區塊鏈技術和行業發展七個新趨勢：新架構、新網絡、新商業模型_區塊鏈:HAI

背景?

新型數字貨幣戰爭實際上可分為三部曲：第一階段與支付相關，第二階段是銀行改革，而第三階段則是各行各業改革。2021年，由于美國財政部批準銀行參與區塊鏈作業，并且可以發行穩定幣，美國正式進入第二階段。但是很明顯，美國許多行業正在進行第三階段的布局。在第三階段，各行各業都采用區塊鏈技術，社會各界開始全面進入區塊鏈和數字貨幣世界。

在2020年11月以前，區塊鏈發展遵循幣圈先行、合規市場跟隨的模式，因為合規市場需要考慮法律問題。可是在如今區塊鏈發展形勢下，這種模式恐怕已不再合適。

2020年6月之后，幣圈在悄然發生著重大改變：1）很多數字代幣開始合規化；2）許多交易所也服從旅行規則（要求交易者進行個人身份驗證）；3）大批合規金融機構開始投資數字貨幣（只能投資合規項目），這使得數字貨幣市場迅猛發展。2021年4月，全球最大的比特幣和數字貨幣交易平臺Coinbase在美國納斯達克成功上市，代表該幣圈交易所全面合規化，而美國監管單位也同意讓其股票上市 。

于是，幣圈開始拋棄過去一些常見的行為，例如以前零知識證明協議的數字代幣可以在交易所交易，現在已被要求下架。現在交易所也進行“了解你的客戶”（Know Your Customer, KYC）和反洗錢（Anti-Money Laundering, AML）分析，以前這都是不需要的。

數字代幣交易不再匿名，因為美國監管單位已經全面追蹤“匿名的”數字代幣，這些“匿名的”代幣早已透明。現在幾乎所有的數字貨幣交易都已被監管，連國外暗網也不接受比特幣，因為如果使用比特幣，由于監管的緣故，暗網已不復是暗網了。整個區塊鏈領域發生了翻天覆地的變化：

2021年2月，據美國媒體報導，IBM公司區塊鏈部門重組，超級賬本不再是公司產品。美國區塊鏈產業分析師表示純IT形式的區塊鏈發展模式已經證實不行。而這發生在全球央行、銀行、金融機構、大型科技公司全力進入區塊鏈行業之際，說明區塊鏈蓬勃發展的新路線已經找到，其中一個路線就是非同質化代幣（Non-Fungible Tokens,?NFT），但這并不是唯一，現在是百花齊放的時代。

2021年4月13日，美國著名高科技公司Palantir表示美國國稅局已和其簽約，將使用高科技來追蹤比特幣交易，這可能就是連暗網都不接受比特幣交易的重要原因。

2021年4月14日，?Coinbase?在美國成功上市。

2021年4月15日，預言機公司ChainLink發布第2代系統白皮書（以下簡稱ChainLink白皮書，部分章節譯稿見附件）。

2021年4月16日，美聯儲表示美國央行數字貨幣（Central??Bank Digital Currency, CBDC）是高優先級的項目，這是美聯儲第一次這樣表示。在這以前，2021年2月，美聯儲曾表示，美國CBDC項目會使用區塊鏈技術（這也是第一次明確表示），而2021年3月，美聯儲和麻省理工學院表示兩個CBDC實驗平臺會在2021年7月出現。

2021年4月20日，英國開啟數字英鎊特別工作組（Task Force），支持金融科技公司開展相關科技包括上市計劃，提供數據服務。

在不到一個月的時間里，這么多重要事件密集發生，表示數字貨幣競爭正在緊鑼密鼓的進行中。在2021年4月25號，筆者在人民大學重陽金融研究院就以“百花齊放，極速進展”來形容這種激烈的競爭場景。

經過我們的分析，認為區塊鏈行業將出現七個新趨勢，包括合規化（第1節），新系統架構（第2，3，4節），新信任網絡（第5節），新軟件工程（第6節），新商業模型（第7節）。

?1.?區塊鏈界走向合規化、學術化，數字貨幣戰爭第三階段開啟

ChainLink白皮書作者來自美國/歐洲著名大學，包括伯爾尼大學、康納爾大學、加州大學圣地亞哥分校、伊利諾伊大學厄巴納香檳分校的教授，也有畢業于哈佛大學或斯坦福大學，和即將入學杜克大學的博士研究生。這幾所大學都是享譽全球的著名大學，所以說幣圈也開始進入合規化、學術化。

ChainLink白皮書有科技含量，也提出了具體技術，與2017-2018年白皮書泛濫的時代大不相同。這代表區塊鏈領域開始走向成熟，傳統幣圈開始合規化，以前胡編亂造的白皮書正在消失。這屬于數字貨幣戰爭第三部曲，幣圈現在是從不合規向合規轉移，這樣，新型數字貨幣戰爭的三個階段等于同時在進行。

動態 | 百度“超級鏈” 分層確定性加密等技術 奠定可信區塊鏈生態基礎:據36氪消息，在2018可信區塊鏈峰會上，來自百度區塊鏈業務部的主任研發架構師肖偉發表了以“百度讓區塊鏈技術更可信”為題的演講。據介紹，百度“超級鏈”的立體網絡技術、輕量級客戶端驗證技術（LCV）、分層確定性加密技術、熱插拔共識架構將幫助區塊鏈性能實現飛躍，為可信區塊鏈生態建立奠定技術基礎。[2018/10/9]

圖1??原來數字貨幣戰爭三部曲

雖然還需要磨合，但是第三階段已經開啟，所以現在是制定規則的時候。監管規則不是僅為監管，而是為市場引導方向——“定義新市場”，看起來中立的監管規則卻能改變一些市場規則。由于監管起到了規則制定的作用，成了非常有用的工具。監管的戰略目標是引導開發新市場，并通過科技手段來執行。所以我們應以新市場的布局來決定監管機制和監管政策，這是一個重要概念。

2020年3月，我們在中國提出重新定義的區塊鏈，把傳統區塊鏈系統擴展到賬本系統（Ledgers, BC），加上智能合約系統（Smart Contracts, SC）及預言機系統（Oracle Machines, OM），而且這些系統之間可以有多對多的關系出現。例如一個賬本系統可以有多個SC系統，一個SC系統可以和多個賬本系統合作，一個OM可以和多個SC系統連接。

2020年10月，我們又發表了LSO（Ledgers賬本, Smart contracts智能合約, Oracles預言機）模型的英文文章，再度延伸這個定義，讓這些系統可以經過注冊而動態調整。在《智能合約：重構社會契約》書中提到，這樣的新模型方便統一管理和監管。如許多股票交易系統，可以使用標準化SC，這樣監管單位可以制定統一監管規則，建立一個可以共用的SC庫。

這些研究成果改變了人們對于區塊鏈的認知，區塊鏈的定義也發生了改變，從此變成多對多的模型，區塊鏈是多系統且可以動態調整的，這跟傳統的區塊鏈定義有著云泥之別。

而現在幣圈、鏈圈和主流學術界也在走同一路線。以前狹義的區塊鏈定義都開始改變，例如一個BC支持一個SC系統，BC和SC綁定，共識和交易綁定。?

未來的區塊鏈系統會是復雜系統，比如，一個區塊鏈應用系統可以有一個BC、3個SC、2個OM，而其中一個OM又有自己的BC和SC。所以這將是一個復雜系統，與2016、2017年提出的所謂“區塊鏈網絡”或“區塊鏈操作系統”等概念差異巨大。以前這些概念都是單一機制而全網布局的系統，系統雖大但卻是單一的（每個節點上都是相同的軟件和數據），上面的資產也只是一種代幣，交易機制只有一種，難以被監管，也不符合現代金融交易流程。

早期預言機單純收集數據，并將數據以安全的方式送到區塊鏈系統。后來預言機的定義范圍擴大，可以是復雜系統，可以使用區塊鏈和智能合約，還可以進行驗證和隱私計算，來保證數據正確。如LSO架構，允許多個BC、SC和OM相互協作，甚至可以通過協作層（CL）動態創建它們的關系，并且CL位于多個BC、SC和OM之間。一個OM可與多個SC交互，也可以和多個BC交互。每個OM必須先向BC注冊，然后才能向BC發送數據或從BC接收數據。

OM可以提供及時且正確的信息，也可以提供不正確甚至誤導或惡意的信息。因此，LSO系統需要具有動態評估機制來跟蹤參與的OM的可靠性。與OM關聯的還有幾種設計模式：立即讀取，發布-訂閱和請求-響應。所有這些都與觀察者設計模式，事件驅動架構（EDA）有關。

這樣就會出現一個復雜的區塊鏈網絡，上面有多個BC、SC和OM系統。由于多個系統的出現，出現事件模型，由多個OM向多個BC和SC傳送事件。事件模型注冊合同參與者的事件，并將自然語言合同標準化為事件，即，在合同的內部處理邏輯下（以軟件代碼的形式表示，大致為條件聲明），對合同進行預處理，包括對事件屬性和合同屬性的數據分別包裝和存儲，并通知司法當局進行公證。事件開始后，根據事件ID查找相應的事件數據包和合同數據包，并將其提交給SC系統以進行自動交易處理。同時，與賬戶資產相關的信息會提前提交到BC系統進行資產驗證或證明，如果涉及資產欺詐或參與者在不信任方列表中，則會搜索對應賬戶的信用記錄。可以通知合同參與者或監管機構終止合同并啟動終止事件。

而OM的功能也被擴充。例如，2021年4月，ChainLink提出一個分權式（或是分布式）OM網絡（Decentralized Oracle Networks，DON），使用其他資產（網絡，存儲，計算）和區塊鏈系統合作完成應用，擴充了傳統OM的系統規模。

動態 | 迅雷與Newland合作 使用區塊鏈解決網絡犯罪問題:據coinspeaker消息，迅雷的區塊鏈基礎設施ThunderChain與全球領先的支付技術提供商Newland Hi-Tech Group建立了戰略合作伙伴關系，為管理數字身份和在線支付提供值得信賴且高效的解決方案，使用區塊鏈解決網絡犯罪問題。[2018/9/24]

DON由OM節點組成，可以和BC合作，也可使用SC，但也可以使用非區塊鏈系統的服務，例如傳統互聯網服務，如下圖表示。

圖2??ChainLink?分權式OM

圖2是一個概念圖，說明了DON如何實現OM基本功能，即將鏈下數據轉發到一個合約。可執行文件使用適配器獲取鏈下數據，并在其上進行計算，通過另一個適配器將輸出發送到目標區塊鏈。（適配器由DON中的代碼啟動，用藍色小框表示；箭頭表示此特定示例的數據流方向。）可執行文件還可以讀取和寫入本地DON存儲，以保持狀態和/或與其他可執行文件通信。

傳統上，SC在BC上執行，和BC連接，SC的數據需要來自BC，才能使數據有保障。LSO機制打破這一傳統，引入OM，OM是提供與外部信息的智能合約的第三方服務。它們是BC與外部世界之間的橋梁，是一種可以在不同BC之間提供互操作性并與外部數據源進行通信的工具。

LSO提出了一種支持隱私計算的可伸縮OM，它不僅可以確保數據收集過程合理，而且可以進行隱私計算并維護系統服務的可伸縮性。并為每個節點設計了信譽評估策略，以確定每個節點是否為惡意節點。每次提交之后，將更新每個節點的信譽值。另外，OM使用BC來保存數據以保護內容提供者。作為SC的數據饋送服務，它可以忠實地提供離線數據，從而確保賬本上數據的真實性，并實現SC與外界的交互。

而ChainLink提出一個新概念——鏈上與鏈下合作的混合型SC。這里鏈上數據由BC保障，鏈下數據由OM系統保障，而OM系統可以有自己的BC和SC。因此，鏈上鏈下數據都經過驗證流程，這樣，SC作業可由鏈上和鏈下合作完成。

這里一共有三套系統：

· ?BC保證送上來的數據不會被更改，會被節點誠實地記錄；但是BC不擔保被送上來的數據本身就是正確的，這個由OM負責。BC保證數字資產的所有權；

· ?OM保證送上去的數據是正確的；

· ?SC保證它所從事的計算是正確的，同時從事監管工作，并且以驗證數據的機制來保護系統，抵抗外面的攻擊。

也就是說，三者各負其責，數據提供商（可以是金融機構、新聞媒體、物流、天氣預測中心等）即OM保證數據本身正確，SC保證數據的計算行為和操作正確，而BC則保證數據的存儲正確和存儲安全。

混合智能合約（簡稱混合合約）的核心是使智能合約能安全地結合鏈上和鏈下優勢。

鏈上部分以SC表示，鏈下部分以Exec表示。DON提供多種鏈下服務來實現鏈上功能的安全組合。

圖3?新型智能合約由鏈上和鏈下合作完成

除了BC、OM和SC外，還需要其他輔助系統，如事件處理（Event Processing）系統、大型大數據監管系統、監管注冊系統如STRISA系統等。

SC的發展歷史發展可見下表：

表1?智能合約歷史發展

照此發展下去，區塊鏈網絡系統越來越復雜，鏈上和鏈下一起完成SC。由于傳統鏈上系統比較有信譽，這種混合SC的信譽度會比較低。這樣，網絡系統會出現動態信譽度評估系統（Dynamic reputation evaluation system，?DRES），對參與的BC、SC和OM系統來進行評估。而這些DRES也被其他DRES評估或客戶評估，維持一個互相評估的閉環系統。

動態 | 區塊鏈+黑茶 中食鏈與安化云茶簽訂戰略合作協議:據中國經營網消息，日前，中食鏈技術股份有限公司與安化云茶網絡科技有限公司在京簽署戰略合作協議。雙方將在防偽溯源、大數據等方面深化合作。本次戰略合作的達成，將進一步推動雙方之間的資源共享和優勢互補，助力食品行業轉型升級。中食鏈通過將食品流通環節中的各生產企業、加工企業、物流企業、各大電商平臺和銷售企業、各類社區以及終端消費者集聚在其生態體系中，實現分布式多中心的共治共建共享治理，將深刻改變現有食品產業體系，增進協作信任度，提升節點協同效率。中食鏈總經理范金剛認為此次合作必將帶來區塊鏈賦能實體經濟的社會價值和示范意義。[2018/8/23]

這種動態信譽評估機制是我們在2017年貴陽數博會上提出的，當時主要是評估BC系統，現在還需要評估SC和OM系統。

?2020年，美國財政部提出，三至五年后，美聯儲乃至全美國的支付網絡都會被區塊鏈網絡全面取代，并且該網絡系統會開放給企業開發和經營，在其上盈利。如果這得到實施，將會是重大變革，代表以美聯儲為中心的支付系統會出現新型區塊鏈網絡，一個劃時代的網絡出現。

根據這一計劃，傳統互聯網時代的金融體系將會全部被區塊鏈網絡所取代，而銀行將附屬在此區塊鏈網絡上，這個觀點源自普林斯頓大學數字貨幣區（Digital Currency Areas, DCA）理論。

這將會是哪一種區塊鏈網絡？可能是新型區塊鏈網絡，例如互鏈網。從2017到2018年開始，美國、中國、瑞士都提出新型互聯網概念，美國提出加密宇宙思想（Cryptocosm），中國提出互鏈網（ChainNet）。

2017年，《經濟人》雜志提出區塊鏈系統是“信任機器”（Trust Machine），但現在已變成“信任網絡”（Trust Network），不但區塊鏈定義擴展了，網絡定義也更新了。

2017年貴陽數博會上，我們提出區塊鏈網絡必定會改革成為下一代互鏈網，并于2018年將這寫成第一個區塊鏈中國夢，開啟了我們的區塊鏈中國夢系列。這一新型信任網絡就是互鏈網，每一層上的系統都會更新，有些還有結構性的改變，應用方式也發生改變。互鏈網實際項目始于2020年初，該項目將BC和相關技術用于信息和通信系統。換言之，這些系統將被區塊鏈化。例如，將修改操作系統（OS）、數據庫、網絡協議以直接支持BC操作。我們已經在互鏈網中提出了一些關于OS、數據庫、網絡協議以及應用程序體系結構的新設計。

互鏈網上不但有價值網絡，還有并行的“監管網絡”，這代表信任網絡包含價值網絡和監管網絡。老百姓們可以在價值鏈網上做交易、做公證，監管網絡則監視價值鏈網活動，保證系統和交易不發生風險——一個新的可信的網絡社會將會出現。?

系統之間需要有復雜的交互，但是交互并不等同于跨鏈，交互的本質是從多條BC或多個OM、多個SC，獲取數據進行融合計算。這和傳統跨鏈思想不同，跨鏈交易是兩個以上的鏈交換價值，這些鏈或有不同結構，或是同一結構，交易時，交易雙方的鏈都需要有共識。因此跨鏈需要進行多次共識，速度肯定會慢下來。一些跨鏈技術為了加快速度，犧牲了交易性和可監管性，使其很難在合規金融市場使用。

現在Chainlink所提的不是跨鏈，而是多鏈合作的機制，多BC、多SC、多OM合作的應用系統。比如說每個應用都需要有“區塊鏈家”（Homebase blockchain），這就是它的主要區塊鏈系統。這種應用可以使用許多BC或OM的數據，而這些BC和OM都必須簽名以保證提供數據的正確性，這樣區塊鏈網絡系統就變成了一種復雜的、可信任的網絡系統，而不是傳統的跨鏈網絡系統。

傳統軟件工程工具包括編譯器、數據庫系統、操作系統、云、容器等，但不是可信軟件工程機制，而是屬于系統或應用；現在，BC（自帶不可篡改性）、SC、OM，都自帶可信機制，加上動態STRISA、LSO工具，新型軟件工程架構出現。

傳統軟件可信的評判標準包括可靠性（Reliability）、安全性（Safety）、保密性（Security）、容錯性（Fault Tolerance）、時效性（Real Time），這在新型軟件工程中仍然成立，但是會出現更多的工具。以后，這些新工具都可以是軟件工程標配，和操作系統、數據庫一樣，和設計模式（Design Patterns）、框架（Frameworks）一樣是標配；和互聯網的網絡一樣也是基礎設施。

深度學習的發展可以幫助我們理解這一點。因為有好的深度學習軟件工具出現，開展深度學習實驗和應用的門檻降低，許多本科生或是高中生都可以從事深度學習實驗和應用。

動態 | 濰坊市利用區塊鏈等技術開發橋涵積水警示和通行安全保障系統:近日，由濰坊市城管執法支隊承建的橋涵積水警示和通行安全保障系統項目通過市城市管理局組織的驗收。該系統充分利用物聯網、區塊鏈、云計算、大數據等先進信息技術，對區域設施、服務等進行感知、分析和管理。系統能夠在涵洞出現積水時自動啟動工作程序，及時準確地將橋涵積水水位信息實時投放到橋涵兩側的顯示屏上，提醒過往車輛和行人注意，避免誤入發生危險，開創了窄帶物聯網和區塊鏈技術在濰坊城市管理中的先例。[2018/7/27]

而按照現在美聯儲等的布局，以后必定會出現區塊鏈網絡，相關的軟件工具也會出現。這些軟件工具可以助力SC的建模、開發和驗證，并且運行在區塊鏈網絡上。這就是可編程的數字金融，也是新型貨幣戰爭的第三階段。那時，由于大量工具出現，本科生或是高中生，都可以使用網上（更正確一點是鏈上）的軟件工具，開發可編程的數字金融。建立一個新區塊鏈應用系統，以后可能只需要幾天，而不是像現在這樣需要許多人年才能完成。

最近SC上的工作已經出現軟件工程思想，例如國際掉期交易協會（International Swaps and Derivatives Association, ISDA）竟然在沒有使用任何代碼的情況下提出SC標準，這表示大量的SC工作和代碼沒有任何關系，而是和法律、金融交易相關，這符合軟件工程的原則——軟件需求不同于軟件代碼；美國和英國合作的雅閣項目（Accord Project），也是從法律出發，且又使用形式化語言，屬于法律和高科技結盟的SC產品；而中國的比格犬模型(Beagle Model)，也是結合法律、金融和軟件工程的方法，例如領域工程；美國斯坦福大學的CodeX計劃中的可計算的合同（Computable contracts）項目也是大量使用邏輯學和機器學習方法。

形式化方法對可信軟件工程的發展與推進起到至關重要的作用，它以一種標準化的模式對可信軟件進行規范化，提供一個高效、統一的結構框架能夠同時支持多種可信性質，能夠將關鍵性質進行有機集成。這就是皋陶模型的精神（參見《智能合約：重構社會契約》第19章）。

區塊鏈技術已經讓許多行業的商業模型改變，例如新版權商業模型NFT出現，是最近的熱點。2021年第一季度NFT的成長倍數竟然是去年一整年的8倍，是目前區塊鏈應用發展最快速的熱點領域。

過去版權產業一直被認為無法盈利，起碼在中國是如此，但現在卻是全球金融市場最熱門的領域。NFT包括治理、經濟學設計、技術設計和價值主張等多個層次，將是未來價值競爭的新賽道。

NFT和傳統數字代幣不同，同樣的兩個數字代幣之間沒有差異，而NFT是獨一無二、不可分割的（而傳統數字貨幣是可以分割的），可以代表特定的數字產權，這等于開創一個全新的數字經濟。而這不可分割的代幣和可以分割的代幣可以合作，建立新商業模型。

NFT大火帶來一個重要信息，區塊鏈可以帶來新型商業模型。傳統上平常的領域，在區塊鏈時代可以一夜之間“麻雀變鳳凰”，打破傳統思維。

需要指出的是，國外NFT項目還是和發幣相關，而在中國發展對應的NFT項目，需要遵守國內法律不能發幣的約束。

由于超級賬本系統在國外出狀況，國際數字經濟分析師立刻表示一個新時代已經來臨了，一個基于數字資產和商業結合的新盈利模型正在強力出現，由于大筆合規基金的資金在2020年第4季開始進入數字資產領域。而這種新商業模型和傳統商業模型不同，NFT只是一個例子。這數字貨幣會是合規穩定幣，合規數字資產，或是CBDC。

英國CBDC特別工作組成立的時候，媒體的報導非常有趣。媒體表示英國已經沒有時間再等了，大量時間都花在研究上，而其他國家現在都跑在英國前面（他們還記得2015年英國是世界第一個國家推出CBDC計劃，當時領先世界），必須馬上有重大改革。

整個區塊鏈領域已經發生翻天覆地的改變，區塊鏈界走向合規化、學術化，數字貨幣戰爭第三階段已開啟；廣義區塊鏈定義得到認可；新型OM出現；鏈上與鏈下合作的一種新型的、混合型智能合約出現；新型區塊鏈網絡“信任網絡”正在形成；新型可信軟件工程出現；NFT等新型商業模式出現。未來已來！

參考文獻?

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區塊鏈平臺想要將透明度帶到房地產市場:買房是很有壓力的一件事兒。模糊不清的過程，重復性和繁瑣的文書工作，以及意想不到的費用，都導致買房變為一件十分復雜的事兒。另外，如果一個人在另一個國家買房子，這種壓力只會成倍增加，這通常包括盲目地信任第三方來代理。CryptoProperties是一個美國的區塊鏈房產管理平臺，它希望通過區塊鏈技術使房產買賣更加透明化。[2018/5/2]

???3.???W. T. Tsai, Robert Blower, Yan Zhu, and Lian Yu, “A System View of Financial Blockchains,” Proc. of IEEE Service-Oriented System Engineering, 2016.

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12.??蔡維德、劉琳、姜曉芳.?區塊鏈的中國夢之一：?區塊鏈互聯網引領中國科技進步，2018.10.30

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16.??蔡維德等，互鏈網:未來世界的連接方式[M].東方出版社，2020

17.??蔡維德等，互鏈網：重新定義區塊鏈，2020.04.28

18.??蔡維德等，2020年10月IMF《跨境支付的數字貨幣:宏觀金融的影響》報告解讀系列（共十一篇）

19.??蔡維德等，Libra 2.0解讀：平臺霸權—–打贏新型數字貨幣戰爭的決定性武器，2020.05.11

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21.??蔡維德，監管科技新方向:網絡化、嵌入式、實時化混合化、智能化、全面化，2020.10.09

22.??蔡維德，姜曉芳，“新貨幣競爭來了？沒錯！”，2019.06.21

?附錄

ChainLink 2.0白皮書提出混合智能合約的新概念，提升OM性能和吞吐量的可擴展性方案，保護用戶敏感數據的保密方案，以及對用戶公平的交易訂單公平性設計方案，除此以外，其他的關鍵內容，包括屏蔽OM系統的復雜性，和OM的信任最小化模型。以下是白皮書中7個關鍵內容：

1） 混合智能合約：提供一個功能強大的通用框架，通過將鏈上和鏈下的計算資源安全地組合到混合智能合約中，來增強現有的智能合約功能。

2）屏蔽復雜性：為開發人員和用戶提供簡單的功能，無需熟悉復雜的底層協議和系統邊界。

3）可擴展性性方案：確保OM服務實現高性能分權式系統所需的延遲和吞吐量。

4）保密方案：將區塊鏈固有的透明性與對敏感數據的保密保護相結合起來。

5）交易訂單公平性：以對最終用戶公平的方式支持交易排序，并防止機器人程序和礦工開展老鼠倉剝削或其他攻擊。

6）信任最小化模型：通過分權式化、區塊鏈中高安全性的強錨定、加密技術和加密經濟保證，為智能合約和其他依賴OM的系統創建高度可信的支持層。

7）基于激勵的（加密經濟）安全模型：嚴格設計和穩健部署的機制，確保DON中的節點具有強大的經濟激勵機制，即使面對資源充足的對手，也能可靠、正確地運行。

混合智能合約通過將鏈上和鏈下計算資源安全地組合到一起來增強智能合約的功能。混合智能合約是由兩個互補組件組成：駐留在區塊鏈上的鏈上組件SC和在DON上執行的鏈下組件exec。DON是這兩個組件之間的橋梁，也是連接混合合約與非鏈資源（如web服務、其他區塊鏈、分權式存儲等）的橋梁。

一個DON（表示為DON1）可以和一系列不同資源的適配器，包括另一個DON（表示為DON2）、區塊鏈（主鏈）及其內存池、外部存儲、web服務器和物聯網設備（通過web服務器）進行連接，OM系統的設計也要考慮到多個方面，比如實現擴展性、數據保密和用戶交易排序等，我們可以發現OM越發復雜，新型的OM系統開始出現。

鏈下在OM處理提升性能和吞吐量

概念圖中展示了分權式OM網絡如何提高SC的可擴展性。圖A顯示了傳統的OM體系結構。交易直接發送到區塊鏈，就像OM報告一樣。因此，以黃色突出顯示的區塊鏈是交易處理的主要軌跡。圖B顯示了使用DON來支持區塊鏈上的SC。DON可執行文件處理交易以及來自外部系統的數據，并將結果（例如，捆綁交易或由于交易的影響而導致的合約狀態更改）轉發給區塊鏈。因此，以黃色突出顯示的DON是事務處理的主要軌跡。

保護用戶敏感數據的保密方案

智能合約可以處理機密數據的需求是真實客觀存在的，比如使用私人分權式（和集中）金融身份、信貸信息，以及更有效和更方便地使用KYC和認證協議。?

ChainLink使用三種主要方法來滿足該需求，分別是：1）使用DECO和TOWN技術來實現一個保密適配器，2）使用安全多方計算和可信執行環境技術來實現機密計算，3）支持Lay 2保密系統。

圖5.敏感數據通過DON保密適配器和保密計算從外部源流向智能合約

圖5是DON中敏感數據保密操作的概念圖（以黃色突出顯示）。web服務器中的敏感源數據（黑色圓圈）使用保密適配器（藍色雙箭頭線）提取到DON。DON從這些適配器接收派生數據（空心圓），這是對敏感源數據應用函數或（例如）秘密共享的結果。DON上的可執行文件可以對派生數據應用機密計算來構造報告（雙環），并通過適配器將其發送到區塊鏈。

FSS確保交易訂單公平性

如今的區塊鏈設計有一個骯臟的公開秘密：礦工和驗證者可以自主選擇哪些交易進行打包或驗證，用戶還可以根據支付的網絡費用（例如以太坊的Gas費）來操縱交易順序。礦工監聽用戶的交易，并將自身的利用性交易插入同一區塊中的較早位置，從而通過利用對用戶交易的預先判斷，從用戶那里竊取資金，這就是名叫老鼠倉的操縱形式。例如，機器人程序可以在用戶的購買訂單之前下一個購買訂單，然后從用戶交易引起的資產價格上漲中獲利。

“公平排序服務”（Fair Sequencing Service, FSS）是現代交易非常重要的規則，防止交易所或是交易系統作弊。Chainlink也提供FSS服務，FSS幫助智能合約設計人員確保其交易的公平排序，并避免對用戶交易以及其他類型事務（如OM報表傳輸）的前向運行、后向運行和相關攻擊。FSS使DON能夠實現一些思想，比如引入嚴格的時序公平性概念，此外FSS還可以降低用戶的網絡費用（例如Gas成本）。

簡單地說，在FSS中，事務通過DON傳遞，而不是直接傳到目標智能合約。DON下單交易，然后將它們轉發給合約。

圖6:FSS受益的示例

圖A是礦工利用其中心化的處理交易的能力來交換兩個交易：交易1在交易2之前到達，而礦工卻對齊交易順序顛倒。圖B展示出DON如何在DON節點之間分權式排序過程。如果誠實節點的仲裁在2之前接收到1，FSS會在鏈上使交易1出現在交易2之前，其方式是通過附加合約可執行的序列號來防止礦工重新排序。?

可信執行環境TEE

可信執行環境（Trust Execution Environment, TEE）是應用程序的獨立的執行環境，通常具有特殊用途的硬件支持。TEE的使命在于提供強大的安全特性，如機密性和應用程序完整性，即軟件的抗篡改性。TEE是一項工業界和學術界都在火熱進行的研究工作，它會產生非常巨大的行業影響

一些TEE可以產生證明，即一個特定的程序對特定的輸入正確地計算輸出。一種基于TEE的TEF同步變體可以通過將（zk-）rollups匯總中的證明或有效性替換為TEE認證來實現。

相比于用于Rollups和Validum的零知識證明，TEEs的性能要好得多。與門限簽名相比，TEE消除了生成門限ECDSA簽名的復雜性，因為原則上只需要一個TEE。然而，使用TEE會引入額外的依賴于硬件的信任假設。您還可以將TEE與閾值簽名結合起來，以創建防止部分TEE實例泄漏的容錯性，盡管這種保護措施重新引入了生成閾值ECDSA簽名的復雜性。

更強大的靈活性：這些同步選項可以通過以下方式進行改進，以提供更大的靈活性。

靈活觸發：TEF應用程序可以確定同步觸發的條件。例如，同步可以是基于批處理的，例如，在每N個事務之后發生，基于時間的，例如，每10個塊發生，或者基于事件的，例如，在目標資產價格發生顯著變化時發生。

部分同步：在某些情況下（例如，使用Rollup，部分同步可以減少延遲），可以提供少量狀態的快速同步，可能只定期執行完全同步。例如，可以通過在中更新用戶的余額來批準取款請求，而無需更新主鏈的狀態。

像Intel SGX和Keystone這樣的TEE允許應用程序在被稱為enclave的受保護環境中執行，原則上這樣可以保護它們的完整性和機密性。設計TEE是為了實現一個強大的、非常通用的功能，它甚至包括強大的加密原語，如虛擬黑匣子混淆，但事實證明，僅使用密碼學是無法實現的。

TEE是是Town cryer的基礎，它將在區塊鏈系統中發揮越來越重要的作用， 出于對TEE安全性的擔憂，其目前沒有被大規模采用。

TEE安全性討論：

最近針對英特爾SGX（唯一具有認證能力的商品TEE）的攻擊，使人們對TEE在實踐中的安全性產生了懷疑。

緩解措施有：以認識到其潛在的危害的方式去部署TEE。

一種是使用它們進行深度防御，也就是加固系統。Town cryer可以這樣看：值得信賴的OM使用者應該為用戶提供保密性和完整性，但Town cryer的使用加強了這種保證。類似地，TEE可以以不依賴于完美安全性的方式部署。例如，密封玻璃證明算法可以使用TEE來保證完整性，而不是保密性（盡管最近的側通道攻擊會損害這兩者）。

最后，可以設計具有前向安全性的基于TEE的協議，這樣的話，如果已知有中斷（1）用戶可以避免使用TEE；（2）中斷不會回溯性地影響以前的協議調用。這種方法將極大地限制對手利用TEE漏洞的機會窗口。

比如說，在TEE控制用戶資金的協議中，用戶可以將這些資金轉移到專門用于TEE臨時使用的地址中。在TEE強制長期數據保密的協議中，頻繁的鍵輪換將達到類似的目的。

又比如說，TEE可以用于實現機密定義的ConfSwitch適配器。TEE接收在公共密鑰pk TEE(t)下加密的(q, switch)，其epoch t持續，例如一周，并生成輸出s = switch(r)。然后，它會清除它處理過的所有數據。在每個新紀元的開始，它刪除它的舊鍵，生成一個新鍵，并將其發布給BC或者主鏈。（這樣的發布可以通過賬本上帶有每個紀元啟動器的可執行文件來實現。）另外，用戶可以在任何時候通過協議中止。

當然，用戶在這個模型中可能遭受零日攻擊，即未發布的攻擊。但是，使用零日攻擊是有代價的，即通過發布補丁而暴露和失效的風險。

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