以太坊:盤點公鏈2020：擴容至深水區，DeFi、代付漸成標配_區塊鏈

摘要

2019年10月24日召開的局集體學習會議將區塊鏈定位為“核心技術自主創新的重要突破口”，而公鏈是區塊鏈發展的基石，其發展動向可以看作區塊鏈產業的風向標。本篇報告梳理了2019年以來重要公鏈為突破性能瓶頸做出的種種努力和在安全性和鏈上與鏈下應用方面的進展。

公鏈交易處理性能和安全性領域出現多種優化方案。交易處理性能方面，鏈上與鏈下擴容方案“齊頭并進”。1）POA獲得更多關注。Vechain、波卡等項目采納的POA在前期或是解決公鏈性能問題的較為直接而有效的路徑。2）POS探索之路漫漫。以以太坊為代表的諸多知名公鏈正在探索POS機制，以擺脫當前流行的POW共識算法下的諸多問題。其中，以太坊或將在2020年上線采用了POS共識的信標鏈，前景可期。

安全性方面，盡管以太坊共識機制轉型延期，其他項目共識機制的轉變和防范大規模攻擊取得進展。例如，Algorand采用隨機算法實現拜占庭算法的大規模擴展；達世幣專注升級鏈鎖以免疫51%算力攻擊;Neo將降低非投票節點可獲得燃料代幣的數量，將當前的Neo升級至Neo3，以提升投票率和安全性。

DApp競爭格局穩定。從交易額、交易筆數、活躍用戶數量等方面來看，波場TRON、EOS、ETH居于全球前三。其中，TRON在活躍用戶和交易量等方面增速最快；2019年，EOS在交易額和交易筆數上處于領先地位；ETH活躍用戶和DApp數量均為第一，且在2020年一季度在總交易額上獲得領先地位。

以太坊仍是標桿，DeFi、“為普通用戶代付費用”漸成標配。我們預計，2020年及未來，會有更多公鏈項目兼容以太坊，抱著追趕以太坊的態度，不斷捕獲以太坊與培育自身鏈上資產，吸收其他公鏈“放開鏈上資源租賃”“為用戶代付鏈上資源使用費”等做法，使資源與用戶的匹配更精準，降低普通用戶的使用門檻和合規風險，并尋找區塊鏈與傳統商業世界的結合點。

DeFi生態繁茂，安全事件引擔憂。被鎖倉的加密貨幣市值已經高達12.3億美元。而2020年年初以來，MakerDAO“黑色星期四”、bZx閃電貸事件、Lendf.Me被黑客攻擊等幾起與DeFi相關的風險事件引發擔憂。這暴露出DeFi的安全性受制于底層平臺，我們認為，作為一種金融服務，DeFi應高度關注風險控制這一生命線。

投資建議：推薦關注有望受益于區塊鏈技術持續發展的相關標的：1）東港股份、易見股份、安妮股份等；2）央行數字貨幣：恒寶股份、新大陸等；3）歐科集團、火幣科技；4）嘉楠科技。

感謝以下機構與個人對本報告提供的資料支持：?Nervos?呂國寧；Conflux?張元杰；VeChain?周子衡、任之劼；Qtum?鄭義、帥初；Neo?達鴻飛、高原、李雅君；EthFans以太坊愛好者阿劍。

風險提示：區塊鏈技術發展不達預期，區塊鏈商業模式落地不達預期，監管政策寬松度不達預期。

1概覽：區塊鏈迎來性能、安全、應用三方面的邊際革命

區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術在互聯網時代的創新應用模式。它是以比特幣、以太坊為代表的加密貨幣普遍采用的底層技術，有助于保證鏈上信息不易篡改，有助于對信息溯源，有助于多方協作。例如，比特幣致力于不依賴銀行、支付公司等第三方即實現點對點的價值轉移，其交易流程為：為獲得比特幣獎勵，用專用計算機求解比特幣網絡給出的數學題，成功解得者獲得記賬權，將交易打包入塊，各區塊按照被記錄的時間，在最長鏈后逐個相連，由全網節點見證，比特幣2009年上線，最新市值已超過1600億美元。

公鏈是區塊鏈生態的重要組成部分。根據分布式賬本記賬權開放權限的不同，區塊鏈可分為公有鏈、私有鏈及聯盟鏈。其中：公有鏈記賬權對互聯網上的所有人開放，例如比特幣、以太坊；私有鏈一般用于組織內部，不對其他人開放記賬權；聯盟鏈記賬權對特定的組織和機構開放。

本文將回顧2019年以來部分知名公鏈的技術進展、鏈上應用發展情況并展望其未來。1）技術進展：公鏈存在實現“去中心化、高系統安全性和高交易效率”三個目標難以同時解決的“不可能三角”問題，各條公鏈致力于解決這一點，但路徑有所不同。2）應用情況：公鏈的應用情況也是關注研究的重點領域，本文將介紹2019年在DApp方面較為領先的幾款公鏈項目。

2性能：百花齊放，以太坊信標鏈或于2020年上線

交易處理性能的衡量標準是每秒處理交易筆數，比特幣等區塊鏈項目出于自身安全性和去中心化的需要，對區塊規模大小和區塊產生速度等進行了嚴格限制，導致項目的交易處理性能較差。處理性能不高勢必導致用戶在使用該項目進行收付款時面臨高延遲、高堵塞的窘境，因此項目很難在日常生活消費中普及，而只能運用在高額支付中以確保交易安全性，這與比特幣等項目的發起初衷是違背的。提升TPS、保證去中心化水平、提升區塊鏈的可擴展性是公鏈技術未來發展的方向。根據PANews在2020年初的調查，有超過7成的用戶認為TPS對公鏈發展至關重要，同時有超過一半的用戶認為需要在提升TPS的同時保證去中心化程度。

Cointelegraph盤點波場TRON 2022年度22大成就:1月8日消息，日前，區塊鏈行業媒體Cointelegraph發布波場TRON 2022年度的22大成就， 主要包括：TRON DAO成為世界上最大的DAO、擴大與火必的合作、推出穩定幣USDD、TRX和USDD獲得更多應用場景、成為多米尼克國家公鏈、建成行業第二大穩定幣生態系統、被評為最環保區塊鏈、TVL規模僅次于幣安以及用戶帳戶從6900萬增長到1.32億等。

Cointelegraph在文中稱，2022年是波場TRON歷史性增長的一年，全年累計新增用戶6300萬。作為加密行業的全球潮流引領者，波場TRON正在打造一個可以為每個人服務的生態系統基礎設施。[2023/1/8 11:00:51]

目前區塊鏈項目主要通過擴容的方式滿足日益擴大的用戶群的交易需求，主要擴容方式有三種，分別是1）直接增加區塊容量。移除原先中本聰對比特幣容量1MB的區塊上限；2）發展跨鏈技術。跨鏈技術的主要目標是實現單個公鏈內外信息、資產的相互溝通讀取，這樣可以顯著提高區塊鏈的可擴展性、速度和延展性，目前主要形式有閃電網絡、側鏈擴容等，在比特幣區塊鏈之外構建新的交易渠道進行小額交易；3）分割區塊。主要形式有隔離見證等，將用以證明交易真實性和合法性的見證數據隔離在區塊基本信息之外，只保留交易狀態數據。

2019年以來比特幣及其分叉幣、以太坊等項目有明顯進展。

比特幣和以太坊：主要采取了發展第二層網絡的形式。2019年比特幣的閃電網絡技術迅速普及，使比特幣的小額實時海量支付成為可能；以太坊完成了君士坦丁堡和伊斯坦布爾兩次升級，利好Layer-2方案。比特幣現金：利用Schnorr簽名擴容。BCH推出了改善擴展性和隱私性的Schnorr簽名功能，大幅提升交易效率。BSV：完成創世升級，直接取消區塊限制。2020年BSV完成升級，消除了對協議施加的人為限制，如區塊大小的默認上限，基本實現了最終擴容愿景。Polkadot和Cosmos：利用中繼技術實現區塊鏈互操作性和可擴展性。這兩個項目通過中繼鏈技術將私有鏈、聯盟鏈融入到公有鏈的共識網絡，為區塊鏈項目提供跨鏈基礎設施或協議，提升交易效率。2.1?鏈上擴容路線——擴大區塊比特幣現金運用Schnorr簽名提升交易效率，BSV完成創世區塊，取消區塊限制。BCH成功實現兩次升級，Schnorr簽名功能具有重大意義，可以通過其線性特點，支持更多智能合約和多重簽名，大幅提升交易效率，而安全證明和不可延展性進一步提升交易安全。BSV仍舊遵循中本聰愿景，不斷擴容。繼2019年7月將默認區塊上限提升到2GB后，2020年2月4日BSV完成了創始升級，消除了區塊上限等人為限制，恢復比特幣腳本的原始功能，其擴容和大區塊愿景已基本實現。但由于BSV的實際交易量不像比特幣那樣巨大，交易需求相對較小，因此實際擴容效果有限。2020年其創始人CSW郁金香信托案件的訴訟結果將對其幣值產生重要影響。

2.1.1BCH推出Schnorr簽名

由于針對比特幣的擴容方案不同而又無法統一，比特幣出現了大量分叉幣，其中以比特幣現金、比特幣黃金、比特幣鉆石、BSV等為主要分叉幣。

比特幣現金成功升級兩次，Schnorr簽名提升交易效率和安全性。2019年5月15日，BCH推出了Schnorr簽名功能和恢復意外發送資金的隔離見證恢復功能。比特幣采用的是橢圓曲線數字簽名算法，其固有缺陷是可延展和非線性特點，可延展性影響了簽名的安全性，而非線性導致簽名占用了過多空間，影響交易效率，而Schnorr簽名算法則通過其線性特點，支持更多智能合約和多重簽名，大幅提升交易效率。

Segwit恢復可以幫助網絡用戶在意外將其資金發送到隔離見證地址時收回資金。2019年11月15日，BCH實施Minimaldata規則，此更改使網絡上的大多數BCH交易均不可篡改。同時BCH還擴展了Schnorr簽名，幾乎所有簽名檢查操作都將支持Schnorr簽名。

2.1.2BSV完成創世升級不設上限

BSV遵循中本聰愿景，不斷擴容。BSV始終遵循通過區塊鏈交易存儲方式來訪問網絡數據的目標，不斷擴容。2019年7月，BSV將默認區塊大小從128MB提升到2GB，而2020年2月4日，BSV已經完成了“創世”升級，主要改變有：1）消除對協議施加的人為限制，如區塊大小的默認上限。2）恢復比特幣腳本的全部原始功能。3）刪除對比特幣的部分更改，如不再支持P2SH地址。“創世”升級意味著BSV的擴容愿景和大區塊路線已基本實現。但由于BSV的實際交易量不像比特幣那樣巨大，交易需求相對較小，因此實際擴容效果有限。

2020年1月14日，BSV的幣值出現大幅拉升，主要原因是BSV創始人“澳本聰”自稱掌握了證明自己是比特幣創始人中本聰的關鍵證據，并擁有了能夠解鎖“郁金香信托”中110萬比特幣的密鑰，一旦110萬比特幣投入市場，將對比特幣市值產生重要影響。目前，克萊曼指控CSW通過偽造文件騙取其哥哥的郁金香信托遺產，美國法官裁定CSW需在3月12日前提交郁金香信托相關文件，這遭到了CSW的拒絕。案件仍在進一步審理中。一旦CSW敗訴，其信用危機或將對BSV的幣值產生重大影響。

恒指期貨夜盤現漲0.69%，報23909點，較恒指最新收盤點位高水160點:恒指期貨夜盤現漲0.69%，報23909點，較恒指最新收盤點位高水160點。（金十）[2020/4/6]

2.2?鏈上擴容路線——改變共識算法

2.2.1Conflux：引入“父邊”“引用邊”，打造樹圖結構

Conflux是致力于在不犧牲任何去中心化程度及安全性的情況下實現高TPS的公有鏈。Conflux使用基于樹圖結構的可擴容共識算法，通過節點并行出塊來提高整個網絡的吞吐量，以解決高并發網絡中因分叉造成的計算資源浪費問題，使共識不再是區塊鏈性能的瓶頸。

舉例來說，綜合橙皮書的研究，下圖中Conflux為區塊排序的步驟為：

1）父塊與樞軸鏈

礦工在打包一個新區塊的時候，必須選擇前面的某個區塊作為自己的父塊，并且只能選擇一個，子塊最多的區塊根據前后順序組成“樞軸鏈”。

例如，下圖中黑線代表“父塊”順序，則樞軸鏈為“A→C→G→J→M→N”。

2）引用邊

除了父邊，每個區塊還必須把自己看到的其它分叉上未被引用的區塊引用起來，作為引用邊。

例如，下圖根據引用邊可以確定的區塊順序為“D→G””B→F→J→L→N””F-I””H→K→M”。

3）階段

樞軸鏈上的每一個區塊獨自代表一個“階段”，按照階段先后順序排列所有區塊。樞軸鏈區塊引用的塊、被引用的塊的父塊或其引用的塊，如果還沒有被排序，那么都同屬于同一階段。同一階段內，有兩個引用塊彼此無法確定先后順序，就采用哈希ID來排序。

例如，下圖中各階段及其內部的排序為：階段0，階段1，階段2，階段3，階段4，階段5，則下圖中所有區塊的排序為A→C→D→G→B→F→J→H→K→M→E→I→L→N。

在內部測試網中，Conflux已經實現3000-6000TPS的高吞吐量，即將上線主網。Conflux第一階段會采用PoW共識機制，該階段在2020年4月已上線，第二階段將引入礦工社區，其后大約兩個月后，將釋放經濟模型，技術升級通過硬分叉實現。

2.2.2VeChain：引入鏈下權威節點，改進POA算法

2020年2月，VeChain發布POA2.0論文預印本。該算法的理念是：現有的共識機制PoW必然走向算力中心化、大礦場集群的終局，甚至將產業鏈上游逐步演變為傳統制造業的商業邏輯。同理，PoS看似解決了PoW的中心化問題，實則大節點依然靠線下的聲望、資源關系彼此維系，這種類似傳統金融業的商業邏輯。對兩種共識機制而言，公鏈演變成中心化系統只是時間問題。因此，該算法的做法是，在現實中選擇一些合格的、有一定聲望的、符合VeChain生態標準的節點。

VeChainPOA2.0中采用了新一代共識算法SURFACE，該算法的特點是：1）在每一輪共識中，通過一種基于可驗證隨機函數的機制來選擇一個由多個節點組成的委員會，并讓他們對出塊節點生成的區塊進行背書。因此，除非能夠在委員會中控制多數節點并合謀，記賬節點無法用其記賬權利生成不同的區塊，于是分叉的概率大大降低，而系統可以做到在正常的網絡環境下穩定并高效地出塊。它可以根據所測得的網絡實際情況，通過調節委員會大小來最大化傳輸效率和最小化確認延遲。2）采用了一個基于HotStuffBFT的三階段共識機制，把BFT共識過程分為連續的三個階段，每個階段都要求超過2/3的節點達成共識，以加強安全性。

2.3鏈上擴容路線——分片：以太坊信標鏈2020年或將上線

以太坊于2015年7月30日挖出第一個區塊，它與比特幣區塊鏈的最大不同是，它致力于成為“世界計算機”，而不只是“世界賬本”，它允許開發者在它之上運營各種可自動執行的智能合約，被稱為比特幣之后的“區塊鏈2.0”，并在2017年，成為諸多區塊鏈項目首次代幣發行募集資金的工具。

以太坊計劃進入2.0階段，會將共識機制從當前的PoW轉變為PoW和PoS混合的共識機制CasperFFG，進而轉換為POS，還會引入分片機制，每個分片中的交易僅由網絡中的部分驗證者驗證，以此來提升性能。分片的GitHub官方介紹稱其目標為每秒處理萬余筆交易。以太坊轉換共識機制和引入分片機制的主要目的是在保持去中心化的同時解決其認為的PoW機制下存在的性能問題，屆時當前的PoW鏈會退化為一個分片或者主存儲合約。也就是說，最終以太坊2.0可能成為以太坊的主鏈，而現有的以太坊則作為1.X成為2.0管理的分支。

根據以太坊基金會及各以太坊開發團隊的披露，我們推測，以太坊2.0的POS共識產生的運作機制或大致是：

1、成為驗證者

動態 | Cointelegraph盤點2019年最具活力和影響力的區塊鏈公司:Cointelegraph發文盤點2019年最具活力和影響力的區塊鏈公司，具體如下：

1. 加密貨幣托管和清算獲得動力：Gemini；

2. 去中心化穩定幣交易加速：Maker/DAI；

3. 游戲協議吸引主流興趣：TRON / WINk；

4. 利用不斷擴展的開發者社區：Ethereum；

5. 比特幣生態系統中的智能合約和DeFi：RSK；

6. 衍生品讓機構投資者的興趣達到頂峰：Bakkt；

7. 向加密生態系統添加資本市場功能：Binance；

8. 打開法幣閘門：Simplex；

9. 擴大對加密解決方案的訪問和認知：Coinbase；

10. 傳統支付公司利用加密技術并鼓勵采用：Skrill。[2020/2/10]

當前代幣ETH的持有者每質押32個ETH可獲得1個ETH2.0上的代幣，并通過向網絡告知自己公鑰的方式自動在信標鏈注冊成為驗證者/staker。為了激勵用戶將手中的ETH轉換為EHT2，前期以太坊網絡可能設定較高的質押回報率，即以太坊網絡會增發代幣，并將部分代幣直接“送給”staker。

2、構建投票委員會

驗證者進入投票委員會，并被隨機選入各分片工作。每個分片的投票委員會包含128個驗證者，其中1個驗證者會被隨機選為出塊者，其余127個會成為投票者。信標鏈會關聯64個分片，各分片都將自己的最新狀態的哈希存到信標鏈的區塊上。每個分片并不直接了解其他分片，而要連接到信標鏈。

3、投票

每12秒產生一個“插槽”，每個slot內最多可容納64個投票委員會。投票委員會在給定slot內對區塊內交易/提案表決，即構造區塊，并將區塊發送給信標節點。

4、確認交易

每32個插槽組成一個“階段”。每個epoch的產生大約需要6.4分鐘。投票委員會引用和表決歷史上的某一區塊，這一關聯性被提交到信標鏈上，以此來確認區塊產生的最終性。最終性過程大約需要兩個epoch，也就是說，最終性過程大約12.8分鐘。

為了促使礦工轉向以太坊2.0，以太坊還設置了“難度炸彈”。“難度炸彈”會使挖礦難度系數呈指數增加，出塊時間顯著增加，直到最后幾乎挖不出區塊，以太坊進入“冰河期”，屆時，礦工除了轉向新的PoS協議將別無選擇。出塊時間增長對Dapp開發者和使用者來說也十分不友好。難度炸彈原定于2017年底“引爆”，此后在拜占庭升級、君士坦丁堡、繆爾冰川三次升級中分別推遲300萬個、200萬個區塊、400萬個區塊執行，這反應出以太坊網絡并未對從PoW共識轉向PoS共識做好準備。

信標鏈原定于2019年上線，也未能達成目標，原因是尚未解決安全問題。不過，2019年上半年，信標鏈規范已確定，2020年或將上線。其后的階段1是分片結構的試運行階段，將解決分片鏈的共識和最終性，并允許信標鏈監控分片鏈的執行。階段2中的以太坊2.0將完全集成分片，將實現狀態執行和智能合約功能。

2.4鏈上擴容路線——多鏈

2.4.1波卡：采納POA，通過中繼鏈實現跨鏈通信

波卡旨在解決目前區塊鏈即時擴展性和延伸性低的問題。波卡計劃將私有鏈/聯盟鏈融入到公有鏈的共識網絡中，同時又能保有私有鏈/聯盟鏈的原有的數據隱私和許可使用的特性。它可以將多個區塊鏈互相連接。在波卡看來，其它區塊鏈都是平行鏈，波卡通過中繼鏈技術能將各公鏈上的代幣轉入類似多重簽名控制的原鏈地址中，對其暫時鎖定，在中繼鏈上的交易結果將由這些簽名人投票決定其是否生效。它還引入了釣魚人角色對交易進行舉報監督。通過波卡可以將比特幣、以太幣等都鏈接到波卡上，從而實現跨鏈通信。

與以太坊長期兼容，連續升級增加基礎功能。波卡發布了去中心化的區塊鏈項目Kusama網絡，截至目前服務器已經歷20多次升級，添加了可擴展的分布式身份聯盟系統、多重簽名、假名和事務批處理功能。另外，波卡發布了確保與以太坊兼容的四點計劃，包括：1）令Substrate與以太坊EVM兼容；2）開發基于Substrate的Parity-PoA以太坊橋；3）開發2.0版智能合約語言ink！Language，智能合約將受益于廣泛的編譯正確性保證；4）智能合約工具集將在2020年實現倍增，增加文檔、優化和互操作性基礎架構。

根據波卡2020年5月公布的路線圖，其發展將分為多個階段：

第一階段：采納POA共識機制，僅允許Web3基金會的6個驗證者維護；

第二階段：采納NPOS共識機制，Web基金會啟用有訪問治理功能的超級賬戶Sudo，發起第一次驗證者選舉，網絡通過跟驗證者綁定的經濟權益確保安全；

第三階段：如果大型驗證者集成良好，Sudo密鑰將支持波卡中的治理模塊套件，也就是支持理事會、技術委員會以及公眾投票的模塊；

動態 | 中國知識產權報盤點2019專利領域大事件 其中一項與區塊鏈相關:近日，中國知識產權報盤點2019專利領域大事件，其中包括“”區塊鏈：專利布局駛入“快車道”。文章指出，區塊鏈是近幾年的科技熱詞。自中共中央局2019年10月24日下午就區塊鏈技術發展現狀和趨勢進行第十八次集體學習后，區塊鏈再度成為全社會關注的焦點，并登上了各大權威紙媒與電視媒體的頭版頭條。區塊鏈專利領域呈現出四個特點：第一，我國創新主體開展專利布局時間較晚，但是專利申請量呈現快速增長態勢；第二，中美兩國是重要的市場和技術原創國家，中國偏重于國內布局，美國多邊布局態勢明顯，區塊鏈技術申請人分布較為分散，初創公司較多，沒有明顯專利壁壘以及行業領軍企業；第三，針對業內非常關注的區塊鏈的安全性、同步效率問題，我國已探索解決方案并形成一批核心專利；第四，區塊鏈技術應用前景廣闊，但部分技術難題仍懸而未決，亟需突破。[2020/1/19]

第四階段：公眾投票發起升級，將Sudo移出，從此代幣持有人掌握網絡；

第五階段：支持余額轉賬、平行鏈與跨鏈等核心功能。

2.4.2Cosmos：通過跨鏈協議IBC實現跨鏈通信

Cosmos采用Tendermint共識算法，是一個類似實用拜占庭容錯共識引擎，具有高性能、一致性等特點。在其嚴格的分叉責任制保證下，能夠防止懷有惡意的參與者做出不當操作。Cosmos網絡的中心及各個空間可以通過區塊鏈間通信協議進行溝通，代幣可以安全快速地從一個空間傳遞到另一個空間，Cosmos中心會記錄每個空間所持有的代幣總量。這一架構有助于提升應用程序互操作性、可擴展性以及無縫更新性。

2.5?鏈下擴容/二層網絡/側鏈路線

二層網絡擴容路線，也被稱為“鏈下擴容”“側鏈”“狀態通道”路線。它的常見方案是將交易狀態放入主鏈之外生成，用戶在主鏈抵押/存入一定金額的代幣，其后在側鏈開通與其他用戶的交易通道，交易金額不得超過抵押金額，當需要提現時，才通過主鏈確認交易。比特幣和以太坊等主流公鏈均在探索這一方案。

2.5.1比特幣：大力推廣閃電網絡，優化交易處理性能

比特幣交易處理性能較差。比特幣是一種不依靠貨幣機構發行且采用工作量證明作為共識機制，因此其擁有較高的去中心化程度和安全性。但在交易處理性能方面，比特幣等待6個塊的可信確認導致約1個小時的最終確認時間，遠低于傳統的金融交易系統。比特幣的每秒處理交易筆數約為7，而支付寶在2019年“雙十一”時最高TPS可達54.4萬筆/秒，VISA可達5.6萬筆/秒，PayPal2019年總交易筆數為125億筆，因此年平均TPS約為393筆/秒。

比特幣主要參數仍保持中本聰要求。中本聰在設計比特幣指出就選取每10分鐘生成一個區塊，區塊容量不超過1MB，區塊生成時間和區塊大小的限制也局限了全節點數據量，使得大部分電腦都可以運行，從而降低全節點的門檻并實現高度的去中心化，整個網絡將更加安全，但這些限制也直接導致了比特幣TPS較低，交易效率不高。

閃電網絡：小額實時海量支付的交易網絡。閃電網絡先假定交易雙方之間存在一個“微支付通道”。雙方都預存一部分資金到“微支付通道”里，之后每次交易，就對交易后的資金分配方案共同進行確認，同時簽字作廢舊的版本。當需要提現時，將最終交易結果寫到區塊鏈網絡中，最終確認。也就是說，在閃電網絡下，只有提現的時候才需要通過區塊鏈。由于不實時依賴比特幣主鏈，閃電網絡可以不受不可能三角的束縛，提升交易處理性能。

閃電網絡的流程主要分為三個步驟：開啟通道、通道內交易、關閉通道。

???開啟通道

ü??交易雙方將部分比特幣轉給一個由兩人共同控制的多重簽名地址。在地址中進行交易不會被鏈記錄，交易速度快，幾乎零手續費。

ü??主要技術包括多重簽名技術，它指的是多個用戶同時對一個數字資產進行簽名，表現形式為m/n，一共n個私鑰可以給一個賬戶簽名，而當m個地址簽名時就可以支付一筆交易。

???通道內交易

ü??交易雙方在通道內各自記賬，基于哈希時間鎖定和哈希密鑰鎖定保證雙方的誠信。最終雙向支付通道擴展成閃電網絡，構建人群之間的支付通道，每個人都充當一個中間的路由節點。

ü??主要載體為雙方支付通道，而為了在缺少第三方記賬的情況下保證交易的誠實可靠，需要用到哈希時間鎖定和哈希密鑰鎖定。其中，哈希時間鎖定指在交易腳本里面設置時鐘，必須要等設定時間之后，才能用地址的私鑰簽名解鎖地址里的比特幣；哈希函數可以把一串輸入轉換成256位固定長度的輸出，計算過程稱為一次哈希運算，其中輸入稱為密文，輸出稱為密文的哈希值。可以把一個密文的哈希值放入交易的輸出當中充當哈希密文鎖，也就是必須得輸入該哈希值對應的密文才能解鎖腳本中的比特幣。

區塊鏈概念股漲跌盤點:

四方精創（300468）：現價42.80元，漲幅6.28%，成交額3.52億，流通市值28.62億；

飛天誠信（300386）：現價17.81元，漲幅1.77%；成交額4.60億，流通市值35.28億；

贏時勝（300377）：現價13.37元，漲幅1.67%；成交額7.64億，流通市值68.15億；

第一創業（002797）：現價9.87元，漲幅0.82%；成交額8.99億，流通市值189.35億；

廣電運通（002152）：現價7.52元，漲幅0.82%，成交額3.56億，流通市值146.99億；

北大荒（600598）：現價11.30元，漲幅0.53%；成交額1.54億，流通市值20.88億；

新國都（300130）：現價25.61元，跌幅0.27%；成交額1.08億，流通市值40.25億；[2017/12/20]

???關閉通道：單方面強制關閉，即某一方將自己控制的最新交易簽名后廣播出去，關閉一方會受到延時懲罰；另一種關閉方式是商議后關閉，雙方從最開始的多簽地址構建交易。

去中心化的閃電網絡促進比特幣流通。根據檢測網站1ML.com的統計數據，截至2020年5月2日，閃電網絡可訪問節點數達到12519個，較上周環比增長3.73%，交易通道達到36191個，較上周環比減少0.1%，交易容量達到958.21BTC，較上周環比增長3%。

閃電網絡的普及使用促成了比特幣小額支付的可能。原先由于比特幣TPS只有7筆/秒，當比特幣普及之后由于交易數量過多而導致了通道擁擠，這造成了交易時比特幣無法即時到賬，也無法滿足使用者海量的支付需求，而對于日常生活中頻繁、小額的支付行為如購買商品等比特幣網絡無法有效應對。閃電網絡的普及解決了比特幣交易處理性能過低的問題，使得小額、實時、海量的支付成為可能，將有利于比特幣在日常生活中的支付應用。

2019年閃電網絡應用增長迅速，快速向世界普及。2019年1月，比特幣愛好者發布了“閃電火炬”運動，通過閃電網絡傳遞少量比特幣，使得閃電網絡技術不斷得到普及。另外，Bitfinex等交易所也開始加強閃電網絡的部署，促進閃電網絡的普及發展。閃電網絡的技術也開始了升級，2019年出現了交易反欺詐監控設施“暸望塔”以及大額支付解決方案“多路徑支付”。根據閃電網絡最新發布的公告，lndv.0.10-beta更新已準備就緒，在這次更新中，協議正式添加了多路徑功能。“部分簽名的比特幣交易”的功能也已添加到閃電網絡，得益于此功能，用戶現在可以通過一次交易將資金發送到多個不同的渠道。

2.5.2以太坊：完成兩次升級，利好二層網絡方案，為擴容做準備

以太坊還有多種可以與分片兼容的二層網絡擴容方案。例如，Plasma與以太坊主鏈相連，用戶將資產從主鏈發送并存儲在Plasma上，資產可以撤回到主鏈上。不過，相比于節點更多的以太坊主鏈，Plasma的安全性較低。

以太坊的另一種鏈下擴容方案雷電網絡與比特幣的閃電網絡類似，都屬于狀態通道。用戶將ETH存儲于以太坊的某個智能合約中，將其作為抵押，在雷電網絡開啟一個通道，與另一個用戶相連，兩者交易金額不得高于用戶存儲的ETH金額。用戶之間可以通過其他通道相連，但需支付手續費。

以太坊技術升級利好二層網絡方案。君士坦丁堡升級延期完成，伊斯坦布爾升級如期完成，優化了Gas消耗，提升性能，為擴容做準備，進一步利好二層網絡方案。

2.5.3Nervos：成功啟動CKB主網，2020年進一步關注技術開發

Nervos：成功啟動CKB主網，2020重點關注開發、研究以及社區。Nervos的目標是創造去中心化的加密經濟世界，具體做法是運用Layer1來存儲全局的狀態共識，Layer2負責的是狀態生成，即計算功能，追求高效率。2019年11月16日，Nervos成功啟動CKB主網“Lina”。CKB是一個全新的基于PoW共識機制的底層區塊鏈。它進行了一系列的自主創新，包含獨家定制的共識機制、哈希算法、編程模型、虛擬機以及經濟模型等。

2.5.4Bytom：頻繁上線商業應用，在Layer2領域繼續尋求突破

Bytom：商業應用頻繁上線，2020年加大技術開發和應用進展。2019年，Bytom的layer2網絡Bystack進一步起到操作系統和DApp商店的作用：1）一主多側結構的BystackBaas平臺上線，它為開發者提供了區塊鏈能力的一站式解決方案。2）Bystack側鏈Vapor上線，性能極限為每秒鐘16萬筆交易。3）基于比原鏈已在中國、歐洲和美國建立起跨鏈交易、物流、支付等多個領域的應用。2020年Bytom將進一步擴展技術產品化，在基礎協議層提出通用的跨鏈開放式網關協議，在Layer2前沿領域有所突破，而在應用層將持續設計有價值的新商業模式。

依照比原鏈官方的規劃，2020年3月30日，作為第二代去中心跨鏈Layer2價值交換協議的MOV成功上線。MOV打造資產托管和資產流轉兩大DeFi基礎設施。隨即比原鏈官方在4月26日宣布了保底100萬美元BTM的銷毀計劃。在計劃發布4天內，MOV跨鏈資產超過500萬美元。

3安全篇

區塊鏈的安全性主要由其共識機制和加密算法決定。加密算法決定了區塊鏈項目在單筆交易過程中是否存在漏洞，導致交易方出現“雙花”現象，而共識機制則決定了全網各節點在驗證和確認一筆交易時的公正性，它決定了作惡方能否發起51%算力大規模攻擊從而直接導致貨幣崩潰。目前，加密算法方面各項目已逐漸成熟，它們將更多的精力花在共識機制的改進和發展上。

共識機制的產生緣于拜占庭將軍問題，該問題主要討論了存在少數節點作惡可能性下的一致性達成問題。目前主要有四種可以防范節點作惡的共識機制以及幾種防范節點故障的共識機制。

主流的四種共識機制分別是工作量證明機制、權益證明機制、委托權益證明機制以及實用拜占庭容錯算法。其中，PoW和PoS等機制通過提高作惡成本以降低作惡節點出現的概率；PBFT等機制致力于在允許一定的作惡節點存在的前提下，依然使得各節點之間達成共識。

2019年以太坊、Algorand等項目進一步研究了共識機制問題以改善安全性，而達世幣也在安全性上有所突破。1）以太坊向PoW證明機制轉變延期。以太坊信標鏈和難度炸彈延期，暫未上線，因此以太坊的共識機制轉變將延期。2）Algorand實現了拜占庭共識算法。該項目通過密碼學抽簽算法實現了拜占庭共識算法的大規模擴展，使其相比其他共識算法更安全和高效。3）達世幣升級鏈鎖以免疫于51%算力攻擊。共識機制雖然可以防范50%共識以下的攻擊，但一旦全網51%以上的算力或權益達成共識，系統的崩潰也在所難免。達世幣基于PoW共識機制提出鏈鎖概念并進行多次升級以完全免疫大規模攻擊。

3.1?Algorand：采用隨機算法實現拜占庭算法的大規模擴展

Algorand共識機制主要分為兩個步驟：1）隨機選舉區塊生成者生成區塊2）形成共識。隨機算法主要通過可以生成隨機數據的VRF函數和基于賬戶余額比例的權重隨機確定區塊生成和投票人。隨機選舉成功后，共識算法又分為兩步，分別是同步確定最大優先級區塊和確定該區塊是否能穩定共識。

Algorand算法可能更為安全、高效。Algorand結合隨機函數以及賬戶的余額比例選舉委員會，并由委員會成員進行記賬行為。因此通過上述拜占庭共識算法，Algorand算法相較于PoW、PoS可能擁有更安全、幾乎不分叉、更高效等特性。Algorand于2019年末上線了Algorand2.0，極大地擴展了可在Algorand平臺上構建的去中心化應用程序的范圍，預計2020年Algorand平臺的DApp將迎來廣闊發展空間。

3.2Neo：建設下一代互聯網基礎設施，優化治理模式和經濟模型

Neo是較早上線主網的公鏈，近期正在籌備從Neo2向Neo3的升級。Neo3采用了全新的構架，也會產生新的創世塊。Neo3主網上線后，Neo2會暫時與Neo3并行，以保證后續順利遷移。某種程度上，Neo正在做的升級不是硬分叉，而更接近于跨鏈。與以太坊類似，Neo3的遷移或將為公鏈的轉型升級提供全新范式。

Neo鏈上有兩種通證：NEO和GAS。NEO是治理通證而GAS是燃料通證，GAS在目前可以通過持有NEO獲得。當前Neo的基本治理模式是由Neo的持有者選出7個共識節點，共識節點負責出塊。而在Neo3中治理模式將進行改變。

Neo3新治理模式的主要特點是：1）Neo3將由NEO持有人投票選出21個委員會成員，排名靠前的7名委員會成員或將成為共識節點。委員會成員有鏈上治理的責任，例如投票改變鏈上交易手續費。2）提升參與投票治理的NEO持有人的獎勵，降低沒有參與投票的NEO持有人收益，不參與投票的NEO持有人可獲得的GAS收益預計將減少至Neo2時期的1/10。

Neo3還將推進下一代互聯網基礎設施的建設，包括1）Neo-FS：分布式文件存儲，可以存儲視頻、大文件；2）Neo-ID：分布式身份協議，可以綁定身份，提供鏈上身份證明的有關方面的功能；3）開發內置Oracle，可以讓區塊鏈上的智能合約直接訪問互聯網資源，以增強跟互聯網的互操作性。

3.3?Qtum：采用POS機制，非出塊節點分享出塊收益，延遲收益

POS機制不存在算力競爭問題，挖礦的硬件門檻低，在某種程度上，有利于節點的加入，使節點能去中心化分布。Qtum每個區塊的出塊獎勵由10個礦工平分，其余獎勵延遲500個區塊，使攻擊者無法預測區塊獎勵的多少，也無法立刻獲得獎勵，以此提高發動“垃圾合約”的成本。

Qtum于2017年9月發布了主網，2019年1月實現了Qtum-BTC原子交換，2019年10月升級到Qtum2.0，增加了隱私資產、通過智能合約實現離線Staking等特性。

3.4?達世幣：通過仲裁鏈免疫51%算力攻擊

達世幣升級鏈鎖以免疫于51%算力攻擊。基于PoW共識機制的區塊鏈系統在整體算力較低且目前礦機算力逐漸集中在幾家公司的情況下，很有可能遭遇51%全網算力攻擊而系統崩潰。而達世幣2018年起提出了鏈鎖概念并對其進行多次升級以完全免疫51%算力攻擊。

鏈鎖主要基于長期主節點仲裁鏈，具體做法是基于“首次發現”規則進行網絡范圍的評估和投票。在每個塊上，將從數百個主節點中選擇長期主節點仲裁鏈，并且每個參與者將簽署參與擴展活動區塊鏈的第一個塊。如果足夠數量的參與者確認與第一塊相同的塊簽名，則他們可以創建P2P消息并將其發布到網絡。只有足夠數量的仲裁鏈成員同意，P2P信息才創建成功。即使51%算力攻擊成功，攻擊者仍然無法執行深度重組，因為攻擊者無法使先前的P2P消息無效，這可以證明原先的塊是最長鏈。

4應用：DApp三足鼎立，DeFi風險事件頻發

DApp即去中心化應用，它直接運用區塊鏈技術和智能合約，與交易數據、去中心化存儲相關聯。通過將應用前端界面和智能合約結合，確保信息無法被篡改，并與分布式數據庫交互。

尚無面向個人的“殺手級”DApp應用問世，ETH、EOS、TRON在這方面較為領先。目前區塊鏈應用仍處于起步階段，各國政府機構和科技公司都在著力搭建區塊鏈基礎技術平臺以促進自身業務效率提升。DApp方面，金融DApp是2019年開發者的主要關注點，目前主要DApp都是基于以太坊構建的，因此以太坊DApp的活躍用戶和DApp數量均為第一，在交易額和交易筆數方面，2019年EOS處于領先地位，而2020年第一季度，以太坊則在總交易額上實現了56.4億美元的規模，較去年同期增長652%，超過了EOS。

波場TRON和EOS的DApp生態穩定全球前三并不斷提升用戶體驗。波場TRON深耕娛樂型DApp，2019年活躍用戶數量和DApp數量均有顯著上升。而EOS通過上線REX資源交易所，使得EOS交易門檻大幅降低。而在經歷了EIDOS項目火爆所導致的網絡堵塞后，EOS也做出了一系列創新性的舉措如升級主網至v1.8來提升用戶使用體驗。

4.1波場：DApp活躍用戶和交易量等增長快速

波場幣DApp增量最多、增速最快。2019年，波場TRON在DApp生態方面穩居全球公鏈前三的位置，還在DApp活躍用戶數和交易量等指標上都實現了對以太坊的反超，根據DAppReview發布的2019年DApp數據，網絡上的DApp總數已高達663個，活躍用戶高達98.93萬；TRON過去一年總交易額高達44億美元，交易筆數超過4億。而DAppReview發布的2020年一季度市場報告也顯示，TRON新增DApp66個，遠超以太坊和EOS。

4.2EOS：項目方代付CPU，使用門檻大幅降低

EOS向合規邁出重大一步，新用戶使用門檻大幅降低。2019年5月2日，REX的上線意味著EOS擁有了一個系統級的資源租賃平臺，CPU的租賃也更為便利。另外Dapp項目方開始為用戶代付CPU，用戶可以不消耗資源暢玩Dapp，這些舉措都大大降低了新用戶的使用門檻，促進EOS網絡下的DApp快速發展，交易額和交易數量世界領先。

4.3DeFi：并非無本之水，安全性受制于底層平臺

DeFi意為DecentralizedFinance，主要指去中心化借貸，即數字貨幣用戶可以將持有的數字貨幣抵押給DeFi平臺，獲得利息，也可向DeFi平臺借款，是近年來鏈上應用為數不多的亮點之一。

DeFi鎖倉規模約為12.3億美元，競爭格局集中。其中，被鎖倉的ETH個數約為354萬個，占其供應量的3.2%；被鎖倉的EOS個數約為8261萬個，占其供應量的8.11%；在鎖倉市場，Maker鎖倉規模約為4.5億美元，市占比最高，約為37%；EOSREX次之，約為2.3美元，市占比約為19%；Edgeware約為1.5億美元，市占比約為13%，其他平臺約為3.9億美元，市占比約為32%。

DeFi風險事件頻發，受底層平臺制約大。2020年以來DeFi平臺MakerDAO與Lendf.Me遇到的安全事件受到了廣泛關注，反映出DeFi作為區塊鏈鏈上應用，受到底層技術平臺在性能和安全性等問題上的若干制約，難以獨善其身，也反映出作為金融服務對風險控制這一生命線的掉以輕心。DeFi不是無根之水、無本之源，其發展前景受到底層平臺制約，也需引入更多金融人才，考慮更多極端情形，做好風控措施。

1）MakerDAO“黑色星期四”出現，有用戶以0價格拍賣競價，得到價值833萬美元的ETH。2020年3月12日，以太坊擁堵，交易打包上鏈所需的Gas費飆高，此時DeFi平臺競拍者較少，部分競拍者意識到這點后，利用了MakerDAO拍賣期短、單次拍賣的最大拍賣數量小等漏洞，免費拍到了高額ETH。其后，MakerDAO提高了單次拍賣的最大拍賣數量至500ETH，并延長了拍賣期。這次風險事件反映出MakerDAO平臺協議設置的不成熟和在底層技術平臺方面以太坊本身固有的性能問題。

2)bZx閃電貸事件。2020年2月18日，惡意參與者操控bZx的經濟模型，盜走了價值約65萬美元的ETH。這已經是bZx平臺一周之內第二次遭受攻擊了。攻擊者利用DeFi借貸協議bZx的“合約漏洞”，在一個以太坊區塊時間內，充分利用5個DeFi產品互相的合約調用，在漏洞間操縱價格。

3）Lendf.Me被盜2500萬美元。2020年4月19日，dForce的去中心化借貸協議Lendf.Me遭遇黑客攻擊，價值約2500萬美元的數字貨幣被從合約中取出。此次黑客攻擊主要是利用Lendf.Me和ERC777標準的兼容性漏洞進行了重入攻擊，回調機制允許黑客反復將偽造的ERC777作為抵押物借出款項。在dForce、星火礦池、慢霧、imToken、去中心化交易所1inch等機構與新加坡的合作下，4月21日，黑客歸還全部盜取的資產。盡管如此，Lendf.Me合約狀態已被污染，無法重啟。這次事件反映中DeFi作為一種“樂高”式協議的組合，如果不能處理好各協議的兼容性問題，則其安全風險不容忽視。

5投資建議

推薦關注有望受益于區塊鏈技術持續發展的相關標的：

1）東港股份、易見股份、安妮股份等；

2）央行數字貨幣：恒寶股份、新大陸等；

3）歐科集團、火幣科技；

4）嘉楠科技。

風險提示

監管政策不確定性。目前區塊鏈處于發展初期，全球各國對區塊鏈技術、項目融資和代幣的監管都存在一定不確定性，因此行業公司項目發展存在不確定性。

區塊鏈基礎設施開發不達預期。區塊鏈是解決供應鏈金融和數字身份中核心技術，目前區塊鏈基礎設施尚不能支撐高性能網絡部署，去中心化程度和安全都會對高性能存在一定的牽制，區塊鏈基礎設施存在開發不達預期的風險。

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