區(qū)塊鏈行業(yè)專題研究：盤點公鏈

1、內容目錄 HYPERLINK l _TOC_250027 概覽：區(qū)塊鏈迎來性能、安全、應用三方面的邊際革命 4 HYPERLINK l _TOC_250026 性能：百花齊放，以太坊信標鏈或于 2020 年上線 5 HYPERLINK l _TOC_250025 鏈上擴容路線擴大區(qū)塊 6 HYPERLINK l _TOC_250024 BCH 推出 Schnorr 簽名 6 HYPERLINK l _TOC_250023 BSV 完成創(chuàng)世升級不設上限 7 HYPERLINK l _TOC_250022 鏈上擴容路線改變共識算法 8 HYPERLINK l _TOC_250021 Conflux

2、：引入“父邊”“引用邊”，打造樹圖結構 8 HYPERLINK l _TOC_250020 VeChain：引入鏈下權威節(jié)點，改進 POA 算法 9 HYPERLINK l _TOC_250019 鏈上擴容路線分片：以太坊信標鏈 2020 年或將上線 9 HYPERLINK l _TOC_250018 鏈上擴容路線多鏈 12 HYPERLINK l _TOC_250017 波卡（Polkadot）：采納 POA，通過中繼鏈實現跨鏈通信 12 HYPERLINK l _TOC_250016 Cosmos：通過跨鏈協(xié)議 IBC 實現跨鏈通信 12 HYPERLINK l _TOC_250015 鏈

3、下擴容/二層網絡（Layer-2）/側鏈路線 12 HYPERLINK l _TOC_250014 比特幣：大力推廣閃電網絡，優(yōu)化交易處理性能 12 HYPERLINK l _TOC_250013 以太坊：完成兩次升級，利好二層網絡方案，為擴容做準備 15 HYPERLINK l _TOC_250012 Nervos：成功啟動 CKB 主網，2020 年進一步關注技術開發(fā) 15 HYPERLINK l _TOC_250011 Bytom：頻繁上線商業(yè)應用，在 Layer2 領域繼續(xù)尋求突破 16 HYPERLINK l _TOC_250010 安全性篇 17 HYPERLINK l _TOC_

4、250009 Algorand：采用隨機算法實現拜占庭算法的大規(guī)模擴展 18 HYPERLINK l _TOC_250008 Neo：建設下一代互聯網基礎設施，優(yōu)化治理模式和經濟模型 20 HYPERLINK l _TOC_250007 Qtum：采用 POS 機制，非出塊節(jié)點分享出塊收益，延遲收益 21 HYPERLINK l _TOC_250006 達世幣：通過仲裁鏈免疫 51%算力攻擊 21 HYPERLINK l _TOC_250005 應用：DApp 三足鼎立，DeFi 風險事件頻發(fā) 21 HYPERLINK l _TOC_250004 波場：DApp 活躍用戶和交易量等增長快速 2

5、3 HYPERLINK l _TOC_250003 EOS：項目方代付 CPU，使用門檻大幅降低 23 HYPERLINK l _TOC_250002 DeFi：并非無本之水，安全性受制于底層平臺 24 HYPERLINK l _TOC_250001 投資建議 25 HYPERLINK l _TOC_250000 風險提示 26圖表目錄圖表 1：比特幣、以太坊等公鏈 2019 年技術回顧與 2020 年展望 4圖表 2：跨鏈主要技術 6圖表 3：各比特幣分叉幣基本情況（截至 2020 年 5 月 2 日） 7圖表 4：2019 年閃電網絡技術特點 7圖表 5：Conflux 樹圖結構例示（局部

6、） 9圖表 6：以太坊 2.0 投票委員會的構成 10圖表 7：以太坊發(fā)展規(guī)劃與歷次分叉 11圖表 8：比特幣主要參數（截至 2020 年 5 月 2 日） 13圖表 9：比特幣成功實現的發(fā)展規(guī)劃與歷次分叉 13圖表 10：2019 年閃電網絡發(fā)展進程 15圖表 11：2019-2020Nervos 大事件及技術進展 16圖表 12：2020 年 Bytom 技術進展規(guī)劃（部分） 17圖表 13：公鏈的主流共識機制 18圖表 14：Algorand 算法 19圖表 15：Algorand 主要技術特點 20圖表 16：Neo 發(fā)展大事記（部分） 20圖表 17：2019 年基于以太坊構建的 D

7、App 數量 22圖表 18：2020.4.9-2020.5.8 各公鏈 DApp 活躍用戶數量（單位：千） 22圖表 19：2020.4.9-2020.5.8 各公鏈 DApp 交易額（單位：百萬美元） 22圖表 20：2020.4.9-2020.5.8 各公鏈 DApp 交易筆數（單位：百萬美元） 22圖表 21：2020.4.9-2020.5.8 各公鏈 DApp 數量（單位：千） 22圖表 22：2019 年波場 TRON 技術發(fā)展歷程 23圖表 23：2019 年 EOS 技術發(fā)展歷程 24圖表 24：被 DeFi 平臺鎖倉的加密貨幣價值約為 12.3 億美元（M 為百萬美元，B 為

8、十億美元，2020.5.1） 25概覽：區(qū)塊鏈迎來性能、安全、應用三方面的邊際革命區(qū)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(chuàng)新應用模式（中國區(qū)塊鏈技術和應用發(fā)展白皮書，工信部 2018 年指導發(fā)布）。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(xié)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(qū)塊按照被記錄的時間，在最長鏈后逐個相連，由全網節(jié)點見證，比

9、特幣 2009 年上線，最新市值已超過 1600 億美元（Coinmarketcap，2020.5.2）。公鏈是區(qū)塊鏈生態(tài)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(qū)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（Dapp）發(fā)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(tǒng)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）

10、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。圖表 1：比特幣、以太坊等公鏈 2019 年技術回顧與 2020 年展望最新市值（億美24 小時活躍地址數TPS（每秒交易筆Dapp 數2019 年回顧2020 年展望元）數）比特幣（BTC）16249214073.8/閃電網絡快速普及。比特幣閃電網絡的快速普及，有望促進小額、實時、海量支付網絡的形成。以太坊（ETH）2364088299.02585技術升級利好Layer-2 方案。將優(yōu)化 Gas 消耗（以太坊網絡使用費用），提升性能，為擴容做準備。比特幣現金（BCH）4723998

11、0.5/運用 Schnorr 簽名提升交易效率，通繼續(xù)通過技術提升交易效率。過其線性特點支持更多智能合約和多重簽名。BSV39251526.4/完成創(chuàng)世區(qū)塊發(fā)消除區(qū)塊上限等人為限制，恢行，取消區(qū)塊限復比特幣腳本的原始功能。制，將默認區(qū)塊大小從 128MB 提升到2GB。EOS29/633Dapp 格局上，EOS在交易額和交易筆EOS 會繼續(xù)做出了一系列創(chuàng)新性的舉措如升級主網至 v1.8數方面處于領先地來提升用戶使用體驗，提升交位。易效率。波場（TRON）10/683在活躍用戶和交易量等方面增速較深耕娛樂型 Dapp?？?。波卡（Polkadot）/通過中繼鏈技術能各公鏈上的代幣轉2020 年 5

12、 月發(fā)布新路線圖。入類似多重簽名控制的原鏈地址中，提升區(qū)塊鏈可擴展性。Cosmos5/通過中繼鏈技術能繼續(xù)采用類似實用拜占庭容錯各公鏈上的代幣轉的共識算法，實現代幣安全快入類似多重簽名控速地從一個空間傳遞到另一個制的原鏈地址中，空間，大幅提升區(qū)塊鏈的互操提升區(qū)塊鏈可擴展作性、可擴展性以及無縫更新性。性。達世7.8668990.310.1專注升級鏈鎖以免/（Dash）疫于 51%算力攻擊。Nervos（CKB）0.6911000/成功啟動了 CKB 主網，從頭開始構建并除了持續(xù)進行CKB 協(xié)議層和鏈上開發(fā)的改進外，還將重點關如期交付了功能完注開發(fā)者體驗、Layer 2、研究備的 Layer 1

13、區(qū)塊以及社區(qū)建立。鏈.Bytom（BTM）0.71124316 萬（側鏈/上線一主多側的BaaS 平臺和側鏈基礎協(xié)議層提出通用的跨鏈開放式網關協(xié)議，計劃在Vapor）Layer2 前沿領域有所突破Conflux（DAG）/聲稱能同時滿足去中心化、高安全繼續(xù)為同時滿足去中心化、高安全性、高性能努力，主網上性、高性能。線在即。VeChain（VET）2.54353(當日活躍賬號230125進一步落地在包括食品安全、可持續(xù)發(fā)布與落地 POA2.0 算法數)時尚、跨境供應鏈管理等領域的項目。NEO7.14226 萬地1000+68斥資1 億美元支持生完成 Neo3 升級，大幅優(yōu)化協(xié)址（其中54%持有資

14、產）態(tài)建設，推進鏈上互操作性協(xié)議的實現。議層、完成包括分布式存儲，內置預言機與分布式身份在內的組建層搭建，并探索更多數字資產的應用場景。離線 Staking，Qtum Phantom 隱私解決方案和 Qtum Neutron 虛擬機架構三大更新實現了 Qtum-BTC原子交換，發(fā)布 Qtum2.0/0.01（實測的最近 24 小時每秒交易 量，不代表實際交易能力）2221（全球節(jié)點數）1.45Qtum資料來源：Coinmarketcap，區(qū)塊鏈瀏覽器、國盛證券研究所（BTM、VET 的數據更新至 2020.5.8，Nervos 數據更新更新至 5 月 13 日，Qtum、NEO 數據更新至 5

15、 月 15 日，其他公鏈的數據更新至 2020.5.2）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（Transactions Per Second， TPS），比特幣等區(qū)塊鏈項目出于自身安全性和去中心化的需要，對區(qū)塊規(guī)模大小和區(qū)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(fā)起初衷是違背的。提升 TPS、保證去中心化水平、提升區(qū)塊鏈的可擴展性是公鏈技術未來發(fā)展的方向。根據

16、PANews 在 2020 年初的調查，有超過 7 成的用戶認為 TPS 對公鏈發(fā)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。目前區(qū)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(qū)塊容量。移除原先中本聰對比特幣容量 1MB 的區(qū)塊上限； 2）發(fā)展跨鏈技術?？珂溂夹g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(qū)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(qū)塊鏈之外構建新的交易渠道進行小額交易；3）分割區(qū)塊。主要形式有隔離見證等，將用以證明交易真實性和合法

17、性的見證數據隔離在區(qū)塊基本信息之外，只保留交易狀態(tài)數據。圖表 2：跨鏈主要技術主要技術主要內容公證人機制以瑞波和 BTC Relay 為代表，關注資產轉移。側鏈/中繼以 Polkadot 和 Cosmos 為代表，關注跨鏈基礎設施。哈希鎖定以閃電網絡為代表，通過建立交易通道實現海量小額支付。分布式私鑰控制以萬維鏈為代表，鏈內交易的分布式賬本均能接入萬維鏈，實現不同區(qū)塊鏈的連接。資料來源：百度百科，國盛證券研究所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(fā)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

18、太坊完成了君士坦丁堡和伊斯坦布爾兩次升級，利好 Layer-2（二層網絡）方案。比特幣現金（BCH）：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(chuàng)世升級，直接取消區(qū)塊限制。2020 年 BSV 完成升級，消除了對協(xié)議施加的人為限制，如區(qū)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(qū)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(qū)塊鏈項目提供跨鏈基礎設施或協(xié)議，提升交易效率。鏈上擴容路線擴大區(qū)塊比特幣現金（BCH）運用 Sc

19、hnorr 簽名提升交易效率，BSV 完成創(chuàng)世區(qū)塊，取消區(qū)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(qū)塊上限提升到 2GB 后，2020 年 2 月 4 日 BSV 完成了創(chuàng)始升級，消除了區(qū)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(qū)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(chuàng)始人 CSW 郁金香信托案

20、件的訴訟結果將對其幣值產生重要影響。BCH 推出 Schnorr 簽名由于針對比特幣的擴容方案不同而又無法統(tǒng)一，比特幣出現了大量分叉幣，其中以比特幣現金（BCH）、比特幣黃金、比特幣鉆石、BSV 等為主要分叉幣。幣種分叉時間單價已發(fā)行量最新市值與 BTC 的不同（美元）（萬枚）（億美元）比特幣現金2017.8.125618381）區(qū)塊容量不同，BTC 為 1MB，BCH 刪除了隔離見證，最大可支持 8MB 區(qū)塊大小。2）算47法難度不同，BTC 算法難度隨著被挖數量增加而增加，而 BCH 生產難度會根據全網算力調節(jié)。比特幣黃金2017.11.13101837PoW 算法不同。BTC 采用 SH

21、A256，BTG 采1.85用 Equihash 以消除大礦工對算力的控制，這樣可以做到更強的去中心化。1）區(qū)塊大小不同，BCD 支持每個區(qū)塊大小為比特幣鉆石209189421.1動態(tài)值。2）出塊速度不同，BCD 出塊速度約(BCD)為 BTC 的 5 倍。3）BCD 降低轉賬手續(xù)費和用戶參與門檻。BSV2018.11.9209183838.5BSV 希望解除各種代碼限制，如區(qū)塊大小限制、防塵交易限制、非標腳本限制、OP_Return 空間和數量限制。圖表 3：各比特幣分叉幣基本情況（截至 2020 年 5 月 2 日）(BCH)(BTG)資料來源：coinmarketc

22、ap，國盛證券研究所比特幣現金（BCH）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(fā)送資金的隔離見證（Segwit）恢復功能。比特幣采用的是橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA），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。圖表 4：2019 年閃電網絡技術特點橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）Schnorr 簽名簽名驗證每個簽名都必須運用點乘運算單獨驗

23、證，廣播一筆交易需要數千臺計算機的驗證，占用大量空間和費用。Schnorr 方程是線形的，可互相加減，從而節(jié)省計算能力（加法比點乘法計算容易得多）當哈希函數足夠隨機且簽名中使用的橢圓曲線離散對數安全證明ECDSA 不存在類似于 Schnorr 的安全證明?？裳诱?，可以使無法訪問私鑰的第三方更改現延展性有有效簽名并雙花資金。本身不支持多重簽名，必須通過 P2SH 智能合多重簽名約，但其交易成本較高、隱私保障較少。資料來源：巴比特，國盛證券研究所問題（ECDLP）足夠困難時，Schnorr 簽名安全性很容易得到證明。不可延展，安全性更強。線性，多個參與方可以協(xié)作生成對其公鑰總和有效的簽名，這是提高

24、效率和隱私的基礎，例如多重簽名和其他智能合約。Segwit 恢復可以幫助網絡用戶在意外將其資金發(fā)送到隔離見證地址時收回資金。2019 年 11 月 15 日，BCH 實施 Minimaldata 規(guī)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。BSV 完成創(chuàng)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(qū)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(qū)塊大小從 128MB 提升到 2GB，而 2020年 2 月 4 日，BSV 已經

25、完成了“創(chuàng)世”升級，主要改變有：1）消除對協(xié)議施加的人為限制，如區(qū)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?！皠?chuàng)世”升級意味著 BSV 的擴容愿景和大區(qū)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(chuàng)始人“澳本聰”（CSW）自稱掌握了證明自己是比特幣創(chuàng)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

26、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。鏈上擴容路線改變共識算法Conflux：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(jié)點并行出塊來提高整個網絡的吞吐量，以解決高并發(fā)網絡中因分叉造成的計算資源浪費問題，使共識不再是區(qū)塊鏈性能的瓶頸。舉例來說，綜合橙皮

27、書的研究，下圖中Conflux 為區(qū)塊排序的步驟為：父塊與樞軸鏈礦工在打包一個新區(qū)塊的時候，必須選擇前面的某個區(qū)塊作為自己的父塊，并且只能選擇一個，子塊最多的區(qū)塊根據前后順序組成“樞軸鏈”（這就是“最重鏈原則”）。例如，下圖中黑線代表“父塊”順序，則樞軸鏈為“ACGJMN”。引用邊除了父邊，每個區(qū)塊還必須把自己看到的其它分叉上未被引用的區(qū)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(qū)塊順序為“DG”BFJLN”F-I”HKM”。階段樞軸鏈上的每一個區(qū)塊獨自代表一個“階段”，按照階段先后順序排列所有區(qū)塊。樞軸鏈區(qū)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

28、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（A），階段 1（C），階段 2（D、G），階段 3（BFJ），階段 4（HKM），階段 5（EILN），則下圖中所有區(qū)塊的排序為 ACDGBFJHKMEILN。圖表 5：Conflux 樹圖結構例示（局部）資料來源：橙皮書，國盛證券研究所在內部測試網中，Conflux 已經實現 3000-6000TPS 的高吞吐量，即將上線主網。Conflux第一階段（Pontus）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(qū)，其后大約兩個月后

29、，將釋放經濟模型，技術升級通過硬分叉實現。VeChain：引入鏈下權威節(jié)點，改進 POA 算法2020 年 2 月，VeChain 發(fā)布 POA（權威證明）2.0 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(yè)鏈上游逐步演變?yōu)閭鹘y(tǒng)制造業(yè)的商業(yè)邏輯。同理，PoS 看似解決了 PoW 的中心化問題，實則大節(jié)點依然靠線下的聲望、資源關系彼此維系，這種類似傳統(tǒng)金融業(yè)的商業(yè)邏輯。對兩種共識機制而言，公鏈演變成中心化系統(tǒng)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(tài)標準的節(jié)點。VeChain POA

30、 2.0 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（VRF）的機制來選擇一個由多個節(jié)點組成的委員會，并讓他們對出塊節(jié)點生成的區(qū)塊進行背書。因此，除非能夠在委員會中控制多數節(jié)點并合謀，記賬節(jié)點無法用其記賬權利生成不同的區(qū)塊，于是分叉的概率大大降低，而系統(tǒng)可以做到在正常的網絡環(huán)境下穩(wěn)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(jié)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 HotStuff BFT 的三階段共識機制，把 BFT 共識過程分為連續(xù)的三個階段，每個階段都要求超過 2/3 的節(jié)點達成共識，以加強安全

31、性。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(qū)塊，它與比特幣區(qū)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(fā)者在它之上運營各種可自動執(zhí)行的智能合約（例如發(fā)行數字資產），被稱為比特幣之后的“區(qū)塊鏈 2.0”，并在 2017年，成為諸多區(qū)塊鏈項目首次代幣發(fā)行（ICO）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（工作量證明，擁有更多算力者擁有更多出塊/記賬即獲得代幣獎勵權）轉變?yōu)镻oW和PoS混合的共識機制Casper FFG，進而轉換為 POS（權益證明機制，擁有更多代幣者擁

32、有更多出塊/記賬即獲得代幣獎勵權），還會引入分片（Sharding）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(fā)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可能將是：1、成為驗證者當前代幣ET

33、H 的持有者每質押32 個ETH 可獲得1 個ETH2.0 上的代幣（以下稱作“ETH2”），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(fā)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（block proposer），其余 127 個會成為投票者（voters）。信標鏈（beacon chain）會關聯 64 個分片，各

34、分片都將自己的最新狀態(tài)的哈希存到信標鏈的區(qū)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”（slot），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(qū)塊內交易/提案表決，即構造區(qū)塊，并將區(qū)塊發(fā)送給信標節(jié)點。4、確認交易每 32 個插槽組成一個“階段”（epoch）。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(qū)塊，這一關聯性（crosslink）被提交到信標鏈上，以此來確認區(qū)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。圖表 6：以

35、太坊 2.0 投票委員會的構成資料來源：BitMex Research，國盛證券研究所為了促使礦工轉向以太坊 2.0，以太坊還設置了“難度炸彈”?！半y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(qū)塊，以太坊進入“冰河期”（Ice Age），屆時，礦工除了轉向新的 PoS 協(xié)議將別無選擇。出塊時間增長對Dapp開發(fā)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(qū)塊、400 萬個區(qū)塊執(zhí)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

36、 2019 年上線，也未能達成目標，原因是尚未解決安全問題（分片更容易被攻擊）。不過，2019 年上半年，信標鏈規(guī)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(jiān)控分片鏈的執(zhí)行。階段 2 中的以太坊 2.0 將完全集成分片，將實現狀態(tài)執(zhí)行和智能合約功能。圖表 7：以太坊發(fā)展規(guī)劃與歷次分叉階段序階段名稱號上線時間內容奧林匹克（Olympic）2015.5第 9 個，也是最后一個測試網，概念驗證（POC）1邊境（Frontier）2015.7允許挖礦和 Dapp 開發(fā)；區(qū)塊獎勵為 5ETH2家園（Homestead）2016.3第一個

37、生產環(huán)境版本；加快了交易速度DAO2016.7去中心化自治組織 The DAO 通過代幣發(fā)售籌集了 1.5 億美元資金。6 月，The DAO 被黑客攻擊，價值 5000 萬美元的 ETH 被黑客劫走。以太坊社區(qū)的大多數參與者決定實行硬分叉，恢復錢包中被盜的 ETH 并修補漏洞（未恢復被盜ETH 的原始鏈為以太坊經典）。3大都會拜占庭（Metropolis）（Byzantium）2017.10允許以太坊開發(fā)人員對 zk-SNARKs (零知識簡潔非交互式知識證明) 執(zhí)行有效的鏈上驗證，提高隱私性；調整挖礦難度，使挖礦更困難，為過渡至 PoS 機制做準備；區(qū)塊獎勵由5ETH 降為 3ETH；難度

38、炸彈推遲 300 萬個區(qū)塊君士坦丁堡（Constantinople）2019.2新增可提前預測合約地址的合約創(chuàng)建方法，更好地支持基于狀態(tài)通道或者鏈下交易的擴容解決方案；區(qū)塊獎勵由 3ETH降為 2ETH；難度炸彈推遲 12 個月（200 萬個區(qū)塊）伊斯坦布爾2019.12繆爾冰川（MuirGlacier）2020.1推遲難度炸彈 400 萬個塊4寧靜（Serenity） 階段 0/以太坊 2.0（信標鏈）2019.6.30規(guī)范已確啟用 PoS 共識，信標鏈部署完畢后，將使用 PoW/PoS 混合機制 Casper FFG 進行股權證明；暫不支持 Dapp 開發(fā)定階段 1/引入基本的分片結構（分

39、片）階段 2（分片的 EVM）/完全實現分片；引入智能合約階段 3/鏈下狀態(tài)存儲（輕客戶端）階段 4/分片智能合約資料來源：EthFans（以太坊愛好者），國盛證券研究所鏈上擴容路線多鏈波卡（Polkadot）：采納 POA，通過中繼鏈實現跨鏈通信波卡旨在解決目前區(qū)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(qū)塊鏈互相連接。在波卡看來，其它區(qū)塊鏈都是平行鏈，波卡通過中繼鏈（relay-chain）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

40、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(jiān)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(xù)升級增加基礎功能。波卡發(fā)布了去中心化的區(qū)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(tǒng)、多重簽名、假名和事務批處理功能。另外，波卡發(fā)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(fā)基于 Substrate 的 Parity-PoA 以太坊橋；開發(fā) 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；智

41、能合約工具集將在 2020 年實現倍增，增加文檔、優(yōu)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(fā)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（提名權益證明機制），Web 基金會啟用有訪問治理功能的超級賬戶 Sudo，發(fā)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；第四階段：公眾投票發(fā)起升級，將 Sudo 移出，從此代幣持有人掌握網絡；第五階段：支

42、持余額轉賬、平行鏈與跨鏈等核心功能。Cosmos：通過跨鏈協(xié)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(qū)塊鏈間通信（IBC）協(xié)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。鏈下擴容/二層網絡（Layer-2）/側鏈路線二層網絡（Layer-2）擴容路線，也被稱為“鏈下擴容”“

43、側鏈”“狀態(tài)通道”路線。它的常見方案是將交易狀態(tài)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。比特幣：大力推廣閃電網絡，優(yōu)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(fā)行且采用工作量證明（PoW）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(tǒng)的金融交易系統(tǒng)。比特幣的每秒處理交易筆數（TPS）約為 7，而支付寶在 2019 年“雙十

44、一”時最高 TPS 可達 54.4 萬筆/秒，VISA 可達 5.6 萬筆/秒，PayPal 2019 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(qū)塊，區(qū)塊容量不超過 1MB，區(qū)塊生成時間和區(qū)塊大小的限制也局限了全節(jié)點數據量，使得大部分電腦都可以運行，從而降低全節(jié)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。圖表 8：比特幣主要參數（截至 2020 年 5 月 2 日）主要參數數值平均出塊時間9 分 7 秒已出塊數量628

45、586區(qū)塊大小905.003KByte每區(qū)塊獎勵12.5BTC獎勵手續(xù)費率5.89%出塊難度15，958，652，328，578總大小320.71GB資料來源：bitinfocharts，國盛證券研究所圖表 9：比特幣成功實現的發(fā)展規(guī)劃與歷次分叉上線時間階段名稱內容移除比特幣交易過程中的簽名字段，將交易和簽名分離開，在不擴大區(qū)塊大小的情況下實現“擴容”，這被稱為技術性擴容方案。BIP141（隔離見證）2015.122017.3BIP148（用戶激活軟分叉）由礦工決定是否升級更改比特幣網絡，轉向由用戶、交易所、支付處理商等來決定。該協(xié)議將原本由算力決定的鎖定信號交給由全網節(jié)點來決定。主鏈區(qū)塊 1

46、M 大小不變，采用隔離認證（segwit）+閃電網絡的方案解決比特幣交BIP141+閃電網絡2015.6側鏈擴容UAHF易擁堵的問題。Samson Mow 創(chuàng)立 Liquid Networks 側鏈項目，通過創(chuàng)建點對點的側鏈網絡，達到擴容目的。更改節(jié)點軟件，使先前無效的區(qū)塊在 flag day 后生效，更改無需絕大多數算力執(zhí)2017.6（用戶激活硬分行。叉）資料來源：樂鏈網，國盛證券研究所閃電網絡：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”（資金池）。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

47、本。當需要提現時，將最終交易結果寫到區(qū)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(qū)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(xù)費。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。通道內交易交易雙方在通道內各自記賬，基于哈希時間鎖定

48、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(jié)點。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?？梢园岩粋€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。關閉通道：單方面強制關閉，即某

49、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(tǒng)計數據，截至 2020 年5 月 2 日，閃電網絡可訪問節(jié)點數達到 12519 個，較上周環(huán)比增長 3.73，交易通道達到36191 個，較上周環(huán)比減少 0.1，交易容量達到 958.21BTC，較上周環(huán)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

50、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(fā)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(fā)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(jiān)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(fā)布的公告，ln

51、d v.0.10-beta 更新已準備就緒，在這次更新中，協(xié)議正式添加了多路徑功能?！安糠趾灻谋忍貛沤灰祝≒SBT）”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(fā)送到多個不同的渠道。圖表 10：2019 年閃電網絡發(fā)展進程時間技術或活動主要內容一位名為“hodlonaut”的比特幣愛好者在 Twitter 發(fā)起了“閃電火炬”接力活動。他通過閃電網絡將 10 萬聰比特幣（1 比特幣=1 億 Satoshi/聰，即約 3.4 美元），贈予在帖子下隨機挑2019.1閃電火炬2019錢包2019.12交易所有資金。2019.12多路徑支付2020.4PSBT 開啟通道Bl

52、ockstream 表示完成了實現多路徑支付可互操作的測試，將大額付款分成較小的部分，以便可以快速、廉價地發(fā)送大量比特幣。新增支持使用 MPP 發(fā)送資金，在使用 PSBT 開啟閃電網絡通道的功能中，用戶將可以使用單筆鏈上交易為多個閃電網絡通道提供資金2019.6暸望塔選的一位回復者。每次接棒的人，向后傳時需要增加 1 萬聰比特幣。Twitter 首席執(zhí)行官 Jack Dorsey、精通比特幣的作者 Andreas Antonopoulos、世界首位比特幣項目投資人 Roger Ver 等知名人物參與了活動。2019 年初有 6 款左右的錢包支持閃電網絡，2019 年底達到 18 個（其中部分

53、app 已宣布停止開發(fā)）。Bitfinex 成為首家支持閃電網絡的主流加密貨幣交易所。用戶可以通過閃電網絡對自己的賬戶進行 BTC 的充值或提現。一周時間累計發(fā)生超過 800 次的閃電網絡轉賬，其中 600 次為充值行為，總充值金額超過 7 個 BTC?？梢詫崟r監(jiān)控閃電網絡中是否有欺詐交易，如果存在則幫助用戶修正問題，并讓欺詐者損失所資料來源：鏈聞，國盛證券研究所以太坊：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(fā)送并存儲在 Plasma 上，資產可以撤回到主鏈上。不過，相比于節(jié)點更多的以太

54、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(tài)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(xù)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(yōu)化了 Gas（以太坊網絡使用費用）消耗，提升性能，為擴容做準備，進一步利好二層網絡方案。Nervos：成功啟動 CKB 主網，2020 年進一步關注技術開發(fā)Nervos：成功啟動 CKB 主網，2020 重點關注開

55、發(fā)、研究以及社區(qū)。Nervos 的目標是創(chuàng)造去中心化的加密經濟世界，具體做法是運用 Layer 1 來存儲全局的狀態(tài)共識，Layer負責的是狀態(tài)生成，即計算功能，追求高效率。2019 年 11 月 13 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(qū)塊鏈。它進行了一系列的自主創(chuàng)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。時間事件圖表 11：2019-2020Nervos 大事件及技術進展2019.3.9Nervos 經濟模型提案發(fā)布2019.3.21Nervos 項目發(fā)展路線圖更新2019.6.19CKB 共識

56、協(xié)議提案發(fā)布2019.5.18Nervos CKB 測試網 Rylai 正式上線2019.6.30Nervos 與火幣合作打造金融公鏈2019.7.20挖礦算法 Eaglesong 發(fā)布2019.10.16Nervos 上線 Coinlist 并首次公售2019.11.16Nervos CKB 主網 Lina 正式上線2020.1.9Nervos 啟動 Grants 計劃并為其設立 3000 萬美元基金，助力外部開發(fā)者在 Nervos CKB 上進行開發(fā)。2020.5.6Nervos 開啟 CK Labs 計劃 幫助區(qū)塊鏈初創(chuàng)公司孵化構建 dApp，并幫助其連接主流加密領域投資者，并助力將其產

57、品推向市場。2020 開發(fā)重點關注開發(fā)者體驗和 Layer 2，提供更多可選的智能合約編程語言，更強大的 RPC，更成熟的 SDK以及更完備的文檔。2020 開發(fā)打造用戶自定義 Token（UDT）標準，使得所有 UDT 共享相同基礎代碼，用戶在鏈上獨立擁有余額，大幅提升 Token 的可擴展性。2020 開發(fā)構建多個使用高級語言或 DSL 的框架來促進 CKB 上智能合約的開發(fā)。2020 開發(fā)Neuron 錢包方面，將支持靈活的 UDT 標準并探索如何幫助用戶更輕松訪問主網上的 DApp。2020 開發(fā)持續(xù)優(yōu)化 CKB 瀏覽器的用戶體驗，并提供額外的功能，深層次地挖掘數據并進行分析。2020

58、 開發(fā)輕客戶端協(xié)議方面，支持移動端錢包、網站等的自我驗證，且無需信任第三方。2020 研究探索通道、基于鏈的協(xié)議和基于 zkp 的協(xié)議。積極參與零知識證明協(xié)議的研究，并且搭建基于 zkp 協(xié)議的原型及通道的原型。2020 社區(qū)通過兩個計劃部署資源，以此鼓勵開發(fā)者們優(yōu)化體驗和進行 Layer 2 項目開發(fā)。資料來源：NervosNetwork，國盛證券研究所Bytom：頻繁上線商業(yè)應用，在 Layer2 領域繼續(xù)尋求突破Bytom：商業(yè)應用頻繁上線，2020 年加大技術開發(fā)和應用進展。2019 年，Bytom 的 layer2 網絡Bystack 進一步起到操作系統(tǒng)和DApp 商店的作用：1）一

59、主多側結構的Bystack Baas 平臺上線，它為開發(fā)者提供了區(qū)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(xié)議層提出通用的跨鏈開放式網關協(xié)議，在 Layer2 前沿領域有所突破，而在應用層將持續(xù)設計有價值的新商業(yè)模式。圖表 12：2020 年Bytom 技術進展規(guī)劃（部分）時間事件落地基于多簽與門限混合密碼學方案的開放式網關協(xié)議，支持將比原的主鏈、側鏈與比特幣、以太坊等主流公鏈進行去中心化的資產跨鏈。V

60、apor 側鏈上線首個二層協(xié)議 Mov一個基于磁力合約的資產交換撮合協(xié)2020Q1議?；?Bystack 架構， 提出完整的企業(yè)級區(qū)塊鏈應用框架（Devchain）規(guī)范， 包含身份、合約、隱私、共識、跨鏈、資產交易等組成模塊。2020Q2推出 Blockchain App 多語言完整 SDK。探索 DeFi 應用，基于 MOV 協(xié)議構建鏈上開放式生態(tài) BApp，致力于與合作方推出多個實際產品。完成 Devchain 的部分模塊開發(fā)。2020Q3推出完整的 Devchain 工具棧（ToolStack)， 可兼容現有的知名聯盟鏈的 API 接口規(guī)范。Bytom 公鏈的協(xié)議整體升級。比原鏈 DE