以
比特幣為代表的可編程貨幣的出現讓
區塊鏈技術走進大眾視野，隨后，以
以太坊為代表的智能合約平臺的問世設置了
區塊鏈技術商用的起點，基于區塊鏈底層平臺的去中心化應用日漸豐富，大批開發者涌入并積極布局。
但與此同時，現有的區塊鏈技術尚無法支撐大規模商業應用的搭建，為數不多的幾個區塊鏈平臺在可擴展性、隱私性與互操作性上不斷暴露出種種問題，迫使更多新項目和開發者持續探尋區塊鏈技術邊界及新型技術方案。
歸根結底，推動區塊鏈行業發展的基石始終是底層技術，未來，整個行業的存續、發展和裂變也將持續依托區塊鏈技術的演進和革新。
本報告將分析總結當前區塊鏈行業研究緊迫性和熱度最高的三大技術趨勢，并對圍繞這三大技術趨勢和10+技術方向的60+個
區塊鏈項目進行剖析，對比呈現這些項目的設計方案及開發進展，試圖對當前區塊鏈行業的技術進展與發展現狀做較全面、系統地分析梳理。
我們向往公鏈開放網絡提供的不間斷的全球性服務，但現有的區塊鏈技術架構難以支撐大規模商業應用的搭建，根據對區塊鏈行業發展歷史及現狀的綜合分析，小蔥認為，限制區塊鏈規模化應用的技術掣肘主要在三大塊：可擴展性、互操作性以及隱私性。
可擴展性不足限制了單個區塊鏈平臺的實用性能，互操作性不足導致各區塊鏈之間成為價值“孤島”，價值互聯互通難以落到實處，而隱私保護性上的不足又給開放透明的區塊鏈網絡投入商用埋下了諸多安全隱患。因此，市場迫切需要新的解決方案來突破上述技術瓶頸和應用局限，構建起真正安全、可靠、實用的區塊鏈價值網絡。
可擴展性
安全性、去中心化和可擴展性是區塊鏈領域由來已久的“三元悖論”。全網廣播、存儲、驗證和競爭記賬的早期設計是出于區塊鏈的安全性和去中心化的考量，但這也使得全網整體性能受限于單一節點的處理性能，且加入的節點越多，通信復雜程度越高，可擴展性嚴重不足。
現有區塊鏈平臺在交易吞吐量及延遲率上都與傳統中心化交易平臺Visa（2.4萬TPS）和支付寶（峰值30+萬TPS）存在天壤之別。而交易吞吐量與延遲率是商業應用落地的關鍵，因此可擴展性的提升是區塊鏈技術走向互聯網規模必經的第一道大關，也是當下一大重要研究方向。
圍繞區塊鏈可擴展性的難題，區塊鏈開發者們提出了分片、DAG、狀態通道、側鏈等多種解決方案，總體來看，其實是從Layer1和layer2兩個技術層面展開的改良與創新。
1、區塊鏈底層（Layer1）基礎設施的創新
通過改良或革新區塊鏈底層以提升可擴展性的技術方案主要包括：革新共識機制，引入分片設計，以及新的分布式賬本底層（如DAG）的開發。
共識機制的創新
由于最初的POW（工作量證明）機制存在效率低下、資源浪費等弊端，區塊鏈開發者先后發展出POS（權益證明）、DPOS（代理權益證明）以及BFT類（拜占庭容錯）等共識機制，試圖提升節點驗證效率。不過就實際效果來看，Bitshares、Steemit、EOS、TRON、NEO等區塊鏈平臺引入新型共識機制后，對區塊鏈整體性能有所提升，但仍然難以滿足大規模商用需求。
分片設計的引入
區塊鏈項目將“分而治之”的理念引入區塊鏈架構設計，把區塊鏈劃分成多個獨立片區，通過交易的并發運行（交易分片）或存儲數據的分流（存儲分片）設計實現區塊鏈擴容。典型的項目有以太坊2.0正在做的Sharding，Zilliqa、Emotiq、Quarkchain等，也是時下話題熱度較高的擴容技術方案之一。
DAG賬本的探索
區塊鏈本質上是一種分布式賬本技術，但分布式賬本技術并不等同于區塊鏈。由于當前區塊鏈技術面臨著安全、去中心化及可擴展性上的三難抉擇，以IOTA、ByteBall、Nano、TrustNote、Hycon等為代表的一批項目，試圖通過區塊鏈以外的技術來搭建分布式賬本底層，以此突破可擴展性的瓶頸。
2、區塊鏈上層（Layer2）擴容方案的設計。
重建區塊鏈底層架構的擴容方案大多成本高、周期長、技術復雜，且與現有基礎公鏈存在兼容性問題，因此不少開發團隊主張直接基于現有公鏈設施做改良，在Layer2上解決擴容問題。正如以太坊創始人Vitalik所言“隨著區塊鏈變得越來越成熟，基礎層網絡必然趨于穩定，而第二層（layer 2）網絡將承擔越來越多的持續創新和改變負擔”。
Layer2擴容方案的基本思路是主鏈（Layer1）不動，但將大部分鏈上交易轉移到共識范圍更小但性能更好的上層協議中，并保證上層協議的參與者始終能在出現爭議時退回主鏈進行公決，由此來減輕主鏈負擔，同時保證整體安全性。
主要有側鏈和狀態通道兩類解決方案，近期熱度較高的比特幣閃電網絡，以太坊Plasma、雷電網絡和小蟻的Trinity，以及Loom network等都屬于第二層擴容方案。
互操作性
互操作性（Interoperability ），是指不同計算機系統、網絡以及操作系統和應用程序一起工作并共享信息的能力。
區塊鏈的互操作性，則是指各個區塊鏈之間的互通性。單條區塊鏈性能局限影響區塊鏈規模化落地，而各個鏈之間的互操作性障礙也極大限制了區塊鏈的應用空間。
2018年的主賽道是基礎公鏈，全行業曾對Cardano、AE、Ethereum、Bitshares等公鏈寄予厚望，但這些“區塊鏈3.0”項目要么進展緩慢，要么效果沒能達到公眾預期，EOS、TRX等新晉公鏈平臺雖然吸引了不少應用入駐，但終究還是難憑一己之力扮演區塊鏈的“底層高速公路”。
此外，當前這些新老公鏈項目技術架構各異，生態各自發展，大多只能和自己生態內部應用低成本交互，無法實現和其他
區塊鏈生態的高效溝通，公鏈與大量的
聯盟鏈、私有鏈中的資產也都無法自由轉移，價值孤島問題凸顯。
從技術上看，區塊鏈是去中心化數據庫和分布式賬本，而從商業層面看，區塊鏈是價值網絡，該網絡接入的有效節點越多、分布越廣，可能產生的價值疊加會越大。而區塊鏈要想真正實現價值互聯，并被大規模應用，就必須像互聯網那樣容納多樣性，在不同區塊鏈之間進行銜接和拓展，因此，跨鏈技術發展成為當下區塊鏈討論的風口。
以Polkadot、Cosmos、ArcBlock、Wanchain、Aion、Zipper等為代表的區塊鏈項目紛紛嘗試解決跨鏈資產轉換、原子交換、信息協同、跨鏈讀取和驗證等難題。
數據隱私性
區塊鏈系統中，所有交互信息和過程上鏈，全網數據公開、透明、可追蹤，各個節點皆能獲取系統賬本，這無疑給用戶隱私或商業信息泄露帶來極大風險隱患，若不在前期做好保護方案，將帶來不可磨滅的負面影響。因此，隱私保護也是區塊鏈落地推廣過程中首當其沖要考慮的問題。
早期的數字賬本非常容易追蹤，以比特幣為代表的
數字貨幣也很難實現像現金一樣的匿名性，個人或實體之間的金錢交換過程變得透明和易被掌控。
因此，如何在保障用戶隱私（隱匿交易信息）的情況下實現區塊鏈的可追溯、可驗證等特性，成為密碼學研究的熱門領域，區塊鏈開發者們提出零知識證明（Zero-Knowledge Proof）、環簽名（Ring Signature）、隱匿地址（Stealth Address）以及混幣等多種技術方案試圖提升區塊鏈的隱私性。
其實，區塊鏈領域對數據隱私的需求及追捧熱度似乎由來已久，影響力較大的有Monero、ZCash、Komodo、Dash、Verge等早期老牌項目，而2019年新興的基于Mimblewimble協議的隱私幣項目Grin和Beam的入局又為隱私幣項目的爆發加了一把火。無論哪個數字貨幣想要真正實現的互通和普及，隱私保護和匿名特性都是其繞不開的技術難點。
如果說，比特幣的問世是區塊鏈和數字貨幣概念的一次爆發，以太坊智能合約平臺的問世是數字貨幣應用的一次爆發，那么如今，無數的區塊鏈項目方正在為
區塊鏈應用的落地爆發積蓄力量。
當然，區塊鏈從“底層技術時代”走向“產品時代”的路子并不容易。迄今為止，還沒有哪個區塊鏈平臺真正扛起“區塊鏈底層高速公路”的大旗，但在這條技術實驗的路上也涌現了越來越多的開發者團隊，他們在研究和總結過往經驗的基礎上，試圖從不同的技術角度推動當前區塊鏈基礎設施的功能性和實用性的升級和突破，如前所述，本報告的第一章提出，可擴展性、跨鏈互通性和數據隱私性是當前區塊鏈領域迫切性和熱度最高的三大技術發展趨勢。
在此基礎上，我們還梳理出了圍繞這三大技術趨勢展開研究的主要區塊鏈項目，并在后面的第二、三、四章分別闡述各類技術趨勢相對應的技術解決方案和區塊鏈項目，對比分析各項目在技術方向、方案設計、實現機制與發展路徑上的異同，以期讓讀者對區塊鏈領域最新的技術進展以及未來可期的成果有較全面的把控。
本文摘選：2019年區塊鏈技術趨勢分析與展望藍皮書
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