前言
2020年行将结束，这一年，区块链职业让你形象最深的是什么？是公链生态的迸发式增加？仍是区块链运用的蓬勃开展？亦或是方针方面的重大利好？万向区块链于2020年年末，推出四篇重磅年度回忆系列文章：《公链篇》、《运用篇》、《服务实体经济篇》和《监管篇》，记载一个披荆斩棘的区块链开展之年。回忆文章将于每周三发布，敬请确定咱们的微信大众号，榜首时刻获取。
下文为年度回忆系列之——公链篇，作者：万向区块链首席经济学家办公室。一起看，这一年公链的如火如荼。
2020年行将结束，虽然疫情席卷全球，但没有影响到区块链职业的进步。在这一年中，公链和生态运用均有突破，各国对区块链及加密财物的方针也逐步完善。本文是对区块链职业这一年开展的回忆，尤其是公链方面的开展，其间重点重视比特币、以太坊、Polkadot和Filecoin这四个热度比较高的公链。
比特币
本年比特币最大的技术开展在Taproot/Schnorr晋级，这是由比特币开发人员Pieter Wuille提出，作为比特币改进提案（BIPs）发布，相关提案序号为BIP 340-342，现在现已正式合入比特币代码的主分支中。这是比特币自闪电网络上线后最大的技术拓宽。
Schnorr晋级
比特币现在运用的ECDSA签名算法与行将选用的Schnorr签名算法，都归于椭圆曲线数字签名算法，它们运用的椭圆曲线都是secp256k1和哈希函数SHA256，所以在这个层面它们具有同样的安全性。
Schnorr签名算法首要有以下长处。
榜首，Schnorr签名算法有可证明安全性。在假定椭圆曲线离散对数问题难度的随机寓言（Random Oracle）模型，以及假定原像抗性（Preimage Resistance）和次原像抗性（Second Preimage Resistance）的通用群模型下，Schnorr签名算法具有挑选音讯进犯下的强不行伪造性（Strong Unforgeability under Chosen Message Attack，SUF-CMA）。换言之，假如不知道Schnorr签名的私钥，即便有针对任意音讯的有用Schnorr签名，也没法推导出其他有用Schnorr签名。而ECDSA签名算法的可证明安全性则依赖于更强的假定。
第二，Schnorr签名算法具有不行延展性（Non-malleability）。签名延展性的含义是，第三方在不知道私钥的情况下，能将针对某一公钥和音讯的有用签名，改形成针对该公钥和信息的另一个有用签名。ECDSA签名算法则有内涵的可延展性，这是BIP 62和BIP 146针对的问题。
第三，Schnorr签名算法是线性的，使得多个合作方能生成对他们的公钥之和也有用的签名。这一特点对多重签名、批验证（Batch Verification）等运用非常重要，既能进步效率，也有助于维护隐私。而在ECDSA签名算法下，如无额定的见证数据，批验证相对逐一验证并无效率提升。
终究，Schnorr签名算法因为运用同样的椭圆曲线secp256k1和哈希函数SHA256，能兼容现在的比特币公私钥生成机制。
Taproot晋级
Taproot晋级能够视为默克抽象言语树（Merkelized Abstract Syntax Tree，简称MAST）的一个运用，而MAST又与支付到脚本哈希（Pay-to-Script-Hash，简称P2SH）有关。
P2SH是2012年推出的一类新式买卖，使杂乱脚本的运用与直接向比特币地址支付相同简单。在P2SH中，杂乱的确定脚本被其哈希值所取代，称为兑换脚本（Redeem Script）。当随后呈现的一笔买卖企图花费这个UTXO时，必须包括与哈希值匹配的脚本，一起解锁脚本。
P2SH的首要长处包括：一是在买卖输出中，杂乱脚本由哈希值取代，使得买卖代码变短。二是将构建脚本的担负转移至接收方，而非发送方。三是隐私维护性更好。理论上，除了接收方，任何其他方都能够不知道兑换脚本中包括的开销条件。比如，在多重买卖中，发送方能够不知道与多重签名地址有关的公钥；只在接收方开销资金时，才发表公钥。但P2SH也存在缺乏：一是一切或许的开销条件终究都必须被发表，包括那些实践上没有被触发的开销条件。二是在有多个或许的开销条件时，P2SH将变得繁复，会添加计算和验证的作业量。
但P2SH与常见的支付到公钥哈希（Pay-to-Public-Key-Hash，P2PKH）在表现上不相同，依然有隐私维护问题。Taproot处理的问题便是让P2SH和P2PKH在链上看起来相同（图1）：1、对“非协作式开销”脚本，采纳MAST形式；2、对“协作式开销”脚本，采纳根据Schnorr签名的多重签名算法；3、将“协作式开销” 与“非协作式开销”合在一起表明成P2PKH形式；4、“协作式开销”表现得如同P2PKH买卖，有一个公钥和对应的私钥，而不需求发表底层的MAST，而只要在“非协作式开销”时，才需求发表MAST的存在，但也只需发表被执行的那部分脚本。
图1：Taproot
以太坊
可扩展性一直是困扰以太坊开展的问题，尤其是2020年DeFi运用迸发，网络拥堵导致了高昂的手续费。功用缺乏让以太坊很难达到“世界计算机”的要求，也影响了用户体验。扩容是以太坊网络的当务之急，2020年以太坊的开展首要会集在扩容方面，共分为两部分：一个是以太坊2.0的准备与上线，另一个是Layer 2扩容计划的开展，其间Rollup道路最为突出。
（一）以太坊2.0的开展和道路
以太坊的开展道路中，转为PoS公链是“安静”阶段的方针，也便是以太坊2.0。之后ETH的产出将由挖矿转为Staking，成为Staking节点需求典当32个ETH。在开始的规划中，以太坊2.0将分为三个阶段上线，分别是Phase 0、Phase 1和Phase 2。以太坊2.0为信标链加分片的区块链多链结构，一切分片链都与信标链相连，信标链负责分片链间的通信，并为各分片链选举验证委员。Phase 0阶段会上线信标链并开启Staking，Phase 1会上线分片链，初步计划共有64个分片，可是不支撑智能合约和转账，Phase 2阶段才会上线智能合约，正式完成以太坊2.0的布置。在以太坊2.0的道路图中，整个计划将在2022年完成。
以太坊2.0网络的发动条件是超过16384个验证者典当32个ETH，也便是至少需求16384个节点参加。以太坊2.0的Phase 0阶段已于12月1日开启，现在活泼节点数为26861，未来还会添加。这些参加Staking的ETH只要在以太坊2.0的Phase 2阶段完成后才能够进行转账。以太坊2.0是以太坊长时刻的战略方针，不过以太坊创始人Vitalik多次发文支撑rollup在以太坊中的运用。
在近期以太坊开发团队和Vitalik的揭露发言中，他们供认以太坊2.0的道路现已有所改动，共包括以下几点：1、未来的道路图将以Rollup为中心，Phase 1阶段简化为可供Rollup运用的数据分片，因为开始想象的优势仍未完成，eWASM的道路不再强调；2、简化以太坊1.0和2.0阶段的兼并，将以太坊1.0的买卖直接存于信标链上而非作为分片存在于以太坊2.0中，这样兼并的进程将会缩短；3、作业并行化处理，轻客户端、数据分片和1.0与2.0的兼并这三者独立进行，只要每个部分准备好就能够完成。
从以太坊2.0这几点改动能够看出，整体都是在向更快落地运用方向开展。引入Rollup的处理计划不仅是要处理现在急切的扩容需求，也有利于创新。以太坊2.0的原有道路没有彻底被扔掉，只是不再具有最高优先级。
（二）以Rollup为中心的道路
Layer 2处理可扩展性问题的办法是将主链上的行为操作转移到链下进行，以节约主链资源，一起不影响公链自身。Layer 2干流计划有状态通道、侧链、Plasma和Rollup。可是前三者在近年来的开展中都遇到了种种瓶颈，例如中心化，用户操作杂乱，不支撑智能合约，退出机制杂乱等。Rollup计划的完成办法是将买卖数据在链下打包成一笔再传到链上，一起保证和Layer 1层一致的安全性。
关于如何完成Rollup，不同的团队给出了不同的处理计划。Optimistic Rollup和ZK Rollup是现在开发团队最多也是运用范围最广的两种。Optimistic Rollup经过诈骗证明机制，保证节点不会作恶，ZK Rollup则运用了零常识证明保证了和主网相同的安全性。这两种计划也各有利弊，Optimistic Rollup支撑智能合约，可是退出期比较长，会影响资金的运用率，ZK Rollup的退出期比较短，但很难支撑通用的智能合约。
现在以太坊上的很多运用都现已或将要进行不同Rollup的测验网试验，例如Curve、Synthetix和Uniswap等，也有一些现已根据Rollup计划上线的DeFi项目。
Polkadot
（一）技术与管理开展
2020年8月份Polkadot上线了DOT转账功用，标志着主网上线阶段正式完成。Polkadot是一种异构的多链架构，选用中继链加平行链的形式进行跨链，让链与链之间进行交互并进步可扩展性，这其间Substrate框架扮演了很重要的人物。Substrate能够理解为通用的调集各种功用的模板，开发者能够挑选调用不同的模块（pallet）以节约开发时刻。现在Substrate上线了2.0版别，添加了70多个pallet和链下作业机功用。
Kusama测验网在Polkadot主网上线之后依然存在，充当先行网络的人物， Kusama的代币KSM也保留了下来，功用和DOT相似。具有危险的功用在上线主网之前，会在Kusama网络上运转反馈，例如行将上线的平行链卡槽拍卖，会先上线Kusama进行实践测验之后才会在Polkadot上发动。Rococo则是专为测验平行链而推出的测验网，现在现已上线了平行链V1.0版别，意味着间隔主网平行链上线又近了一步。
在管理上，Polkadot的链上管理现已开启，可是大户权利大和大众投票率低的问题依然存在。Polkadot的理事会由投票选出，此投票与公投和Staking不抵触，也便是大户能够选举出符合自己志愿的理事会成员，再用自己手中的DOT参加公投。虽然这种办法能够让管理成果表达最大利益相关者的志愿，但会引起管理的中心化问题。此外，在公投投票中，DOT持有者的投票率很低。在Polkadot中，Staking与管理投票互不影响，现在Staking的质押率在70%左右，但公投的投票率却在个位数左右。投票率低会影响管理的散布式程度，也无法实在地反映一切人的志愿。这或许因为投票的重复操作太杂乱，也或许因为用户对提案内容不了解，无法做出挑选。
（二）生态开展
虽然Polkadot主网的功用还未完善，但生态中现已呈现了许多运用。根据PolkaProject统计，与Polkadot相关的项目现已达到了近300个，包括根据Substrate开发的项目、东西、论坛、钱包等。下图2是PolkaProject总结的Polkadot生态总览。
图 2：Polkadot生态总览（图片来历：PolkaProject.com）
Polkadot的生态运用首要会集在DeFi，这也是现在全职业最抢手的范畴，其他的有数据、隐私和财物桥类。相关于其他公链渠道，Polkadot简直没有关于游戏、猜测和交际类的运用，这与Polkadot刚上线有关，也因为有些运用在其他公链上现已证伪或是跨链含义不大。在DeFi范畴，流动性开释和DEX是最抢手的板块，Polkadot中的DOT确定流动性有多种办法，包括Staking、管理和卡槽拍卖（管理和其他功用的确定不抵触），所以存在开释流动性的需求，DEX则是在链上进行价值交换必备的运用。
现在Polkadot的生态运用简直全部都需求根据平行链开展业务，没有上线主网的运用还需求Polkadot中继链上的验证人保证安全，所以这些项目都要参加平行链的卡槽拍卖。
Polkadot的网络资源是有限的，现在最多支撑100条平行链，想要运用平行链则需求项目方租用平行链卡槽。卡槽由Polkadot官方依次放出，每隔一段时刻敞开一个，时刻间隔不固定。租用卡槽需求确定DOT，等候租期结束后开释。租借确定的DOT会在租借期结束后返还，所以租借本钱只是DOT的机会本钱。Polkadot允许其他人为项目方存入DOT，协助项目方在拍卖中胜出，这就需求项目方设置有用的鼓励办法吸引DOT持有者。
一般来说，项目方会将自己的token奖赏给协助其进行平行链拍卖的用户，这也叫做平行链开释发行（Parachain Lease Offering，PLO）。同样关于用户来说，参加PLO的本钱为确定DOT的机会本钱。现在DOT的场景有Staking、管理、买卖和平行链租借，未来还会有一些运用场景。关于DOT的长时刻持有者来说，假如项目方给与token的价值要高于参加staking（现在在10%以上）或许某些DeFi的收益，会是比较有利的。
在官方信息中，开始的平行链除了以拍卖的办法分发之外，Web3也会赞助一些公益链，包括含有根底设施或许转接桥的链。例如与智能合约相关的平行链，在卡槽运用上或许直接得到Web3的协助。假如没有成功拿到卡槽，还有几种计划能够参加跨链，运用平行线程和布置到其他现已拿到卡槽的平行链上，假如现已具有自己的主网，还能够经过跨链桥转接到Polkadot上。
（三）Polkadot生态中的问题
平行链的卡槽将选用租借的办法，意味着绝大大都Polkadot项目都要支付本钱（典当DOT）交换Polkadot上的跨链资源，所以借助Polkadot中继链安全性进行平行链发行的门槛进步了很多。关于大部分项目来说，只要能够支付得起租借跨链资源本钱的项目刚才能够借助Polkadot的安全性，否则要自行布置节点，这会添加早期项意图发动难度。现在项目方选用的PLO处理计划会存在可继续性的问题，假如Token分发结束后，则必须选用其他办法吸引用户协助拍卖，项目方Token在平行链上线后的价值捕获才能也存在危险。在平行链插槽拍卖竞赛剧烈的情况下，项目方必须在上线前进行大面积宣传活动，冷发动在Polkadot生态中将很难存在。假如未来竞赛剧烈的话，出于对跨链资源的抢夺，项目在上线前就会呈现“优胜劣汰”的局面。
不过在Polkadot上存在有其他的跨链计划，例如平行线程或许集成到其他具有平行链卡槽的项目中，也能够挑选在Kusama网络发行来降低本钱。现在平行链和平行线程的可用程度的差异，以其他办法跨链对团队的担负还需求在上线后继续调查。
Polkadot和测验网的Kusama功用不同不大，所以追求不同安稳性的团队会有不同挑选，可是会形成用户和社区分散的情况。虽然两者在技术晋级时不会发生分叉，但在最开始两个社区就分隔开来，这在隐形中形成了社区的割裂。
Polkadot的方针为渠道的渠道，公链之间的跨链是其处理的问题之一。关于公链来说，默认的跨链问题只存在于干流公链之间，现在的处理计划不断呈现，Polkadot如何在很多跨链处理计划中胜出是有待调查的。Polkadot还有进步单链功用的优势，现在同样存在多种进步功用的计划，例如layer 2网络，Polkadot发挥的作用也需求时刻考验。
Polkadot在企业渠道与公链、企业渠道与企业渠道之间跨链的想象空间比较大，可是跨链的本钱与含义也需求进一步考察，现在联盟链与公链之间的连通需求并不急切。
Filecoin
Filecoin为散布式存储IPFS供给了鼓励机制，核心成员也包括了IPFS成员，两者均由Protocol Lab创立，一经推出便引起了全世界的重视。在2017年就以10%的份额取得了2.57亿美元的融资，创下了当时的最高纪录。上线的进程却远没有融资这么顺畅，本计划2018年上线的测验网和主网一拖再拖，终究于2020年10份正式上线。虽然Filecoin项目现已推迟了两年的时刻，但相关的社区热度依旧存在，尤其是矿工社区。
（一）现在开展
在Filecoin一致中，出块选用预期一致（EC）的模式，指的是每一轮选举一名或许多名矿工来创立新的区块，矿工赢得选举的或许性跟矿工当前的存储才能成正比。矿工的存储才能则是利用时空证明（PoSt）及仿制证明(PoRep)来证明。时空证明能够利用证明链及时刻戳证明矿工在必定时长内存储数据，即便验证者不在线，也能够在未往来不断验证矿工在该段时刻内生成了证明链，有用防止暂时生成数据进犯。仿制证明能够证明数据现已在一个特定的扇区创立成功。而且防备三种进犯: 一是女巫进犯; 二是外部数据源进犯; 三是生成进犯。仿制证明防止让矿工能够透过不同办法让自身存储数据小于许诺存储数据，以取得额定报酬。
矿工的奖赏将线性开释，每6年产量减半。现在Filecoin的存储容量现已突破1 EiB（Exbibyte），现在达到了1.27EiB，活泼矿工的数量为789。虽然在Filecoin浏览器显现矿工散布在在亚洲、欧洲、北美洲、大洋洲和非洲，但从标签和发表信息上不难看出占有大都容量的参加者为我国矿工。矿工的有用算力散布上，还没有呈现像比特币矿池相似的中心化局面。
图 3：矿工有用算力散布（图片来历：filfox.info）
（二）经济机制及现状
在Filecoin经济模型中存在两方商场：存储及检索商场，两个商场中分别存在客户及矿工。除了上述两个人物外，Filecoin经济模型生态中有开发者及投资者。
在贮存商场中，矿工能够经过三个办法取得奖赏: 一是买卖费;二是区块奖赏;三是网络买卖加快费（Networking Message Transaction Fees）。买卖费及网络买卖加快费为客户事前支付，区块奖赏为系统所生成。Filecoin与比特币网络不同的地方首要在于供给服务性质差异：存储是长时刻的服务，Filecoin需求矿工长时刻维持网络的安稳，而非像比特币网络相同，矿工能够自在进出。贮存商场中还引入了质押机制，这是一个矿工惩罚机制，意图是保障Filecoin存储商场客户的数据不被丢失。
每一笔用户与矿工的存储协议中，存储商场矿工会将客户供给的数据存放于网络中，称为扇区(Sector)。每个矿工添加的扇区会包括存储文件内容及许诺存储时长，保证客户在约定存储时长中，能够自在运用自身存储的数据。当矿工添加一个扇区至Filecoin网络时，矿工需求质押一笔确定资金。确定资金由两个部分组成: 矿工自身的FIL代币以及部分区块奖赏。假如矿工在许诺的存储时长中离线，他会损失一部分的确定资金。假如矿工彻底停止存储行为，他或许将失去一切确定代币。确定资金会在矿工履行存储协议后解锁，矿工能够在短暂的确定时后收回一切资金。
这就意味着矿工需求质押FIL以取得区块奖赏，但FIL代币为线性逐步开释。现在有用算力的增加过快，加之上线初期FIL价格过高且波动较大，线性开释时刻周期长，许多矿工不肯意在高位自掏腰包购买典当所需求的FIL，所以在上线初期引起了矿工“罢工”的事件，许多存储容量因为没有满足的FIL而无法进入Filecoin网络，但这与矿机被超卖有很大关系。矿工没有管理渠道所以挑选与项目方对峙，终究的成果为项目方退让，将挖矿的奖赏由180天线性开释改为了以及开释25%，剩余75%再线性开释。除此之外，为了处理FIL的缺少问题，官方和商场中的相关服务商都在准备或现已上线了FIL借贷服务。
（三）未来开展
因为Filecoin的杂乱程度高而且是公司化会集决议计划引起了很多矿工不满，所以像其他公链项目相同，现在现已上线了分叉项目，例如Filecash，FileStar等。
现在很容易看呈现在Filecoin现在挖矿商场热度较高，FIL的价格也与之相关。但在开始的规划中，FIL的供需和价格是靠商场服务调理的。矿工需求质押FIL以取得区块奖赏，且FIL代币为线性逐步开释，因而预期供给端缓慢增加而增加率指数递减。需求端则因为服务需求逐步增加，决议了商场各参加方必须继续购买FIL。因为要维持服务价格的安稳性，不管FIL上涨或跌落，存储及检索买卖费的价格需锚定法币或安稳币。当FIL价格上涨时，客户会支付较少FIL单位的买卖费及网络加快费，矿工区块奖赏占收益份额上升。当FIL价格跌落时，客户会支付较高FIL单位的买卖费及网络加快费，矿工区块奖赏占收益份额下降。假定只考虑服务需求要素，FIL价格上涨时，客户在二级商场购买FIL的速率会趋缓，FIL价格跌落时，客户在二级商场购买FIL的速率会上升，达到调理二级商场的功用。
但现在矿工数量远远大于运用者数量，贮存容量的供给大于需求，这一平衡就被打破。比特币的PoW矿工的加入与否是由赢利决议的，所以随着币价的上升越来越多的矿工和算力加入到比特币网络中，是一个循序渐进的进程。然而Filecoin在上线前就现已有很多矿机出产和出售，假如矿机无法进入网络进行挖矿就难以维持现金流，假如挖矿收益不抱负也会影响矿机厂商的利益，现在Filecoin网络的存储商场现已不止由客户与矿工参加。未来Filecoin中的商场机制能够发挥作用，是否存在实在用户运用还需求继续调查。Filecoin存储的抗审查性是否会制约其在全球商场的开展也是需求调查的。
思考与总结
现在来看，除了Filecoin涉及到存储，现在公链项目大多选用以PoS根底的一致机制，他们的不同点在于PoS的详细完成办法、管理机制和经济模型等，未来以太坊也将选用PoS一致。虽然公链没有运用场景的约束，而链上运用趋同意味着他们处于竞赛的关系。未来运用在以太坊2.0阶段的搬迁和Polkadot生态运用的开展是公链范畴接下来的热点。
关于公链自身而言，功用和安全、去中心化三者如何平衡仍是其面对的问题，例如以太坊的Rollup计划和以太坊2.0计划存在的种种难题，寻觅三者的平衡点依然是公链接下来的突破口。
视野开拓
信贷的诱惑在于，收益是当期的，风险是滞后的；利息收入是当期的，本金损失是滞后的。-《信贷的逻辑与常识》
