02
功能
區塊鏈技術在功能方面的發展面向的主要是豐富的應用需求。
自從比特幣誕生以來，對區塊鏈功能改進最大的技術無疑是以太坊的智能合約，該技術使得區塊鏈的功能從記錄交易的賬本進化為通用的數據處理平臺，極大地拓展了人們對于區塊鏈在未來的應用場景的想象力。
現在的區塊鏈技術的發展方向是在提供圖靈完備的智能合約的基礎上同時實現更多的功能，以下從權限控制、外包計算、可信隨機數等幾個方面簡單介紹一下。
1）權限控制
在區塊鏈最簡單的實現上，每個賬戶地址對應一對公鑰和私鑰，掌握這個私鑰就可以完全控制該賬戶。這種每個賬戶由一個私鑰控制的方式非常簡單易懂，但是也有一些缺點：
首先，有的賬戶可能不是屬于某一個人，如公司賬戶或者夫妻共用的賬戶等，因此我們希望以更靈活的方式讓多個用戶共同控制一個賬戶；其次如果賬戶對應的唯一一個私鑰意外丟失或被盜則用戶會立刻失去對賬戶的控制權，風險過高；最后，有時我們需要區分不同用戶使用賬戶中資產的權限，例如區分大額支付和小額支付所用的私鑰等。
為了解決上述問題，比特幣引入了多重簽名賬戶，這種賬戶需要預先設定若干對公鑰和私鑰，只有使用足夠多的私鑰簽名的交易才是有效的；而在以太坊等支持智能合約的系統中則可以通過編程實現更靈活的權限控制。
然而，直接給每筆交易需要附加多個簽名會導致交易的長度隨簽名個數增加，也會增加驗證的負擔。Schnorr 簽名等多重簽名技術使得我們可以將任意多個簽名聚合成一個簽名，只需一次性驗證簽名操作即可判斷交易是否得到了聚合公鑰對應的所有私鑰的授權。
2）外包計算
在目前去中心化預言機尚未得到解決的情況下，除了點對點支付以外完全能不依賴于鏈外信息即在區塊鏈內部實現全部流程的應用并不太多，外包計算就是其中之一。外包計算的基本流程是甲方把輸入數據交給乙方，由乙方完成計算后再把計算結果返回給甲方，甲方驗證計算結果正確后付費給乙方。
外包計算對于傳統的數據庫也是一項非常前沿的技術，其最大的難點在于甲方驗證計算的成本必須顯著低于執行整個計算任務的成本，否則外包計算就失去了外包的意義，這點可以通過前面說的可驗證計算技術或者可信執行環境 TEE 實現。
除了計算的經濟性外，外包計算通常還要求保護輸入數據和輸出的計算結果的隱私性，也即乙方要在不知道甲方到底要做什么的前提下完成計算任務。
外包計算隱私性的傳統密碼學解決方案是采用安全多方計算或者全同態加密計算，前者的缺點是需要參與者之間進行交互，不適合區塊鏈的場景，后者的主要缺點在于效率過低。
如果在安全性上降低一些要求，則可信執行環境 TEE 技術也可以達到保護計算隱私性的目的。因此目前看來最適合區塊鏈的外包計算的技術還是使用帶有 TEE 功能的安全芯片，在未來可能會出現效率可接受的基于密碼學的解決方案。
3）可信隨機數
隨機數是很多算法和程序設計時都需要用到的重要資源。在區塊鏈上實現一個公平公正公開的隨機數對于鏈上的很多應用乃至一部分區塊鏈共識協議本身都有著十分重要的意義。
在鏈上實現可信隨機數的技術有承諾-打開（Commitment-opening）方案、基于秘密共享（Secret Sharing）的方案、以及基于唯一簽名（Unique Signature）和可驗證隨機函數（Verifiable Random /span>
這些方案雖然可以提供質量比較高的隨機數，但是都無法完全杜絕攻擊者影響和操縱隨機數的情況。如何更好地限制攻擊者能對隨機數造成的影響是密碼學家們關注的研究課題。
03
互聯互通性
區塊鏈的預言機機制（Oracle mechanism）研究的是如何以去中心化的方式在區塊鏈上可靠地獲取鏈外的數據，這是長期以來阻礙了很多公鏈應用落地的核心難題。特別是在可預見的未來內多個不同的區塊鏈（包括公鏈和聯盟鏈）將長期并存的背景下，在不同的區塊鏈間實現數據和價值的相互流通越來越成為一個亟待解決的難題。
盡管通用的預言機至今仍沒有一個普遍適用的方案，但是僅用于跨鏈操作的專有預言機已經有了一些初步的實現：
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