯盟鏈第二個關鍵技術安全隱私也是非常重要的。
第三個關鍵技術就是高可用性的關鍵技術。
這裏有一個動態成員的准入機制，以及節點失效後的快速恢復機制，這在分佈式系統裏都會碰到，這也非常重要，不能整個系統停下來加節點，應該是可以實時動態的。
某一個節點出問題，我要刪除的話，不能停下來刪除，系統不能停。
還有去中心化聯盟自治的管理機制，如何來做這個事情？
是通過多方提案投票表決方法還是別的方法，這些都要有機制。
有人會懷疑，聯盟鏈是不是真正能做到管理的公平機制，公鏈大家不會懷疑，但是聯盟鏈是多中心化是不是會懷疑，這也非常重要。
還有高效的熱備切換機制，這也是聯盟鏈以後的關鍵技術，也是非常重要的。
第四個關鍵技術是高可擴展的關鍵技術。
一個是編程可擴展，我們說支持多種編程語言的使用。
當然越普通的編程語言越好，這樣大家就會用得很方便。
第二個是存儲方式可擴展，能不能支持多類型、多組織形式的數據可信存儲。
第三是支持預言機提供可信外部數據源服務。
第四是支持跨鏈，實現同構鏈與異構鏈的跨鏈協同，這也非常重要。
這裏有一個比較，我特意提出Hyperchain，在聯盟鏈技術性能方面，我們國內也是做得比較好。
舉例來說，像Hyperchain現在所有性能比較都是優越的，就是好今年與國外各種平臺的比較。
二、鏈上鍊下數據協同技術是聯盟鏈發展的重要方向
聯盟鏈產業化應用在國內也是可以，在金融行業、法律領域、醫療領域、能源領域、娛樂領域、公證領域等等，我想講的是什麼呢？
雖然感覺今年區塊鏈有所降溫，但其實我們國家在聯盟鏈的應用今年以來還是有很多，這些應用不僅僅是金融領域，這與國外區塊鏈應用還是有點區別。
西方區塊鏈的發展基本上是基於金融創新帶動別的行業創新，而中國除了金融創新外，更重要的是在各個行業的應用，而且現在國內有好幾家聯盟鏈平臺，也足以支撐現在的一些應用。
我前面講到性能能做到上萬個節點，當然這是很極端的情況下，而且可以做到每秒上萬個的頻率。
最近有一個例子也是非常好，政務方面的公積金，住建部和中國建設銀行做了公積金的管理，全國491個城市的公積金，等於491個節點現在連在一起，不管什麼城市的公積金，不管公積金所管轄的每個人，可以異地很方便的操作。
這個如果不用區塊鏈以前無法想象，你要麼把數據全部集中在一起，要麼就是各自的，我覺得這是很好的應用。
聯盟區塊鏈除了四個關鍵技術需要大家研究，還有鏈上鍊下數據協同的技術，這也是下一階段的發展方向。
左邊是CAP定理，就是一致性、可用性、分區容忍性，原來我做這方面，分佈式的高性能的實時的計算，特別強調可用性、分區容忍性。
但是無論如何每個系統都是在三個點取一個平衡，如果強調一致性，那可能對可用性和分區容忍性會差一點，所以不同的應用就會特別關注。
區塊鏈也有所謂不可能三角模型對應過來，它是去中心化、可擴展、安全。
同樣的完全去中心化的話對安全性要求難度更大，就是一個三角的點。
所以我們就說傳統信息系統與區塊鏈系統都有一定的侷限性。
一方面，區塊鏈系統需要通過鏈下系統擴展計算和存儲能力。
另一方面，現有系統鏈下需要與區塊鏈對接以解決信息孤島、防篡改等問題。
現在如果作爲大規模應用的話，我覺得最重要應該解決鏈上鍊下的問題，所謂的鏈上就是區塊鏈，鏈下就是所有傳統的信息系統。
我們怎麼樣把區塊鏈系統嵌入到現在傳統系統裏來解決它的一些問題，或者反過來用我們的區塊鏈系統把傳統的信息系統放出來。
就像剛纔講的公積金項目，它是點對點的491個點完全是區塊鏈系統，而下面公積金系統又是傳統的網絡應用系統，是這麼構起來，區塊鏈在上面，下面有其他，反過來也可以把區塊鏈系統嵌入傳統系統，鏈上鍊下數據協同需求可能會特別重要。
要求鏈上鍊下數據，如果能夠協同就能確保關聯性和一致性，這個非常重要。
大家可以查詢文獻，目前國內外對鏈上鍊下數據協同的技術纔剛剛起步，也有一些協同研究，包括側鏈和狀態通道，爲了提高性能和計算能力。
這有點像雲計算和邊緣計算。
現在數據是算好，起碼區塊鏈上要給別的數據留下通道。
跨鏈技術，爲了增加鏈與鏈之間互操作性和可擴展性。
鏈下計算，提高數據的隱私保護能力。
這也是非常重要的，鏈上鍊下連接不能光考慮鏈上，鏈下系統如何對接，數據隱私保護也要對接。
還有鏈下存儲也是一樣，原來系統存儲怎樣，這些都應該作爲研究。
三、鏈上鍊下數據協同技術的4大發展方向
它的發展方向，標準的、融合區塊鏈鏈上和鏈下數據協同的模型框架，目前需要研究以下技術點：
1.大規模高性能點對點網絡。
圍繞區塊鏈應用，原來大規模點對點的網絡，這個纔是最重要，因爲區塊鏈本來就是點對點傳輸的。
如果說網絡技術沒有突破，區塊鏈系統性能是很難提升。
2.模塊化安全密碼學協議。
本來區塊鏈就是分佈式加上密碼。
安全密碼學協議模塊化，區塊鏈子系統嵌入不同的，模塊化安全密碼學協議也是研究方面。
3. 高性能可編程計算引擎。
我們希望用戶不同的智能合約用不同的編程語言來編，既然用不同的編程語言，那你就需要高性能可編程計算引擎。
4. 可定義的數據分發協議。
這些都應該是鏈上鍊下數據協同的發展方向。
目前來說也是不錯的，我們有過一箇中間實驗，現在基本上可以提供國產、自主、可控，完善的中國國米密算法支持，提供系統的鏈上鍊下協同服務技術棧，不能說有了一個標準框架，慢慢提供很多技術服務棧，已上線服務包括：
大規模可信存儲、集羣節點數量可達數萬節點。
在中國移動做過實驗。
我們的團隊希望在現有技術下，能不能在數量上，曾經做過數萬節點，也有支持智能合約跨鏈互操作的通用跨鏈服務。
「數據可用不可見」數據共享都已經初步實現，但是無論如何現在技術還遠遠不夠。
我覺得還是有很長的路要走，所以區塊鏈的技術我覺得僅僅是開始，不僅是每個單點技術，還有整個系統。
四、區塊鏈的監管技術
最後我想談談區塊鏈監管，區塊鏈的監管技術是非常重要的，就像我前面講到的，尤其是中國大規模應用上，區塊鏈項目上了以後，你沒有好的監管，誰都不敢冒這個風險。
有一句話就說「沒有一個好的監管，就像馬路上沒有站上一個交警，或者說沒有紅綠燈。
」你覺得自己最好不要警察，最好不要紅綠燈，車子可以開得很快，事實上是不行的。
監管技術的重要性大家都知道，有一個「北大嶽昕」事件被寫入以太坊，也不能篡改，怎麼辦呢？
有人把數據搞下來到處發。
公有鏈已經成爲新媒體的傳播媒介，因爲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。
我記得有人算過，在「北大嶽昕」把幾條消息放在以太坊，好像才花了0.17美元的價格，具體是不是價格我想起來，但是非常便宜的價格。
利用區塊鏈去傳播有害信息、網絡謠言和煽動性、攻擊性信息，會給區塊鏈技術的產業佈局和發展帶來不利影響，會影響我們，這也是非常重要的。
本身公鏈會給監管部門帶來很大的挑戰。
任何一個好的技術或者工具都需要被正確予以使用，才能發揮最大的價值，這就對區塊鏈監管提出了更高的要求。
我們除了研究區塊鏈技術本身外，也許我們需要真正有一個很好的方向。
我們來研究區塊鏈如何監管，所謂的安全，區塊鏈的安全最重要是區塊鏈系統的安全，防攻擊等，除此以外，區塊鏈的內容，公有鏈已經成爲傳播媒介，別的有沒有可能呢？
類似於「北大嶽昕」的意識形態、內容監管也是需要，是不是可以利用我們的技術呢。
2019年網信辦去了《區塊鏈信息服務管理規定》，我們學習了這個規定，以及跟網信辦交流感覺到區塊鏈發展有兩方面，一是國內大規模應用要用區塊鏈賦能經濟建設，主要是用聯盟鏈，它的監管相對可控，它對安全的挑戰等都比較好。
但是我們也應該支持公鏈技術的發展，參與國際競爭，這也是非常重要的。
目前雖然區塊鏈監管已經初見成效，今年已經公佈了第一批197個區塊鏈信息服務備案編號，但是監管的道路還是非常長，目前區塊鏈監管技術發展趨勢有以下幾點：
1. 區塊鏈節點的追蹤與可視化。
2. 聯盟鏈穿透式監管技術。
3. 公鏈主動發現與探測技術。
4. 以鏈治鏈的體系結構及標準。
只有提供了技術的解決方案，而且相對可靠，無非是程度差一點，只有這樣才能在實際應用中才有可能上區塊鏈這個技術，區塊鏈監管這個事非常重要。
我們需要在座教授要研究一下，爲監管部門提供一些可監管的解決方案，這個技術應該是非常重要的。
五、小結
最後小結一下，根據我們目前中國的區塊鏈發展，包括對比國際，中國區塊鏈聯盟鏈還有很多事情要做，聯盟鏈底層平臺核心是三大部分，都應該在這上面做研究，一是高性能。
隨着高頻應用，隨着節點數增長是非常重要。
二是可用性。
可用性就是交互，你的編程方便，可以動態熱備份，隨意插入、刪除。
三是安全隱私。
這裏包括密碼編碼，包括物理隔離等等技術。
鏈上鍊下數據協同技術是未來發展的重要方向，只有這樣我們才能賦能各個行業，工業、農業等等，現在系統都在，如何有機結合起來，數據協同技術應該是非常重要的。
這還涉及到區塊鏈技術怎麼樣結合大數據、人工智能、5G技術，都需要有數據協同技術。
我們也要研究區塊鏈的監管技術，這應該是區塊鏈健康和可持續發展的關鍵之一。
謝謝大家！
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