区块链进化简史：为什么开源是其核心

从比特币到下一代区块链。

当一个开源项目开发下一个新版本时，后缀“-ng”表示“下一代”的情况并不少见。幸运的是，到目前为止，快速发展的区块链已经设法避免了这种命名陷阱。但在这个开源生态系统的演进过程中，变化是不断发生的，好的想法以典型的开源方式在许多不同的项目中被采纳、融合和进化。

在本文中，我将研究不同代的区块链，看看在处理这个生态系统遇到的问题时会出现什么想法。当然，任何对生态系统进行分类的尝试都有其局限性——以及反对者的局限性——但它也将为令人困惑的区块链项目提供粗略的指导。

发起人：比特币

第一代区块链起源于比特币区块链，这是一种基于去中心化、点对点加密货币的账本，从 Slashdot 网站上的流行语变成了主流话题。

这个区块链是一个分布式账本，跟踪所有用户的交易，以避免他们双重支付（double-spend）货币（历史上，这个任务被委托给第三方）——银行——去做）。为了防止攻击者弄乱系统，账本被复制到参与比特币网络的每台计算机上，并且一次只允许一台计算机更新账本。为了决定哪台计算机有权更新账本，系统会在比特币网络上的计算机之间每 10 分钟安排一次竞赛，这将消耗（大量）它们的能量来竞争。获胜者将有权将前 10 分钟内发生的交易写入账本（区块链中的“区块”），并将因获胜者写入区块链的工作而获得一些比特币奖励。这种方法称为工作量证明（PoW）共识机制。

这是区块链最有趣的部分。比特币于 2009 年 1 月作为一个开源项目发布。2010 年，意识到这些元素中的许多都可以调整，一个社区聚集在比特币周围——bitcointalk 论坛——开始各种实验。

起初，比特币区块链以分布式数据库的形式出现。Namecoin 项目出现后，有人建议在其交易数据库中存储任意数据。如果区块链可以记录资金的转移，那么它也应该可以记录其他资产的转移，比如域名。这是 Namecoin 的主要用例，它于 2011 年 4 月上线——比比特币晚两年。

其中Namecoin调整的是区块链的内容，Litecoin调整了两个技术部分：一是将两个区块之间的时间间隔从10分钟减少到2.5分钟，二是改变竞争模式（更换带有 scrypt 的 SHA-256 安全散列算法）。之所以可以做到这一点，是因为比特币是作为开源软件分发的，而莱特币在其他方面与比特币基本相同。莱特币是第一个修改比特币共识机制的分叉，也为更多其他“币”铺平了道路。

沿着这条道路，基于比特币代码库的变体越来越多。其中一些扩展了比特币的使用，例如 Zerocash 协议，该协议专注于提供交易匿名性和可替代性，但它最终分离成自己的货币 Zcash。

Zcash 带来了自己的创新，使用最近被称为“零知识证明”的加密技术，它保持与大多数主要比特币代码库的兼容性，这意味着它可以从上游比特币创新中受益。

另一个项目，CryptoNote，它来自同一个社区，但不使用相同的代码，它是在后台使用比特币构建的，但它是不同的。它于 2012 年 12 月发布，它的出现导致了几种加密货币的诞生，最著名的是门罗币（2014） 就是其中之一。门罗币和 Zcash 使用不同的方法，但解决的是同一个问题：隐私和可替代性。

与开源世界中的常见情况一样，有不止一种工具可用于完成相同的工作。

下一代：“区块链-ng”

但是，到目前为止，所有这些变体都只是改进了加密货币或扩展了它们以支持其他类型的交易。因此，这导致了第二代区块链。

一旦社区开始修补区块链的使用并调整技术部分，那些想要扩展和重新思考他们未来的人不会花很长时间。比特币的长期追随者 Vitalik Buterin 在 2013 年底建议，区块链交易应该能够代表状态机的状态变化，将区块链视为能够运行应用程序（“智能合约”）计算机的分布。这个名为 Ethereum 的项目于 2015 年 4 月启动。它在运行 DApp 方面取得了巨大成功，其中一些非常受欢迎的 DApp（CryptoKitties）甚至导致以太坊区块链变慢。

这证明了当前的区块链有一个很大的局限：速度和容量。（速度通常以每秒事务数来衡量，简称 TPS。）已经提出了几个解决这个速度问题的建议，从分片到侧链，以及所谓的“第二层”。-layer)”解决方案。这里需要更多的创新。

随着“智能合约”一词开始流行，并使用被证明仍然缓慢的技术运行它们，需要实施其他想法：许可区块链。到目前为止，我们所讨论的所有区块链网络都有两个未说明的特性：它们是公开的（任何人都可以看到它们在做什么），并且它们不需要许可（任何人都可以加入它们）。这两个部分是运行分布式、非基于第三方的货币应该和必须具备的。

随着人们认为区块链与加密货币越来越分离，开始考虑一些隐私、许可的场景是有意义的。具有业务关系但不需要相互完全信任的财团类型参与者可以从这些区块链类型中受益——例如，物流链中的参与者定期进行双边结算或使用票据交换所进行金融、保险或保健提供者。

一旦您将设置从“任何人都可以加入”更改为“仅限邀请者”，对区块链构建块的方式的进一步更改和调整将成为可能比特币项目开源代码，对于某些人来说，结果将非常有趣。

首先，旨在保护网络免受恶意或垃圾邮件参与者攻击的工作量证明（PoW）可以被更简单且资源密集度较低的东西所取代，例如基于 Raft 的共识协议。更高级别的安全性和更快的速度与更简单的共识算法之间存在权衡。这对于更多的团体来说是理想的，因为他们可以用基于加密的保证代替其他基于法律关系的保证，例如避免由于竞争而导致的大量能源消耗，就像工作量证明一样。另一项创新是使用权益证明 (PoS)比特币项目开源代码，它是公共网络共识机制的重量级竞争对手。它可能会找到自己的实现，例如许可链网络。

有几个项目可以更容易地创建许可区块链，包括 Quorum（以太坊的一个分支）和 Hyperledger 的 Fabric 和 Sawtooth，这两个基于新代码的开源项目。

许可的区块链避免了公共的、无许可的区块链的一些复杂性，但它们也有自己的一些问题。正确管理参与者是这些问题之一：谁可以加入？如何识别它们？如何从网络中删除它们？网络上的实体是否管理中央公钥基础设施 (PKI)？

区块链的开放性

到目前为止，在所有情况下，有一件事是明确的：使用区块链的目标是提高网络参与者及其产生的数据之间的信任水平，理想情况下无需进一步工作就足以使用它。

只有支持该网络的软件是免费和开源的，才能实现这种信任水平。即使是一个合适的、专用的、分布式的区块链，本质上也是运行相同第三方代码的私有代理的集合。本质上，区块链的源代码必须是开源的，但仅仅开源是不够的。随着生态系统的不断发展，这既是最低限度的保证，也是进一步创新的源泉。

最后，值得一提的是，虽然区块链的开放性被认为是创新和变革的源泉，但它也被认为是一种治理形式：代码治理，即用户期望运行的任何特定版本，都应该包含它们的功能和方法。全网认为应该包含。在这方面，需要注意的是，一些区块链的开放性是“闻起来的”。但这个问题正在得到解决。

第三代和第四代：治理

接下来，我在思考第 3 代和第 4 代区块链：区块链将内置治理工具，项目将解决互连大量不同区块链的棘手问题，以便它们可以交换信息和价值。

关于作者

axel simon：长期自由和开源软件爱好者，为 Red Hat 工作，专注于安全和区块链技术，以及分布式系统和协议。致力于保护互联网及其成就（知识共享、信息访问、去中心化和网络中立）。

通过：opensource.com/article/18/6/blockchain-guide-next-generation

作者：Axel Simon 题目：lujun9972 译者：qhwdw 校对：wxy

本文由LCTT原创编译，Linux中国首发