2021年是区块链从外围的精彩突破，到众多区块链互联网的进化之年。 比特币区块链让狂热的粉丝兴奋不已，但用途却很少。 最初的创新将成为去中心化区块链互联网或 Web 3.0 的安全核心。 Web 3.0 的基础工作将为去中心化应用程序的爆炸式增长铺平道路。
比特币创造了划时代的点对点安全模型，与以太坊智能合约一起，允许个人保护他们的数据和隐私。 点对点区块链通过限制对使用工作证明证明其可信度的个人的访问来保护数据。 所有成员共同保持警惕，交叉检查分布式账本上的数据，以防止篡改数据。
个人可以使用以太坊智能合约通过有选择地授予对其信息的访问权限来控制数据流。 比特币和以太坊都无法大规模采用。 然而，它们在保护数据和保持数据私密性方面是无与伦比的，这将仍然是新兴的、安全的 Web 3.0 的核心。
区块链的未来
不出所料，比特币和以太币的价值都飙升了。 区块链互联网的前景出现在越来越多的用户不信任中心化互联网的时候。 科技巨头寡头利用个人的汇总数据作为杠杆，为新兴竞争对手设置进入壁垒。 黑客通过窃取数据而不受惩罚地威胁关键基础设施的安全。
去中心化的区块链互联网将信息的力量分配给个人和社区，消除了吸引黑客的大型数据存储的蜜罐。 Web 3.0 的先驱和 Polkadot 的创始人 Gavin Wood 用一个号角来总结它，让 Web 3.0 成为一个可执行的大宪章——“个人自由反对专制专制的基础。”
比特币基金会主席兼 Polkadot 投资者布罗克皮尔斯告诉我们：“Web 3.0 的工作自 2016 年以来一直在进行，我们预计它将在 2021 年取得成果。”
现有的区块链很慢
进入比特币区块链的资格需要工作证明：展示破解密码难题的能力，一个随机数，对于比特币区块链上的每个开放节点都是不同的。 准会员需要大量的计算资源和电力来解决脑筋急转弯。 只有少数人能够解决难题并负担得起费用。
分布式分类帐跟踪比特币区块链中成员和交易的任何变化。 在确认交易的有效性之前，每个节点都使用相同的数据进行类似的更新。 随着节点数量的增加，交易速度不可避免地会变慢。 比特币需要 10 分钟或更长时间来验证交易，这导致每秒 7 笔交易的最大吞吐量。 相比之下，Visa 平均每秒处理 2000 笔交易，峰值速率为每秒 56,000 笔交易。
以太坊处理交易的速度同样缓慢。 它在 2019 年可以实现每秒 15-20 笔交易。随着以太坊网络上去中心化应用数量的增加，交易量上升到每天 77,000 笔交易，这还不包括其代币 ETH 的兑换。 Cosmos Network 的 Interchain Foundation 的资助经理 Billy Rennekamp 告诉我们：“对以太坊的限制是它的底层共享状态虚拟机用于多种用途，软件种类繁多，难以扩展。” Cosmos 于 2021 年 2 月 18 日上线，是另一个多元化区块链网络。
扩展区块链
权益证明 (POS) 共识算法正在补充工作量证明 (POW) 以扩大规模。 他们解决了所谓的拜占庭容错问题，这是一种建立可信共识的方法。
分布式团队无法达成可靠的共识，除非他们之间的消息一致且可靠。 这类似于将军们冒着被叛徒伏击的风险准备作战计划，这些叛徒可能会在其他人不知情的情况下误导其中一个人。 为了预防这种结果，将军们需要向所有人发送一致的书面和安全信息。 与 POW 不同，POS 可以用更少的资源以更快的速度执行。
股权证明与经济激励相结合，可以阻止作弊。 参与者通常被称为验证者，他们在游戏中拥有代币存款。 他们的工作是验证核心网络上的交易。 如果交易被证明是欺诈性的或欺骗性的，他们将受到经济处罚（削减）。 相反，验证者受益于网络的整体增长以及他们从验证交易中赚取的费用。
平行链的兴起
分片是扩展网络的一种方式，被区块链的 Polkadot 网络广泛使用。 通过分片，中继链是安全共享链的核心，与多个区块链（平行链）互连。 每个平行链专门用于一种类型的应用程序。 验证者在将交易存储在中继链上之前验证从平行链发出的交易。 中继链使用多种方法来保证其安全性。
指定权益证明是其安全性的一个独特方面，但不是唯一的手段。 中继链上的验证者对其质押存款享有既得利益，而提名他们的人会做出额外贡献。 两者都会因恶意、不诚实或不称职的行为而受到处罚。 此外，块的安全性，每个块都包含各个平行链的加密数据，由整理者验证，由验证者的绝大多数投票确认，至少 14 个，代表使用 GRANDPA 协议的块。
随后添加的区块会触发另一轮投票和绝大多数人的批准。 “渔民”观察验证者并密切关注他们之间的勾结和其他恶意行为，并在发现它们时获得奖励。一些验证者被分配了观察验证者投票的工作。
我们与 BOTLabs 的创始人兼首席执行官 Ingo Rübe 进行了交谈，该公司开发了用于数字身份的 KILT 协议，并且正在与 Polkadot 合作，它将成为平行链之一。 “如今，企业对数字身份的需求更加强烈，尤其是那些投资物联网或在云端甚至为人提供按需服务的企业。物联网设备的数字身份不仅仅是一个标识符，还包括相关属性，例如 因为它们与其他设备的兼容性以及它们对法规的遵守，”Rübe 告诉我们。
“以太坊不能很好地满足我们的目的，因为它的价格会随着需求的波动而波动。由于以太坊服务器致力于多种不同的服务，它们很容易出现拥塞，并且不能很好地扩展以满足需求，”Rübe tsaid 说。 “相比之下，Polkadot 和平行链可能会为交易定义一个稳定的价格，”Ingo Rübe 解释道。
“平行链从 Polkadot 中继链中检索数学真理。 这意味着它们可以以低廉的成本和可预测的交易成本运营，同时仍然具有比特币或以太坊等无需许可的区块链的优势。 从好的方面来看，Polkadot 将有几个可能想要使用我们的数字身份解决方案的平行链。 我们提供技术机制来发布、存储、发现和检索证明者准备的凭证，”Rübe 说。
股权证明与经济激励相结合，可以阻止作弊。 参与者通常被称为验证者，他们使用代币存款参与游戏。 他们的工作是验证核心网络上的交易。 如果交易被证明是欺诈性的或欺骗性的，他们将受到经济处罚（削减）。 相反，验证者受益于网络的整体增长以及他们从验证交易中赚取的费用。
互连区块链的替代方法
Cosmos 网络采用了不同的方法，让每个区块链都拥有自己的安全设备。 区块链间通信协议 (IBC) 是一种类似 TCP/IP 互联网的网络，它连接多个区块链以允许跨区块链交换代币。
每个区块链都是特定于应用程序的，并且不共享以使其可扩展。 Cosmos 生态系统有 200 个区块链； 至少有 70 个在主网中，其余处于开发或试验阶段。 Cosmos Network 由用于应用程序开发的 Cosmos SDK、用于发现和路由的链式注册表的 Cosmos hub 以及用于建立共识机制和网络互连的 Tendermint 进行补充。
“Tendermint 提供了在单个区块链内和跨区块链实现拜占庭容忍共识机制的方法。它可以实现垂直和水平可扩展性。垂直扩展增加了具有数千个事务的单个区块链上的节点数量。垂直扩展的绑定约束是 底层状态机。我们对状态机进行了更改，将容量增加了 10 倍，但它有其局限性，”Rennekamp 告诉我们。
IBC 使水平扩展成为可能，跨链质押使共享安全成为可能； 其规格将在第四季度推出。 “IBC 将多个区块链互连，每个区块链都有自己的安全系统，通过可以在一个或多个区块链上运行的验证器与其他系统相连，”Rennekamp 解释说。
去中心化应用
去中心化应用程序的繁荣是扩展的基本原理。 2020 年，去中心化应用程序（主要由去中心化金融 (DeFi) 组成——前 10 大 DeFi 应用程序占以太坊交易量的 87%）从 2019 年的 210 亿美元增长到 2020 年的 2700 亿美元。以太坊 gas 价格大幅上涨 无法扩展以满足需求。 （另请阅读：如果 dApp 是下一件大事，我们需要合适的。）
从供应链到社交应用程序，可以添加全新的应用程序类别。 例如，Cosmos 网络正在开拓创新使用区块链的社交应用程序。 “其中之一是印度的教育项目 Akash，它将用印度政府提供的资金补偿教育项目的私人开发商，”Rennekamp 告诉我们。
我们采访了 GS1 US 企业发展高级副总裁 Melanie Nuce。 她参与了一个试点项目，测试食品供应链（特别是海鲜）的数据可追溯性，包括试验区块链的集成以提高安全性和防止篡改。
具有多个合作伙伴的供应链通常安装了不同的系统。 “我们的概念验证包括使用 Hyperledger Fabric、Multichain Corda 甚至数据库的解决方案。我们使用基于 GS1 标准的模型和 GS1 API 从存储层提取数据。例如，EPCIS 标准提供了一致的 用于共享事件数据的格式，例如产品是否已发货、接收、包装或转换，”她解释了该项目的背景。
“要广泛采用区块链，它们将需要与贸易伙伴的不同系统互操作，并启用许可、隐私和访问控制。需要在供应链成员、监管机构、 和商业伙伴，”Nuce 告诉我们。 “目前，甚至很难在位于两个不同云上的同一个区块链之间传输数据，”她补充道。
“企业需要格式化数据以满足法规遵从性要求和合同义务，其中包括对某些数据保密，”Nuce 透露。 “我们正在证明标准有助于在一个生态系统中捕获和共享数据，该生态系统将遗留系统与现实的区块链采用曲线相结合，”Nuce 总结道。
结论
区块链互联网一直在为去中心化应用程序的大型市场奠定基础。 其中大部分未经测试，在被广泛采用之前肯定会经过压力测试。 区块链将在与业务流程兼容之前消除许多细节。 然而，毫无疑问，去中心化应用程序将会蓬勃发展，因为它们通过消除交易中的中介来节省成本，并满足我们迄今为止所知道的互联网长期忽视的对安全和隐私的渴望。
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