2018年值得关注的比特币技术盘点

辉煌一生

   

    刚刚过去的2017年对加密货币行业来说是非常不同的一年，以比特币为代表的各种加密货币大都出现了价格暴涨的情况，这也使得数字货币的市值实现了30多倍的增长。
    虽然比特币的价格在2017年里增长了近20倍，最高价格一度突破2万美元；但是从技术层面来讲，其发展似乎还处于起步阶段。目前，比特币交易网络仍存在延展性不足、交易隐私不高等问题。为了解决这些问题，社区内各团队和公司机构提出了不少解决方案，例如提高比特币区块链延展性的闪电网络、液态网络、简单支付验证SPV，增加隐私性的Tumblebit技术等等。随着这些技术的发展，2018年比特币网络中存在的问题或许能得到缓解或者改善。
    隔离见证技术和新的交易地址格式
    大多数人将部署隔离见证（SegWit）看作是比特币发展历史上规模最大的升级之一。隔离见证于2017年8月份在比特币网络正式激活，它提高了比特币区块链的延展性，使后者更容易整合侧链技术。此外，SegWit在不改变区块大小的情况下使每个区块能包含更多的交易，缓解了比特币网络交易拥堵问题，同时在一定程度上降低了交易费用。
    不过由于隔离见证较为复杂，如果一开始就在区块中产生大量的SegWit交易，有可能会引入新的DOS攻击漏洞，给予不法分子发起类51%算力攻击并窃取比特币的机会。为此，目前正式部署“SegWit地址”的钱包供应商还不多。据segwit.party最新数据显示，比特币区块中仅有12%左右的交易为隔离见证交易。
    但在2018年，包括Blockchain.info、Bitfinex、Bitfury和Coinbase等等平台都计划支持隔离验证，随着越来越多的交易平台和钱包商部署SegWit方案的逐渐完成，目前SegWit启动率较低的尴尬现状在2018年或将得到改善。一旦启动率达到一定程度，那么此方案对网络拥堵现状的缓解将会逐步显现，当网络中的大部分参与方实施了隔离见证，那么即使没有实施该方案的交易方也能感受到交易拥堵状况有所缓解的情况。
    闪电网络在比特币主网上正式部署
    闪电网络是利用哈希时间锁定智能合约来安全地进行零确认交易的一种机制，其目的是实现安全的链下交易，使得用户可以使用比特币进行即时小额支付，例如买一杯咖啡或预定一张电影票。闪电网络由JosephPoon和TadgeDryja于2015年首次提出，其主要特点包括：低交易手续费、即时支付确认以及交易隐私方面的改进。目前，已有多个开发团队分别在进行闪电网络项目的开发和部署。
    去年四月份，闪电网络开发者OlaoluwaOsuntokun在德国的一家酒吧里建立了一个闪电网络节点，并通过闪电网络交易使用测试代币买到了一杯啤酒。到12月份，加密货币交易员和评论员Vortex在圣诞节当天宣布闪电网络RC1已经发布试验版，主网交易也已完成。前几日，Blockstream发布了LightningCharge，这是一个用node.js写成的小额支付处理系统，并已接入Blockstream在线商店中，用户可通过闪电网络在商店进行比特币支付。
    目前，闪电网络节点的数量正在不断增加。截至本周一，主网中的闪电网络节点已经有100个，支付通道也达到了227个，交易处理量为157328331聪（18015.56USD）。随着闪电网络技术的发展，未来这个方案的使用者将不仅仅局限在比特币开发者中，普通终端用户也将采用闪电网络。LightningLabs的CEOElizabethStark表示：“整合和测试将成为未来闪电网络发展中的重要步骤，目前一些交易所和钱包商已经着手开展这项工作了。”
    TumbleBit及ZeroLink将提升隐私安全性
    在比特币网络中，每一笔交易信息都会被记录在公共区块链上，这使得任何人都可以查找到相关的交易信息，并通过追踪以及数据分析，获取交易双方的相关信息。针对这一问题，有开发团队提出了一些能够提高交易隐私的方案，比如比特币交易混合器。但此方案弊大于利，使用交易混合器服务的用户必须无条件信任提供该服务的第三方绝对不会泄露用户的交易信息。所以，很多开发团队开始研究其他能够提高比特币交易隐私性的技术方案，其中TumbleBit及ZeroLink进展较快，且受到的关注度较高。目前，这两个方案即将在比特币主网上进行测试。
    TumbleBit本质即一个混币器协议，在众多交易者间产生多个交易通道，使得参与者甚至连混币器也无法追踪比特币原来的主人。该协议最初的版本由NBitcoin开发者NicolasDorier于2017年初编写，后由ádámFicsór及其他开发者接手了这个项目。目前，区块链平台Stratis已经宣布其将于2018年3月上线的Breeze钱包将使用这个功能，这个钱包也支持比特币。上月中旬Stratis发布了该钱包的beta测试版本，其中包含了TumbleBit功能。
    另一个方案是ZeroLink，该方案最初由BitcoinCore贡献者、Blockstream首席技术官GregoryMaxwell于2013年提出（最开始并不是叫这个名字）。和TumbleBit一样，ZeroLink使用一个中心服务器将所有用户连接起来。不同的是，它会在所有用户之间生成一个CoinJoin，使得匿名交易能够在较短时间内生成。
    ZeroLink开发团队的负责人表示：
    我可以现在就把它上线，让别人来帮我查找修复漏洞。混合比特币的时候不会有任何财产损失的风险，而且之前做过的许多混合都正确地执行了。不过一些用户可能会遇到一些bug，我不方便在程序运行的过程中修复。”目前，该方案的初步部署已经完成。
    Schnorr签名算法提案
    以发明者Claus-PeterSchnorr命名的Schnorr签名算法被许多密码学家认为是该领域内最好的密码学签名。由于其数学特性，该方案可以使比特币网络不受延展性问题的困扰，从而实现智能合约中更多的高级功能。由于隔离见证激活，在比特币协议上实施Schnorr签名算法变得相对容易了。
    也许Schnorr签名算法最大的优势是能够使得多重签名合并成一个签名。对于比特币来说，这就意味着一个签名就能证明你拥有多个比特币地址（或者说交易输入）。许多交易都从多个交易输出中发送比特币，如果只需要一个签名的话就能大大提高比特币的可扩容性。基于历史交易进行的数据分析表明它能够使得每个交易减少25%的大小，这就使得比特币最大交易容纳量增加约33%。
    Schnorr签名算法还能实现的是，将多重签名交易中的多个签名整合为一个，降低CoinJoin使用成本的同时，让比特币用户够拥有更高的隐私安全。另一方面，Schnorr签名算法的数学特性将使得更多高级应用成为可能，比如说使用“无脚本脚本（ScriptlessScripts）”的智能合约。
    上周四，由多位著名比特币开发者联合发布了Schnorr多重签名的研究论文，该论文详细介绍了Schnorr多重签名如何能够应用于比特币。虽然不能保证最终都会被使用，但这个新发布可能标志着朝着这个方向迈出的又一步。具体而言，Schnorr概念提出将多个签名捆绑到一个小的数据条目中，而不是单独列出多个签名。这份论文认为，此举将节省区块链上的空间，使区块链能够处理更多的签名，同时增加安全性。安全性可通过启用多重签名系统来增加，这个过程至少需要交易获得两个确认。这将限制或阻止恶意分子利用自己的另一个用户帐户来启动交易。
    Wuille表示在2018年将发表关于Schnorr签名算法的比特币改进方案（BIP）：
    第一步我们可能先提议在不整合的情况下，升级至能够支持Schnorr签名算法的版本。”他说道，“这样实施起来会更直截了当，也马上会带来好处；接着我们再进行整合至于Schnorr签名算法究竟会不会被接受并在比特币主网上使用仍难以预料。这将需要进行软分叉协议升级，而且主要取决于同行审评及测试进展。”
    更多地应用普及
    除了上述提到的技术方案，还有很多的应用值得人们期待。
    液态网络概念最初由Blockstream首席执行官AdamBack博士及其他人于2014年提出，这也是Blockstream成立的基础概念。Blockstream本身也发布了Liquid侧链项目，使得比特币交易所能够实现即时交易。目前，Liquid项目还在测试中，并计划于2018年发布1.0版本。
    RSK项目和闪电网络一样也属于侧链技术，它能够支持图灵完备的智能合约，从而使得比特币区块链也能拥有像以太坊系统那样的灵活性。目前，RSK正在内测阶段，RSKLabs联合创始人SergioDemianLerner此前表示该项目很快就会公开上线。
    此外，Bloq科学家PaulSztorc最近已经完成了drivechain项目的初步部署。如果Liquid和RSK现在都采用“联合”模式，那么侧链将由一群半受信任的“守门人”来保护，而drivechain由矿工来维护。若2018年内drivechain能够顺利部署，这样一个侧链的第一个迭代将实现更强大的比特币系统，即变向拥有“大区块“”的比特币区块链，如此便能够承载更多交易。尽管如此，比特币开发者社区对于该提案的态度并不一致。由于drivechain需要进行软分叉，针对这方面的争议使得drivechain的未来有了更多不确定性。
    对此，Sztorc表示：
    矿工们可以选择明天就激活drivechain，但是对于什么才是好软件的理解总是充满各种争议。要么他们自己判断到底是什么是好的，要么就只能将它整合到比特币的软件更新中。”
    结语
    以上介绍的种种技术方案当然不是比特币技术发展的全部，相信在不久的将来，会有越来越多的技术方案被提出来用以解决比特币网络中的问题，这些已经提出的方案也会有进一步的进展。总而言之，比特币的价格是其价值的体现，但这些在一定程度上依赖于技术的发展，如果技术层面上的问题得以解决，比特币未来或许迎来新的发展。