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OK Blockchain Capital区 块链 3.0：侧链与跨链2018.72战略合作媒体联合发布 媒体（排名不分先后）2 比特币，国际货币缺锚时代里一种抗通胀的自由竞争货币 比特币技术，基于分布式系统的融合技术解决方案 比 特币区块链网络基本运行流程 比特币区块链系统的技术限制区块链 1.03 以 太坊，图灵完备的智能 合约极 大拓展 了区块链系统功能 以太坊网络基本运行流程 联盟 链及 DPOS公有链，实现区 块链系统的性能扩展 通证经济创造出新的权益和新的生产关系 复杂多样的商业应用涌现区块链 2.04 侧链、跨链技术的必要性和意义 侧链技术来源及定义 跨链技术来源及定义 侧链 与 跨链的核心技术问题 案例分析 ：闪电网络、 BTC Relay、 RootStock、 Lisk、Ripple、 Polkadot区块链 3.0目 录 Contents1 区块链的 1.0、 2.0、 3.0 区块链的发展脉络：技术与经济区块链行业 10年发展5 总结4区块链行业 10年发展 区 块链 3.0：侧链与跨链 2018.7自 2008年中本聪发表论文首次 提 出比 特币的 概念，区块链行业发展已将近 10年，相较于底层互联网技术以及物联网、人工智能、云计算等其它技术，区块链的发展时间尚非常短暂。过去 10年间，以比特币为代表的 1.0时期、以以太坊和联盟链为代表的 2.0时期，区块链行业都取得了突破性的进展，尤其是从 2017年上半年开始，基于以太坊创造的新型募资方式 ICO的火爆表现，极大的刺激了区块链行业泡沫的产生，也让更多资金和创业者进入到这个行业，加速区块链产业革新发展。2017年 7月至 2018年 6月，新进入市场的区块链项目数量总和及市值规模已经达到往年历史总和的 181.6% ，近一年以来，区块链行业受到前所未有的关注。区块链的 1.0、 2.0、 3.011.48 83.78 42.85 125.33 1091.93 2462.09 26 336 544 5648711535-15004987654-1 3204103987-1 65-1340302310-1298765043-1 2210198-117060-1 543211009-1 80765432-101-1000-990876543-92100-8987654-830-8210-798765043-7210-69870-66543-6210-590876543-52100-49-487654302-410-398765043-32-310-298706543-2210-190876-154-13-12100-9-8-7-6-5-4-3-20-1010203040506070809010011012013014015016017018019020021022023024025026027028029030031032033034035036037038039040041042043044045046047048049050051052053054055056057058059060061062063064065066067068069070071072073074075076077078079080081082083084085086087088089090091092093094095096097098099010001010102010301040105010601070108010901100111011201130114011501160117011801190120012101220123012401250126012701280129013001310132013301340135013601370138013901400141014201430144014501460147014801490150015101520153015401550156015701580159016002013.6.30 2014.6.30 2015.6.30 2016.6.30 2017.6.30 2018.6.300100020003000历年项目总市值（亿美元） 历年项目数量历年 上市 项目个数及总市值变化比特币1.02.03.0？以 太坊、联盟链当区块链行业进入快速发展阶段， 3.0 时代究竟将会实现哪些新的突破、存在怎样的机会，成为当前行业最关心的话题。关于区块链 3.0概念的解读，目前已出现多种不同的版本，行业尚未达成统一的标准。5区块链行业 10年发展本报告，通过梳理区块链行业历史，研究分析其关键发展脉络，从驱动区块链行业两个核心维度“技术”与“经济”出发，将“侧链与跨链技术”定义为区块链行业 3.0的重要代表。区块链的发展脉络：技术与经济区块链“技术”创新，主要围绕其系统功能上的拓展性，以及性能上的拓展性， 1.0时期，比特币系统作为可信的分布式账本，仅能够实现比特币转账交易等功能， TPS为个位数； 2.0时期，以太坊加入“智能合约”，支持图灵完备脚本运行，开始能够支持各式各样的业务逻辑和商业应用，极大的丰富了区块链系统的功能；联盟链及 DPOS共识机制的公链，则实现了更高的交易性能。3.0 时期，侧链跨链技术能够在区块链功能和性能的拓展上都起到非常关键的作用。区块链“经济”创新，主要围绕数字资产、资产的交易摩擦，以及基于新的资产分配方式的生产关系革新几个方向，从 1.0发展至2.0时期，区块链世界创建出大量的数字资产，如何大幅降低各资产间的交易摩擦，构建起更大范围的价值网络和经济体系，这根本上依赖于跨链技术的发展。 区 块链 3.0：侧链与跨链 2018.76区块链 1.0站在历史角度，比特币被创造出来的时间点和 08年全球金融危机的爆发非常接近。金融危机揭示了全球金融系统的脆弱性，而比特币为质疑这个体系的人们提供了新的选择 。Circle创始人 Jeremy Allaire曾在博客上描述 2008年美国金融危机的那段时间，“仿佛天都快塌了，那是一个非常黑暗和不确定的时刻。我们所有人在那一刻都觉得我们的钱可能会消失，我们不知道钱是否还在银行里。整个世界对银行和政府都失去了信任。 ”事实上 ， 1914年第一次世界大战爆发后，各国为了筹集庞大的军费，纷纷发行不兑现的纸币，禁止黄金自由输出，金本位制随之告终。第二次世界大战后建立起来的以美元中心的金汇兑本位制布雷顿森林体系（即美元与黄金挂钩，美国承担以官价兑换黄金的义务）也在 1976年随着美元危机的爆发而彻底终结。至此，全球货币体系已然失去黄金这一最后屏障，进入无锚滥发时期 。中本聪 在比特币第一个创世区块中，写下了 2009年 1月 3日当天泰晤士报的头版新闻标题，“英国的财政大臣达林被迫考虑第二次出手纾解银行危机” 。这 句话被中本聪的簇拥者解读为“他对传统银行这种中心化的金融机构 的挑战”。2013年 4月，欧盟和德国打着反洗钱的幌子，通过对存款人增税的方式来应对塞浦路斯的债务危机。塞浦路斯的储户人人自危，开始将“去中心化”的比特币作为避险资产进行大量采购储藏，比特币价格短短几天从 30多美元飙涨到 265美元 。这次比特币的大幅上涨，一定程度上说明比特币作为抗通胀的自由竞争货币的基础价值。比特币背后所代表的经济理念，在诺贝尔经济学奖 得主弗里德里希 哈耶克的著作 货币的非国家化 中有得到充分的印证。哈耶克提出的革命性建议正是， 允许私人发行货币，并自由竞争，这个竞争过程将会发现最好的货币。比特币，国际货币缺锚时代里一 种抗通胀的自由竞争货币 区 块链 3.0：侧链与跨链 2018.77区块链 1.0比特币区块链系统在原有分布式系统的的基础上发展而来，其要解决的核心问题与传统分布式系统相同，即如何在一个由 众多不可信节点 组成的、可能存在坏节点的网络中达成一致性正确，具体到比特币网络里，这个问题就是如何让众多分布式节点共同维护好一套账本，代替中心化机构履行记账职能。比特币区块链基于 POW （ Proof of Work） 共识算法，设计了 一 套非常 巧妙 的融合技术解决 方案 ，其中的关键机制包括： SHA256，是哈希运算中的一种，哈希运算通常满足“无论输入多长的复杂数据，输出的哈希值都是固定的长度”以及“从输出无法反推输入”两个基本特点， SHA256 则进一步实现“防碰撞”的安全特性，即很难找到两个不同的输入但输出结果相同。 SHA256输出结果能够作为原输入数据的“指纹”，快速识别原输入数据是否被篡改。 块链式 数据 结构，即将一段时间的交易数据打包存储在一个区块（数据块）中，区块按照时间戳有序排列。比特币区块分为区块头和区块体 ，具体 的交易 信息逐笔记录 在区块体中，所有交易数据生成的 Merkle根哈希值以及区块 高度、 父哈希等信息记录 在区块头中 。记账节点将之前哪个区块头的哈希值作为父哈希记录下来，即选择链接在这个区块的后面。在这样的区块链条中，如若对之前某个区块数据进行改动，其区块头哈希将无法与下一个区块的父哈希值匹配，这意味着如果要发动攻击、篡改一个历史区块，则必须重新从此区块开始往后创建新的链条。比特币技术，基于分布式系统的融合技术解决方案 区 块链 3.0：侧链与跨链 2018.78区块链 1.0 POW共识算法和最长链原则， POW核心是指进行了最多计算工作最先完成计算任务的记账节点，能够有权创建新的区块并获得记账奖励（这些记账节点被形象的称呼为“矿工”），也就是一个区块的创建意味着一定算力的投入，最长链即算力投入最大、最具权威性，成为全网唯一有效的链。也就是说，想要成功发起一次攻击，则需要掌握全网一半以上的算力，来让新建的链条追赶上已有的链条成为最长链，也就是我们常说的 51%算力攻击。传统分布式网络依靠拜占庭容错共识算法来实现一致性，网络容错率约为 1/3，即作恶及失灵的坏节点必须控制在总节点数量的 1/3以内，比特币网络将容错率提高到了 50%，则能够支持分布式网络容纳更分散的、更多数量的节点，以实现更充分的共识。并且，比 特币 网络通过为矿工记账 行为设置了算力成本并将比特币 作为记账奖励，从而让矿工的收益与比特币网络的发展正相关，从经济合理的原则出发，拥有越多算力的矿工将更有动力去维护比特币网络安全来让自己获得的比特币奖励升值，而不是去发起攻击破坏它，这进一步提升了比特币网络的安全可靠性。作为记录比特币交易账本，比特币区块链首先基于强大的共识机制，保障比特币交易能够被诚实的记录并且不可篡改。另外，由于是开源软件，比特币的所有工作原理向全球开发者公开展示，没有“阴暗的死角”，而且任何人都能够随时下载比特币客户端加入到比特币网络中，成为一个全节点，保存下来一份完整的比特币账本，这样使得比特币网络中的所有交易都能够透明可信。 不可 篡改、透明可信是区块链网络的核心特性。比特币区块链能够实现更充分可靠的共识和透明可信性 发起攻击，否认历史 h1区块交易，重新创建 h1高度新区块；此时，原链仍为最长链，新的 h1区块成为孤块 N* N*h1 h2 h3 h4 h5 h6 由于攻击方拥有 51%算力，攻击链随时间推移不断缩小与原链差距；到达 hn 高度时，超越原链，成为最长链，完成攻击hnhn-1 区 块链 3.0：侧链与跨链 2018.79区块链 1.0比特币区块链网络基本运行流程用户 甲 发送 信息用户甲签名加密不 对 称 加 密 技 术产生待验证交易 数据一般按照手续费从高到低 打包交易交易区块（高度 N）得到新的区块链头哈希算法矿工进行工作量证明计算，即通过穷举法找到一个合格的随机数，使得包括此随机数在内的整个区块头数据作为输入 进行 Hash运算 时，能够输出一个符合目标要求的哈希值 。区块链hN-1hN 最先找到合格随机数完成工作量证明的矿工，向全网进行广播矿工其他节点验证完成后即同步保存此最新区块，并以此区块为父块，进行下一个区块的记录和运算。新 区块完成并广播兑换P2P网络节点1. 完全冗余2. 及时同步 矿工接收到交易信息后进行验证，并将一段时间 内通过验证的交易打包记录在新的区块中。P2P 其中，交易 验证 =身份验证 （数字签名） +账户余额验证（ UTXO） 区 块链 3.0：侧链与跨链 2018.710区块链 1.0比 特币客户端作为 一套开源软件，由开源 社区进行维护升级，在其过往数次 版本的 升级中， 大都 围绕“性能上的扩展”和“功能上的扩展”进行 。 性能上的限制性能 扩展也就是扩容问题，比特币每个区块 1M大小，最多能容纳约 4000笔交易，按照平均每 10分钟新生成 1个区块计算，比特币网络每秒能够处理的交易数量峰值为 7笔，这距离中心化系统数十万 TPS存在非常大的差距。限制比特币交易性能的两个重要因素，分别是比特币的区块仅有1M，以及平均每 10分钟才能算出一个合格随机数创建新的 区块。比特币社区漫长的扩容之争 ，主要 针对 区块大小的设计方案 展开。 10分钟的延迟，主要是为了保障由全球各地的节点构建的分布式网络能够完成充分的通信，避免某个挖矿节点因为没有及时收到其他节点已经成功创建区块的消息，继续浪费算力并生成冲突的区块，所以很难通过大幅缩减出块时间来极大提升交易性能。本质上，比特币网络为了实现充分的去中心化，要求在足够多且分散的节点中达成一致，控制出块速度、降低交易性能则是其必要的妥协。 功能上 的 限制比特币系统使用 了一套基于堆栈 的非常简单的脚本 语言 ，不支持for循环，无法访问全局数据，能执行的程序指令非常有限，而且还受到 UTXO账户限制。比特币脚本指令目前能够实现的功能主要都与比特币的交易相关，多重签名已经算是其中复杂的功能。而且，比特币社区对于比特币系统的安全稳定性极其看重，对待技术升级非常保守，为了 避免程序实现上会有 bug，一些复杂的操作码都已经被禁用 。比特币区块链系统的技术限制高性能 去中心化 区 块链 3.0：侧链与跨链 2018.7