巴比特專欄 | 互鏈網——重新定義區塊鏈_區塊鏈

2019年10月24日，政府明確指出區塊鏈是中國的重要科技突破口。但是，到底什么區塊鏈才能成為中國科技的突破口？開發或是使用超級賬本會是中國科技突破口？還是開發或是使用比特幣？或是還是開發或是使用以太坊？不，這些不會是中國科技的突破口。一他們不是中國所創的，二他們都是舊的技術，在互聯網時代如果有3年的歷史，就有可能是舊技術。

其次，從區塊鏈的架構歷史方向來看，筆者過去多次預測未來的區塊鏈會有巨大的變化，如果大家有興趣可以看一下在2018年1月在北京演講的視頻。筆者為什么這樣預測？這有下面觀點出發：

從應用出發，區塊鏈的應用會決定區塊鏈的設計方向。比特幣、以太坊都是逃避監管的數字代幣，到2014年12月英國央行研究區塊鏈技術后發現區塊鏈技術是可以支持數字法幣的，但是現在的區塊鏈系統并不支持監管，因為這些鏈數據結構還有一些問題。不支持監管的區塊鏈系統設很難用來支持數字法幣。所以預測以后支持監管的區塊鏈架構會和逃避監管的區塊鏈鏈架構會大不相同。

從系統設計原則出發：區塊鏈系統設計原則現在越來越清楚，不同應用場景可開發出不同區塊鏈設計。

從歷史重大事件出發：過去10個月發生幾次歷史大事，改變了區塊鏈的歷史。具體的改變是從設計逃避監管的區塊鏈到擁抱和支持監管的區塊鏈。

區塊鏈成為基礎設施：在過去，多認為區塊鏈不會改變現在系統架構因為大多把區塊鏈當作應用。但是現在越來越多人認為區塊鏈不只是應用，而且是基礎設施。2020年區塊鏈也列在中國新基建的計劃中，代表區塊鏈是未來中國的基礎設施。我們如果把區塊鏈當做是一個基礎設施，區塊鏈就會影響到操作系統、數控、網絡、存儲。

筆者在2018年就寫過區塊鏈中國夢，第一個夢就提到互鏈網，由于系統結構改變，可以帶動中國科技發展。在2019年10月24號，區塊鏈也被認定是中國科技的重要突破口，帶領中國科技發展，區塊鏈的使命大不相同。

?區塊鏈中國夢：帶領中國科技發展

1.區塊鏈架構歷史

現在看區塊鏈結構歷史，區塊鏈在2008年出現，當時比特幣使用UTXO賬本模型，全網記賬，但是使用P2P網絡協議來逃避監管。

后來以太坊出現，改用余額賬本，加了智能合約機制，前面這兩項都是重大突破。但是以太坊還是使用P2P網絡協議仍然在逃避監管。

在2016年筆者提出放棄P2P網絡協議，并且提出熊貓模型，就是在區塊鏈系統將數據與軟件分開，這樣系統就可以有擴展性，也可以保護隱私，在架構上解決區塊鏈難擴展難保護隱私的問題，這樣的鏈也不逃避監管。

數據：5月和6月交易所流出BTC和ETH總額超60億美元:金色財經報道，Glassnode數據顯示，自5月份開始加密貨幣交易所的BTC和ETH資金外流呈顯著上升趨勢，截至6月27日，已有價值約62億美元的BTC和ETH流出交易所。此外，過去一個月內穩定幣的交易所流入并沒有出現明顯增加，但BTC和ETH的高流出意味著交易所購買力指標（交易所上各種穩定幣供應量的30天變化，減去以美元計價的BTC和ETH交易流的30天變動來計算）開始激增，目前水平已與2022年12月中旬相當。分析認為，穩定幣購買力的飆升可能會對市場產生重大影響，如果這一趨勢持續下去，可能會在加密貨幣市場引發新一輪購買活動，加劇價格波動。（cryptoslate）[2023/7/1 22:12:12]

2017年加拿大央行做了世界第一個數字法幣的大型實驗，發現區塊鏈系統還有包括一些特別為銀行設計的區塊鏈系統大有問題。所以加拿大央行認為現在的區塊鏈監管，不可靠，不安全，而且難監管。這對區塊鏈界一個大警鐘，因為一般人認為區塊鏈是安全可靠的。

2017年5月筆者在貴陽數博會就提出互鏈網會重構互聯網，從底層到應用系統架構都會改變。

2018年美國期貨商品交易所委員會CFTC，提出智能合約兩大應用是金融交易與監管。傳統區塊鏈應用都是逃避監管，現在美國監管單位反而認為這是監管利器，也是合規金融交易工具，這真是180度的思想改變。

2018年12月筆者在北京會議上提出區塊鏈應該設計成“可監管的區塊鏈”。這個可監管的區塊鏈設計，跟逃避監管的架構會有不同的架構。

2019年出現了Libra穩定幣白皮書，還有英國的Fnality穩定幣白皮書，Fnality是做批發數字法幣，當時就有美元、歐元、英鎊、加拿大幣、日元5個法幣加入。這兩個項目都使用數據與軟件分離的系統架構，也是原來和2016年提出的項目模型架構一致。所以，2019年區塊鏈架構出現了一個重要分水嶺。

在2020年3月英國央行出報告，提出三個智能合約架構，并提到這些智能合約由央行開發、央行運行、央行監管，這與2013年以太坊提出的智能合約運行和監管方式完全相反。其意思就是是智能合約不可以隨便開發，不可以隨便運行，也不可以逃離監管。而且英國央行提出智能合約框架也跟以太坊架構不同。

2020年3月中國互鏈網白皮書提出整個計算機系統架構會改變。

2020年4月Libra2.0白皮書出現，正式提出放棄公鏈路線，走向完全合規化路線。這又是一個重大分水嶺，無論是穩定幣或者是數字法幣，都開始走合規化的道路。

下面是區塊鏈架構歷史圖。我們可以看到2008年到2013年最重要的突破是余額記賬；2016年區塊鏈數據與算法分開；2017年最重要的貢獻提出互鏈網新型網絡架構；2018年是可監管的鏈概念出現；2019年證實在區塊鏈系統內數據與算法應該分離，互鏈網網絡協議也出現了；2020年新型的智能合約平臺出現，可監管的區塊鏈系統架構也出現了。

Euler黑客將1000 ETH轉入Tornado Cash:金色財經報道，據PeckShield數據顯示，Euler Labs黑客已將1000 ETH轉入到混合器Tornado Cash，據悉這筆交易是通過中間地址“0xc66d…c9a”處理的。[2023/3/16 13:07:32]

從現在來看，無論是網絡，操作系統，存儲，應用，智能合約它的架構都會因為區塊鏈的出現跟以前不一樣。

比如，下面是國外公司ContractVault提出的一個智能合約系統，上面合約上不但是有參與者、銀行金融機構、還有監管單位。這樣一來，這些單位都可以在同時間看到同樣的信息。在這新架構上，還包含智能合約組的概念，后面還會談到。

區塊鏈和監管單位連接，Contract?Vault的例子

2.區塊鏈兩大應用

這是根據美國商品期貨交易委員會CFTC，兩大應用是金融交易和監管：

金融交易：在金融交易上，可以使用在衍生品交易、貿易清算、供應鏈、貿易融資、保險、數據保留、遠期合同。事實上，CFTC就是美國監管單位負責監管衍生品交易。

其次，CFTC還提出了智能合約組的概念，每個智能合約都只做簡單的工作，就是完成部分交易的功能，而不是完成整個交易。大部分的智能合約都從事標準化的功能，部分而且短暫的交易作業。這些都是軟件工程技術，而且會對金融系統架構和監管產生巨大影響。由于智能合約標準化，在金融交易和監管上都可以全面標準化，大大減少不同系統會有不同合規或是安全屬性。而又因為這些智能合約只是完成部分功能，每個金融系統還可以有個性化的定制，不同金融系統可以開發出來，而又有相同的合規性。這也是皋陶模型采用的路線。

監管：CFTC提出第二個最有用的應用是監管，就是驗證客戶來保障交易正常執行以及確保賬本記錄的準確性，完成實施監管報告。當然，這些監管機制也是標準化的作業。

17個月后，2020年3月英國央行也提出類似概念，就是使用智能合約來做交易和監管。同時，英國央行提出了三個智能合模型。第一個模型是傳統的模型，智能合約在鏈上，但并不符合現代的金融系統，現代系統就是賬本系統和交易分開。比特幣和以太坊難擴展就是因為違反這個原則。

阿聯酋部長：加密貨幣未來將在阿拉伯聯合酋長國的全球貿易中發揮重要作用:金色財經報道，阿聯酋部長表示，加密貨幣未來將在阿拉伯聯合酋長國的全球貿易中發揮重要作用。

阿聯酋部長Thani bin Ahmed Al-Zeyoudi暗示將在2023年將加密貨幣納入國家貿易伙伴關系和政策。Al-Zeyoudi出席在瑞士達沃斯舉行的2023年世界經濟論壇，強調了全球治理對加密貨幣和公司的重要性。

Al-Zeyoudi進一步聲稱，“當阿聯酋為加密貨幣創建監管框架時，重點將放在使海灣國家對加密貨幣友好并具有標準安全性。我們開始吸引一些公司到該國，目的是共同建立所需的正確治理和法律體系。”[2023/1/23 11:27:12]

第二個模型，類似于中國的熊貓模型，將智能合約和核心賬本分開，兩個并行來做。事實上，2019年Libra也在做相同的事情，將數據和軟件分開。

第三個模型是智能合約直接與客戶交互，同時直接做監管。根據這三個模型，我們提出了三駕馬車模型，將這3個模型都融合在一起，一些智能合約在賬本里面只負責管理和維護賬本系統，一些智能合約是并行的做負責交易作業，在外面還有一套智能合約和客戶交互和監管客戶。所以是三套智能合約一起合作，各做各的功能，這樣可以達到監管性和擴展性。在這三駕馬車模型，賬本系統、交易系統、客戶交互系統都可以獨立擴展而不被其他系統影響到。

由上面可以看出，現在的智能合約架構已經和傳統的以太坊智能合約結構大不相同了。原來的區塊鏈和智能合約架構，被哈佛大學認為是地下經濟活動的媒介和工具，到今天區塊鏈使用在合法合規金融市場交易和監管上，從逃避監管到使用區塊鏈來監管，這改變大。而這寫概念由美國和英國監管單位提出來的。在這轉變流程，區塊鏈的系統結構也被改變了，甚至區塊鏈基本定義也改變了。

3.區塊鏈新定義

傳統區塊鏈系統就是塊子鏈、多節點、拜占庭將軍協議、智能合約。還有一些人會把P2P網絡協議放在區塊鏈定義中，這是不對的，如果將P2P協議放進區塊鏈定義中，所有區塊鏈都是逃避監管的。下面我們看一下新的區塊鏈定義。

個人理財名人Ramsey：投資者不應將資金投入加密貨幣:金色財經報道，美國個人理財名人Dave Ramsey對FTX的崩潰發表了看法。“我告訴過你了，”他反復說道，重申了他長期以來的建議，即投資者不應將資金投入加密貨幣。

Dave Ramsey是長期的比特幣和加密貨幣懷疑論者，Ramsey在2020年12月稱BTC為“有趣的錢”。他還表示懷疑比特幣是否可以兌現，并建議投資者立刻出售他們的代幣。[2022/11/21 7:50:13]

3.1新組成系統

新的區塊鏈系統的定義是區塊鏈+智能合約+預言機。

區塊鏈控制數據，使數據不能篡改，維持數據保持一致性。

智能合約控制應用流程，智能合約控制的應用流程是一個標準化的應用，是微服務化的應用，標準化、微服務化的智能合約是一種監管形的智能合約。這樣，數據控制在區塊鏈上，流程控制在智能合約上，數據來自區塊鏈而又回到區塊鏈。

預言機是與外界接觸專門搜集資料，控制外面的接口。上面英國央行用智能合約與外面的智能合約對接，有的是用智能合約直接跟外面對接，有的是用預言機直接跟外面對接。預言機本身可以使用區塊鏈，也可以使用智能合約，也可以使用人工智能，也可以使用物聯網，還有其他技術。

這樣的系統才是完整的系統，能夠實現金融交易和監管。

這種新型的系統可以參考美國的雅閣項目(AccordProject)，該系統是有法律效力的智能合約系統，還包括預言機在內。在《智能合約：重構社會契約》可以查閱更詳細的信息。

雅閣項目有預言機

3.2特性不同

傳統區塊鏈特性是數據不能篡改，可以檢驗說謊，分布式架構。主要問題是高性能、擴展性。但是新區塊鏈屬性類似，但不一樣。新區塊鏈系統，仍然保持傳統數據不能篡改性，可以檢驗說謊，和分布式架構。但是因為新型區塊鏈應用不同，其他特性不是一樣。

CTFC認為區塊鏈最大的功能是支持交易，所以區塊鏈第一件特性就是能夠做交易，就是交易性。

第2個重要特性再來就是監管性，在合規市場，區塊鏈系統必須可以被監管，這包括交交易前監管，交易中也監管，交易后再監管，全程都被監管。

再來是可靠性，安全性，高性能，和擴展性，這些是跟傳統一樣。

什么是交易性？我們曉得區塊鏈里面有共識，共識就是有一致性，但是一致性病不代表可交易性。傳統數據庫是中心化的系統，但是有多并行的進程，多個“讀”跟“寫”操作同時間進行，但是事務處理會使這樣并行的“讀”和“寫”等于一個串行交易序列，而且結果一致。這是說可以有一個串行交易序列，跟這些并行的讀和寫流程得到同樣的結果，這樣的交易就是完備的，不會出現因為多進程使系統執行得到不同交易結果。這是金融交易系統需要的。

吉利新公司經營范圍含區塊鏈技術相關軟件和服務:金色財經報道，企查查APP顯示，5月13日，杭州競界數字科技有限公司成立，法定代表人為吳勃，注冊資本100萬元人民幣。

經營范圍包含：區塊鏈技術相關軟件和服務；數字文化創意軟件開發；文藝創作；體育賽事策劃等。企查查股權穿透顯示，該公司由吉利關聯公司杭州銘美企業管理合伙企業（有限合伙）等共同持股，疑似實際控制人為李書福。?[2022/5/16 3:18:21]

但是到了分布式數據庫的時候，分布式一致性協議并不維持這交易特性，只是維持數據一致性。例如兩倫協議投票機制，投票的目的只擔保數據一致性，并不擔保交易可以等于一個串行交易序列。傳統分布式一致性協議是在參與節點互相信任的環境下進行。

后來有拜占庭將軍協議，三倫投票，也是數據一致性協議，可是參與方不需要互相信任。拜占庭將軍協議比傳統數據庫一致性協議復雜的多，因為要查驗可能說謊的節點。這代表一個新方向，以前系統只是防護外面來的攻擊，拜占庭將軍協議卻是防護內部人員作弊。因此使用拜占庭將軍協議加上加密技術，就可以防止說謊節點癱瘓整個系統。

但是不論是傳統分布式數據庫一致性協議，或是拜占庭將軍協議，他們都只是維持數據一致性。這些協議都沒有找出可以對應的串行交易序列。這表示這些協議只是維持數據一致，而沒有維持金融交易完備性。

區塊鏈系統要從事交易，需要交易性，而又需要拜占庭將軍協議。這兩個都得存在，才能做交易。區塊鏈新定義第一要素—交易性，就是在互不信任環境下，系統能夠完成傳統金融交易，就是可以有對應的串行的交易序列。只有在這情形下，金融交易才能完備。

區塊鏈系統需要有數據庫事務一致性，也要拜占庭將軍一致性

事實上，區塊鏈中做交易的時候，每一區塊中所有的交易都是一起被驗證，一起被通過的。這和傳統數據庫交易方式不同，傳統是一次交易流程一筆交易，區塊鏈是一次交易流程多筆交易。這是新型的交易方式，這個跟傳統數據庫讀和寫是不一樣的。

一些類似的區塊鏈出現的問題就是節點有不同的信息。節點如果有不同的信息，一個監管單位要查驗？或者說如何檢驗這個交易能不能通過。監管單位就會發現節點沒有相關數據，如果在一個節點沒有信息，如何來檢驗？可能有人說，這可以在所有節點上查詢。問題是這樣做，共識會慢下來。這些類似鏈設計概念就是不要所有節點有同樣信息來進行高速共識，但是如果需要在共識時候在不同節點搜尋數據，這樣會大大降低共識速度，因此交易會降低。

這些鏈就會面臨2個選擇：仍然維持高速共識但是有可能這些交易不完備，或是系統慢下來來維持交易完備性。這樣“交易性”和“監管性”就出現問題。

這兩個是重要的概念，因為其他屬性都必須在保證這兩個屬性都存在下完成。例如擴展性，我們不能有擴展性，但是擴展后交易不完備，或是擴展后，交易難監管。沒有這兩項屬性，區塊鏈只能慢速進行，而且交易有不完備的風險。只有在這兩特性都維持下，才能談其他功能和屬性例如清結算、擴展性、保護隱私。

3.3構架不同、工程不同

新型區塊鏈會有不同的架構，開發的工程技術也不同，Libra就是一個例子。Libra系統就把軟件資源和數據分開，而英國央行提出的核心賬本和智能合約分開也與Libra異曲同工之妙。這樣將軟件和數據分開的軟件設計原則是軟件工程之父DavidParnas在1972年提出的概念。原則簡單，但是今天的一些鏈的設計還是違背這原則，包括比特幣、以太坊等系統。當賬本系統和交易系統放在同一系統的時候，系統就會出現許多問題。

?Libra的新架構，矩形表示軟件，橢圓數據

在《智能合約：重構社會契約》書里，提到一個重要項目，就是ISDA(InternationalSwapandDerivativesAssociation國際交換交易商協會)的智能合約標準化的工作。ISDA提出金融衍生品的交易用智能合約完成，并且開始制定智能合約標準。從2017-2020年一直在研究開發，在今年已經出了多個白皮書，開始建立一套新型的智能合約體系。

在ISDA的白皮書中提出了一個重要的概念，那就是智能合約系統首先需要預言機，而且預言系統可以復雜。ISDA花了大部分時間來制定在金融交易上可能會遇到事件和問題，而不是在寫智能合約代碼。因為在智能合約環境下，以前人工處理的問題，現在需要自動處理，而以前這些復雜的流程是業務人員可以經過談話、交通、和系統一起來處理，談話單位可能包括上市公司、交易所、證券商、托管中心、銀行、律師、公證處和法院，現在大部分這些工作會是自動處理，而這些單位都可以是智能合約參與單位或是預言界出發點。?例如一家上市公司有一天有金融危機，沒有交付欠款，這可能會引起大量相關市場交易，或是法律事件。在銀行的預言機可能會先啟動，通知相關單位這公司沒有按期付款，違約的事件會自動啟動，這違約事件可能會啟動早已部署的智能合約在市場自動執行交易，還要啟動其他事件。ISDA大量分析這些場景，而且一個重要設計理念就是事件處理(eventprocessing)，下圖是金融交易可能遇到的一些事件。這樣的事件處理系統在傳統區塊鏈、智能合約、或是預言機都沒有出現過，這是一個新機制。

ISDA智能合約機制充滿事件處理機制

ISDA的工作帶來重要信息，區塊鏈和智能合約系統和當初以太坊的智能合約設計差距非常遠，在架構和內容上都不同。

3.4基礎設施不同

我們已經看到新型區塊鏈在架構不同，在工程不同，另外基礎設施也會不同，而基礎設施包括網絡、數據庫和存儲。

下面這張圖，左邊是傳統的互聯網，上面安全，下面不安全，是一個開放性的架構。右邊是一個新的架構，這是互鏈網架構。下面加一個共識層，上面加一個核心的區塊鏈，還有應用層。我們可以看到，如果我們根據ISDA的做法，還會有智能合約和預言機出現，包括標準式的預言機和合約。這個跟我們現在知道的互聯網和金融架構不同。

區塊鏈系統：在新書里面會提出了多個新型區塊鏈模型包括。

皋陶模型：頂層智能合約設計的模型；

比特犬模型：領域工程和模型來創造智能合約；

烽火臺模型：預言機內事件處理模型，一件事情發生后，這信息就像烽火在烽火臺一樣快速的傳遞，到達在正確的智能合約執行平臺；

大雁模型：這是新型傳遞的模型，信息可以有組織性往上報，而且上面的信息的可以有組織性的往下走；

熊貓模型：基本思想就是在區塊鏈系統，數據與軟件分開處理；

獨角獸模型：一個可以被機器處理的智能合約語言，也是法言法語；

石榴模型：一個事件處理器的模型；

三架馬車模型：智能合約混合模型；

金絲猴模型：一種交易的跨鏈模型。

網絡系統：互聯網雖然速度快，但是不安全，而且時常有欺詐行為。新網絡思想追求速度，但是更加重要的是追求安全和隱私。保護隱私和監管是互鏈網的首要目的。這是我們在2019年提出新網絡協議MEF，而且又兼容現在的協議，這就有可能打開一個新網絡結構。朱波博士也提出Jazz模型。在互鏈網上面，每個團隊或者每個組織都可以在上面做開發和經商。不像在現在互聯網上，只有大公司有能力開發系統做電商。在互鏈網上，世界更加扁平化，好像Jazz音樂一樣，沒有交響樂團也可以有發展空間。這些都是新思想。

操作系統：再來就是傳統操作系統，傳統操作系統多年沒改變，架構也沒有變。但是今天因為要監管數字金融交易，操作系統需要改變。我們提出操作數據庫系統ODBS這概念。當我們有這種ODBS的時候，就可以監管所有的交易，業可以使用硬件來處理交易。在這新型操作系統，結構、進程、存儲、和安全機制都和跟傳統的操作系統不一樣。

數據庫：數據庫在過去有非常大的發展，例如大數據平臺出現，但是當區塊鏈來的時候，我預測會有還會有新型的數據庫結構出現。在2019年微軟和德國出了一個BlockchainDB，我們也提出了BQL(BlockchainQueryLanguage)和BDL(BlockchainDataLake)。BQL使區塊鏈查詢更方便，而BDL是為監管區塊鏈數據的平臺，以后區塊鏈交易都可以放在數據湖內查詢和大數據分析。

4.總結

另外，雖然這些都是改革，但又兼容現有的系統，例如MEF協議可以和現在TCP或是BBR協議一同使用，新型操作系統兼容現在運行的應用，新型數據庫結構也兼容現在的數據庫和其應用。區塊鏈確實改變，不僅是應用的改變，系統設計也改變，而且是結構上的改變，基礎設施的改變。這樣的改變才有可能在理論上占有前沿的地位，擁有國際話語權，制定國際標準，這是1024的精神。只是跟隨國外的技中國發展，不可能在理論上有最前沿的地位，也不會在國際上有話語權。國外單位例如ISDA已經大量制定金融交易的標準，已經走在中國前面了。

以后怎么發展，以后那個會留下來，現在還未可知，但是一個很清晰的圖已經出現。現在的以太坊，比特幣，超級賬本不會是將來。將來的區塊鏈有非常大的改變，有可能是這些鏈的改進版，也可能是全新的項目像Libra一樣。舉個例子，十年以后或是二十年以后，可能現在所有的區塊鏈機制都可能全翻新，有可能現在部分思想會留下來，但是不改變是沒有辦法的。

蔡維德

北航數字社會與區塊鏈實驗室主任，天德科技首席科學家，國家科技部重大項目負責人，中國信息界區塊鏈研究院院長，國家大數據綜合試驗區區塊鏈互聯網實驗室主任，天民國際沙盒研究院院長，賽迪區塊鏈研究院名譽院長，中國亞洲經濟發展協會區塊鏈產業專業委員會會長，北互金區塊鏈專委會主任

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