12018区块 链底层技 术研究最新进展此报告由硅谷洞察院、Ontology、虫洞社区联合发布 2019年1月11日12018区块链底层技术研究最新进展42018区块链技术三大关键词扩容、存储、隐私安全跟区块链性能Perance紧密 相 关 ，为 当 前 最 受 关 注 的 、力 图 提 升 区块链扩展性的研究点。研究方法本部分研究，通过梳理过去两年最受关注的底层项目，以及技术具有创新性、引领性的项目的白皮书、黄皮书得出扩容 存储 隐私安全P2P网络、云存储等现有技术足以支持目前区块链应用的存储需求；但区块链存储需要探索如何解决存储节点的压力，以及为节点提供激励证明的机制。零 知 识 证 明 的 发 展 最 为 显 著 ，已 形 成 一定生态体系。但现有的部分零知识 证明协议面临消耗大量内存难题，会是 下一步的研究方向。51 2 3扩容分片和第二层技术研发在2018年实现技术落地EOS通过部分中心化的方式提高共识效率、降低节点账本存储压力。更加流行的研究方向通过分片Sharding和第二层Layer 2实现区块链网络扩展。2 0 1 8 年 ，分 片 和 第 二 层 技 术 正 式 落 地 ，诞生了测试网或者初级阶段的概念验证（Proof of Concept），对理论进行了验证。其中，第二层技术已经可以 支撑游戏场景。6DAG研究方向代表项目 代表项目 代表项目Sharding研究方向Layer 2研究方向共识算法性能的提高是未来区块链扩展性研究最重要的方向之一。目前的DAG主要针对于PoW算法的扩展。智能合约的分片是区块链分片技术的 研究难点和重点。状态通道技术State Channel将智能合约业务offload到链外将是下一步研究方向。侧链技术侧链中运行复杂的智 能 合 约 业 务 ，如 何证明状态数据的有效性是目前主要 研究的方向。PHANTOM GHOSTDAG, Conflux, PrismEthereum Shasper, Omniledger, Chainspace, Zilliqa, OntologyPlasma, Loom, Celer Network, L4 Counterfactural 三种主要扩容技术的研究方向7随着区块链技术的发展，对可靠的、去中心化的、可验证的存储能力需求愈发迫切。沿袭自P2P网络及 云存储的成熟技术足以支持目前区块链应用的存储需求。相比于传统存储技术，区块链存储有以下特征应用模式的多样化使得一些存储项目受到众多关注，例如 IPFS FileCoin、Sia、Swarm、Storj、MaidSafe， 但明星项目都没有太多落地，主要是由于要实现完全去中心化的存储，对节点的压力很大，仍待解决。存储系统经济模型刺激网络用户存储能力，以达到整个网络的稳定运行。存储空间证明及声誉证明机制保证用户收益得到合理计算的同时，评价节点质量。存储2018无重大进展，明星项目仍未落地8存储证明是区块链存储的主要特征，是将存储能力与通证系统 结合的关键，是项目方结合自身的业务模型和经济模型设计的，为了激励节点贡献存储能力的必要手段。节点的奖励机制新节点的筛选机制当前并没有一个项目尽善尽美。对新节点加入的筛选机制，对于 节 点 的 安 全 性 、可 靠 性 ，加 入节 点 后 如 何 持 续 提 供 稳 定 、可 靠 的 存储能力，是需要未来系统设计时考虑的。未来研究方向节点筛选和激励机制9区块链的去中心化特性对用户隐私带来了挑战，如何在保护用户数据安全的前提下完成去中心化的协作业务 成为当前隐私技术的重要研究课题。致力于解决这一问题的相关技术包括零知识证明 可信执行环境Trusted cution Environment, TEE安全多方计算Secure Multi-Party Computation技术zk-SNARKs, zk-STARKs, Bulletproofs。项目ZCash, ZoKrates, Monero。Oasis Labs, ic participate in Ethereum Enterprise Alliance, EEA, TEEX, Ontology.PlatON, Wanchain, ARPA, etc.隐 私 零 知 识 证 明 获 得 显 著 发 展代表项目 代表项目 代表项目10现有新协议所面临的大量内存消耗等 问题，是未来一大改进方向。未来研究方向将涉足如何减少内存使用且提高 验证效率。从技术角度层面看难度并不高，但因为 技术是基于硬件提供的、软硬结合开辟的安全的执行环境，因此，其未来发展将 主要依赖芯片厂商的技术发展， 如ARM、英特尔等。技术仍处于实验阶段，还未大规模 工业化。目前欠缺相关工具链，开发门槛较高，但每年都有新的论文产出。在一些特定化领域的计算比如多方签名等跟区块链比较紧密结合的地方，已出现像阿里巴巴的大公司在这方面记性技术探索。 大数据时代的到来，会催生对该技术 的更大需求。未来研究方向解决零知识证明高耗能问题；安全多方计算急需开发工具链零知识证明 可信执行环境Trusted cution Environment, TEE安全多方计算Secure Multi-Party Computation2区块链技术与行业 结合学术前沿解读12现状 跟区块链技术结合的五大行业皆面临着像数据安全、隐私性等痛点。 已跟区块链技术结合的产业中，布置智能合约、信息“上链”等已成为通用做法。 私链、联盟链的应用仍是主流，结合中心化机构（如政府监管部门）的参与， 可降低系统从中心化向去中心化转变中的风险。主要挑战 在已落地的产业中，交易过程使用了区块链技术的合规性问题仍待解决。发生法律纠纷时， 如何把智能合约中的哈希值跟现实世界的合同一一对应 区块链技术的扩展性、延迟性、隐私性等底层技术面临的问题，同样成为跟产业结合继续向前 发展的制约因素。总体趋势区块链私链、联盟链的应用是主流，但仍面临底层技术瓶颈、合规性挑战13硅谷洞察研究院以全球知名的SCIE顶级期刊及会议，例如I EE、ACM、Springer等为数据源，根据期刊影响力因子排名、 论文引用数等指标，挑选出影响力最大的52篇论文作为分析对象。数据源 筛选标准 专家采访SCIE论文库、 SCIE AAA级 会议论文库。SCIE论文引用次数、 期刊影响力排序等。硅谷洞察院对多为区块链专家进行了访 谈 ，共 同 研 究 了 学 术 论 文 ，获 得 了 宝贵的意见和帮助。研究方法1448的 学 术 论 文 的 主 题 为 探 讨 区 块 链 技术 如 何 与 行 业 结 合 并 落 地 ； 另 外 52的 主题 为 探 讨 底 层 技 术 、 区 块 链对世 界 的 影响 、 前 人 研 究 成 果 总结等 。探 讨 区 块 链 与 行 业 结 合 的 论 文 中 ， 医 疗 、 物 联 网 、 安 全 服 务 、 能 源 、 金 融 为 涉 及 最 多 的 5个 领 域 。论 文 作 者 中 ， 美 国团队 占 比 最 高 ， 为 31，中 国团队 占 比 27， 其 他 国 家 地 区 研 究 团队 占 比 42。区 块 链 学 术 论 文区 块 链 和 传 统 行 业 结 合占 比不 同 地 区 学 术 论 文占 比其 他物 联 网医 疗区 块 链 与行 业 结 合安 全 其 他 中 国美 国能 源金 融5229 424848 21 3021 281248的 学 术 研 究 关 注 区 块 链 落 地 行 业 ， 医 疗 、 物 联 网 、 安 全 服 务 、 能 源 、 金 融 为 五 大最受 关 注 行 业312750论文 团队 期刊Healthcare Data Gateways Found Healthcare Intelligence on Blockchain with Novel Privacy Risk ControlA Review Of Existing And Emerging Digital Technologies To Combat The Global Trade In Fake MedicinesMeDShare Trust-Less Medical Data Sharing Among Cloud Service Providers via BlockchainA Secure System For Pervasive Social Network-Based HealthcareHealthcare Blockchain System Using Smart Contracts for Secure Automated Remote Patient Monitoring12435华侨大学，中山大学加州大学圣地亚哥分校中国电子科技大学西交利物浦大学，利物浦大学福坦莫大学Journal of Medical Systems Expert Opinion on Drug Safety IEEE Access IEEE Access Journal of Medical Systems archive附录1探讨区块链和行业结合的学术论文列表51Blockchain A Panacea for Healthcare Cloud-Based Data Security and PrivacyCan Blockchain Strengthen the Internet of ThingsBlockchain for IoT security and privacy The case study of a smart homeUshare user controlled social media based on blockchain679810萨莱诺大学，香港大学，德克萨斯大学圣安东尼奥分校北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校新南威尔士大学斯塔万格大学IEEE Cloud Computing IEEE Computer Society2017 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops PerCom WorkshopsIMCOM ‘17 Proceedings of the 11th International Conference on Ubiquitous Ination Management and Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things北卡罗来纳州立大学The 11th International Conference on Ubiquitous Ination Management and Communication附录1探讨区块链和行业结合的学术论文列表论文 团队 期刊52Towards an Optimized BlockChain for IoT新南威尔士大学2017 IEEE/ACM Second International Conference on Internet-of-Things Design and Implementation IoTDIAn ID-Based Linearly Homomorphic Signature Scheme and Its Application in BlockchainWhen Intrusion Detection Meets Blockchain Technology A ReviewSecurity Services Using Blockchains A State of the Art SurveyBlockchain technology in the chemical industry Machine-to-machine electricity market1112141315广州大学，南京信息工程大学丹麦技术大学华盛顿大学圣路易斯分校剑桥大学IEEE Access IEEE Access IEEE Communications Surveys TutorialsApplied Energy附录1探讨区块链和行业结合的学术论文列表论文 团队 期刊53Blockchain-Enabled Security in Electric Vehicles Cloud and Edge Computing奥斯陆大学，华东师范大学IEEE Network Designing microgrid energy markets A case study The Brooklyn MicrogridEnabling Localized Peer-to-Peer Electricity Trading Among Plug-in Hybrid Electric Vehicles Using Consortium BlockchainsSolidus Confidential Distributed Ledger Transactions via PVORMBlockchain Technology Transing Libertarian Cryptocurrency Dreams to Finance and Banking Realities1617191820卡尔斯鲁厄理工学院广东工业大学，奥斯陆大学康奈尔大学康奈尔大学Applied Energy IEEE Transactions on Industrial Inatics CCS ‘17 Proceedings of the 2017 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications SecurityIEEE Computer Society * 52篇学术论文的完整列表，请访问 https// 团队 期刊54以 下 专 家 在 本 研 究 的 分 析 过 程 中 提 供 了 重 要 的 指 导 和 意 见毛 贤 平 - Ontology研 究院院 长 , Ontology丛 宏 雷 - 高 级 区 块 链 技 术 专 家 , Ontology刘 秋 杉 - 高 级 研 究 员 , Ontology吕 威 - 高 级 信 息 安 全 工 程 师 , Ontology谭国斌 - 联 合 创 始 人 兼 CTO, 虫 洞 社 区龚劼 - 区 块 链 工 程 师 ， Unetwork附 录 1 探 讨 区 块 链 和 行 业 结 合 的 学 术 论 文 列 表UNetwork55硅谷洞察（SVInsight Inc.）成立于2015年，前身是知名的硅谷科技媒体硅谷密探。在稳健的成长及影响力提升后，2018年硅谷密探品牌升级为硅谷洞察，主力发展三大业务板块硅谷洞察研究院、硅谷密探新媒体、中美区块链系列峰会。其中，硅谷洞察研究院专注于区块链行业的趋势研究，以区块链行业为核心聚焦点，通过数据分析、行业研究与专家洞见的结合，系统呈现区块链行业的核心技术动向、政策、产业链生态的变化，为行业人士提供关于区块链行业发展的洞见和指引。研究主管 倪松调研与撰写 房 珊 珊 、韩 地研究指导 李 攀 、秦 备 、卢 毅设计 龚逸旸翻译 Yangyang Gu网站 Email Twitter svinsight_Medium svinsight机构及团队56本报告版权为 SVInsight Inc.（硅谷洞察）旗下硅谷洞察研究院所有，未经书面许可，机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得SVInsight Inc.同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“硅谷洞察研究院”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。本报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。SVInsight Inc.不会因为接收人接受本报告而将其视为客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。免责声明57THANK YOU