當應用于實際業務時，目前的區塊鏈平臺在諸多方面尚存在問題，為了解決這些問題，未來的區塊鏈還需在以下幾個方面進一步研究發展：
（１）共識機制．

共識機制目前已經成為了區塊鏈系統性能的關鍵瓶頸．在基于證明機制的共識算法中，經受多年實踐性安全檢驗的 PoW 機制有著消耗大量計算資源及性能低下的問題．在基于投票機制的共識算法中，有著完善理論證明的PBFT算法面臨著廣播帶來的網絡開銷過大的問題．如何提高系統吞吐率是共識機制最迫切需要解決的問題，因此，包括在少部分可信節點中選取主節點的共識算法、保證高概率正確性的異步共識算法、基于特定安全性前提并減少網絡廣播的共識算法、基于可信硬件的共識算法、同時融合PoW與PBFT優勢的共識算法在未來都是值得關注的．
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（２）隱私保護．

因為能夠隱藏交易內容，零知識證明和同態加密是最受關注的隱私保護解決方案．零知識證明目前更多被應用于數字貨幣領域，只有 ZeroCash 和 Hawk 基于零知識證明構建了區塊鏈應用和模型．同態加密算法可抵抗量子計算的攻擊，但其運算效率低，距離實際應用尚有較大差距．因此，針對零知識證明、同態加密等隱私保護方案，如何擴大應用領域、提高運算效率、加快應用落地，將會是今后最迫切的研究工作．
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（３）部分存儲．

比特幣平臺的每個網絡節點都全量的存儲著所有歷史交易數據，這雖然保證了數據的公開性、透明性及系統的高可用性，但也帶來數據隱私問題；另外，每個交易都需同步到全網所有節點，也會帶來性能問題．所以，很多平臺采用了只存儲部分交易數據的解決方案．Corda主要應用于對數據隱私要求較高的金融領域，所以從一開始就反對區塊鏈中每個節點存儲全部數據，而使數據僅對交易雙方及監管可見．Hyperleder?Fabric 1.0 的多通道技術從性能和隱私兩個角度考慮，使每個通道僅存儲與通道節點有關的交易．以太坊 2.0 的分片技術將全網交易數據按片數等分，使得每個分片存儲的交易數據盡可能均衡．隨著交易量和數據量的劇增，區塊鏈節點由全量存儲到部分存儲將會成為未來的一個趨勢．
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（４）鏈外交易．

為了提高交易處理能力，比特幣社區提出了增大區塊、隔離見證（segregated witness）和閃電網絡（lightning network）等擴容方案．當前比特幣區塊尺寸上限為1?MB，比特幣社區提出增大區塊尺寸上限至２MB以容納２倍的交易量．比特幣交易的輸入腳本包含有發送者的簽名數據以證明其擁有該筆比特幣，但簽名數據僅僅用于礦工挖礦時做交易驗證，沒有其它額外的用途．隔離見證是將交易中的簽名數據移出以減少交易尺寸使區塊容納更多交易．增大區塊和隔離見證只是增加了區塊容量，無法從根本上改善性能，但閃電網絡可達到每秒百萬級的交易量．閃電網絡是一種提供比特幣鏈外（off-chain）雙向快速支付的通道，其提供了高頻、小額、立即確認的支付方式，并且具有更好的隱私性和更低的手續費．雷電網絡（Raiden network）是根據閃電網絡提出的以太坊鏈外快速支付通道．閃電網絡和雷電網絡把小額交易放在鏈外，既實現了高速交易，也減輕了主鏈壓力，主鏈只處理最終的交易及作為爭議仲裁的最后手段．閃電網絡和雷電網絡是目前提高交易處理能力最有效的方案，未來會有一定的發展空間．
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（５）多鏈與側鏈．

傳統區塊鏈平臺的單鏈設計方案使得系統整體處理能力受限于單個計算節點．多鏈設計方案可使互不相關的交易實現分片存儲和并發執行，不但提高了系統的可擴展性，使全網不再受限于單個節點，而且鏈間隔離還保證了交易數據的隱私．除了以太坊中的分片、Hyperleder?Fabric中的多通道，Monax、Multichain?等區塊鏈平臺也提供了自己的多鏈方案．側鏈（sidechain）最初是通過錨定比特幣而實現數字資產交易的區塊鏈技術，主要解決比特幣平臺應用單一、性能受限等問題．側鏈是一個獨立的區塊鏈，有自己的賬本、共識機制、交易類型和智能合約，通過鎖定主鏈上的比特幣，可使得相應數量的比特幣在側鏈上流通．例如，Blockstream?推出的元素鏈通過與比特幣雙向錨定，既實現了比特幣在主鏈和側鏈間的互轉，還提供了智能合約，私密交易等特性．通過為每個應用分別創建一個錨定到主鏈的側鏈，可擴展傳統區塊鏈支持多種應用類型．多鏈與側鏈能夠解決現有區塊鏈的問題和不足，未來需要進行更多研究。

（６）跨鏈．

面對數量眾多、類型各異的區塊鏈平臺，跨鏈技術可以實現它們之間的互聯、互通及互信．以數字資產為例，如果能夠打破不同區塊鏈間的壁壘，即可實現各類數字資產的跨鏈交易，形成融合多種資產的價值互聯網．目前較有影響力跨鏈技術是Polkadot和Cosmos．Polkadot的主干網絡被稱為中繼鏈（relaychain），其以以太坊為主實現了與各種平行鏈（parachain）的互連，每個平行鏈就是一個單獨的區塊鏈網絡．Polkadot?還以其它公有鏈為升級目標，最終讓以太坊直接可與任何鏈進
行通訊．Cosmos把不同種類的區塊鏈子網看做Zone，通過主干網絡CosmosHub上運行的Inter-Blockchain Communicatioin（IBC）協議實現不同?Zone?之間的互聯．Cosmos?專注于實現跨鏈的數字資產交易，而?Polkadot?則專注于實現通用的跨鏈通信．跨鏈技術目前還在研究和試驗階段，但如同 TCP/IP?在當今互聯網的地位，未來非常需要對應的方案來實現區塊鏈間的“萬鏈互聯”．

（７）區塊樹和區塊圖．

區塊之間未必要由鏈表來組織，業界已提出用樹和圖來組織區塊的方案．為了應對出塊間隔時間減小帶來的分叉問題，以太坊中引入 GHOST?協議，該協議承認叔塊使得以太坊區塊鏈實質上成為了樹形結構．為了適應于物聯網小額支付的場景，IOTA?區塊鏈平臺提出使用有向無循環圖（DAG）來組織區塊的方案Tangle，每塊只包含一個交易且至少鏈接之前的兩個區塊以表示確認過兩個交易，整個圖根據結點權重計算最長鏈并作為主鏈．未來非常需要在區塊樹和區塊圖方面進行更多的研究與實踐．
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?（８）SQL on Blockchain.?

隨著區塊鏈系統性能的改善及交易數據的積累，基于區塊鏈的數據分析工作將會成為迫切需求．現有的技術人員更熟悉傳統的關系數據庫，現有的數據分析工具也基本都基于?SQL?構建，區塊鏈中的區塊數據、交易數據及狀態數據更趨近于結構化數據．如同Hadoop?編程由Mapredunce轉向SQL on Hadoop、Spark?編程由?RDD?轉向?SparkSQL?的發展歷程一樣，主流區塊鏈平臺在未來非常需要SQL on Blockchain的查詢引擎，從而使現有技術人員能夠快速上手，使現有數據分析工具能夠無縫接入．

?（９）BlockchainDB．?

類似互聯網企業的快速發展催生了一批優秀的?NoSQL?數據庫，隨著一批去中心、去中介的新互聯網應用的出現，未來迫切需要一種從底層到上層都直接支持現有區塊鏈特性的數據庫，可稱其為 BlockchainDB．參照圖１的層次結構可知，BlockchainDB在各層的設計上可完全借鑒數據庫領域已有的成果和技術．BlockchainDB在網絡層上應該是基于?P2P?協議的，便于實現各種節點的動態加入與退出，從底層網絡協議支持去中心化的架構．數據庫領域在?P2P?數據庫管理方面已有了多年的研究及實際產品，可借鑒其相關成果．Block-chainDB?在共識層上應該支持具有拜占庭容錯的共識算法，為了支持公有鏈、聯盟鏈的不同應用場景，其應該分別提供證明機制、投票機制的共識算法．盡管數據庫領域更多采用的是Paxos?、Raft?等CFT?共識算法，但其設計經驗仍然值得借鑒．為了便于存儲和檢索，BlockchainDB在數據層上可直接應用現有數據庫的存儲與索引技術來處理區塊鏈中的狀態數據與索引數據．區塊數據和傳統數據庫的預寫式日志非常類似，它們都維護了所有的歷史操作記錄，都是在表數據之前寫入，都是追加形式的寫且支持數據重放，只不過預寫日志不具備不可篡改性且不支持查詢，但預寫日志在高速寫入等方面的研究可用于區塊數據．另外，區塊中的交易數據具有可追溯的特性，但不論在基于交易還是基于賬戶的模型中，目前的追溯查詢并不高效，因此可借鑒數據倉庫和科學數據管理領域的數據溯源（data provenance）來解決，數據溯源的查詢表達具有嚴格的代數學基礎，且可在關系數據庫上實現．在智能合約層，智能合約與當前數據庫的存儲過程類似，其響應外部事件的機制與觸發器類似，因此可借鑒存儲過程與觸發器的設計經驗，甚至可以實現類似PL/SQL或?TSQL?編寫的智能合約．BlockchainDB?在應用層上應該原生支持?SQL，提供支持訪問區塊數據、交易數據、狀態數據的?SQL?語句，使應用程序獲得與訪問傳統數據庫相同的接口，以降低應用開發人員、數據庫管理員的學習門檻．由于去中心化的區塊鏈與中心化的傳統數據庫在體系上的差異，傳統數據庫相關技術并非可直接應用于BlockchainDB，這就需要根據區塊鏈的特性開展進一步研究。

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展望

在沒有第三方權威機構的中介協調下，區塊鏈在互不了解的交易雙方間建立了可靠的信任，去中心化地實現了可信的價值傳輸，因此區塊鏈被稱為價值互聯網或第二代互聯網．首先，區塊鏈以較低的成本實現了點對點的價值傳輸，這會沖擊到以銀行為代表的傳統金融機構；其次，區塊鏈的去中心化特性消除了對第三方中介機構的需求，達成了對等的直接交易，實現了真正的共享經濟，這將影響到以中介代理為核 心 業 務 的 互 聯 網 公 司．最 后，挑 戰 與機遇并存，區塊鏈的發展同時會給云計算、大數據及物聯網等行業的發展帶來更多的想象空間．所以區塊鏈不僅僅是一種新型數據庫，也是一場互聯網價值革命，將會給眾多行業帶來深遠影響。

本文參考自計算機學報：邵奇峰等：區塊鏈技術：架構及進展
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的区块链技术的发展趋势的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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