區塊鏈技術發展與展望

李 慧 袁煜明 趙文琦

（火幣區塊鏈研究院，澄邁 571900）

1 引言

2008 年10 月31 日，中本聰在密碼朋克郵件組中發布了《比特幣：一種點對點的電子現金系統》[1]，由此開啟了加密數字貨幣與區塊鏈技術的興起之路。作為加密數字貨幣的底層基礎技術，區塊鏈技術一度與其緊緊綁定在一起，應用在各類公鏈項目中。而后，隨著對區塊鏈技術價值的發掘，區塊鏈技術逐漸發展成為獨立的研究領域，二者開始逐漸被區分。區塊鏈技術被視作為底層的分布式賬本技術，加密數字貨幣則被視作該層技術之上的激勵手段及其應用生態中的金融工具，在聯盟鏈的應用領域中甚至可以不需要加密數字貨幣。

區塊鏈技術的主要特征包括完全分布式、透明、不可篡改和可追溯。完全分布式：區塊鏈利用分布式存儲和分布式網絡的技術，使得區塊鏈網絡中沒有中心化節點且賬本數據分散存儲在網絡中的各個對等節點中；透明：除了被加密的私有信息外，分布式賬本中的所有信息均可以通過接口查詢，網絡中的所有節點均可以對其進行查詢與校驗。不可篡改：除了允許信息更改的部分私有區塊鏈之外，區塊中的信息一旦被全網達成共識并記錄在區塊鏈中，就無法再被更改。可追溯：存儲在區塊鏈中的交易可以通過其鏈式結構進行來源去向的追查。

這些特征對比傳統中心化的技術架構體系在部分應用場景下有其特有的優越性，隨著區塊鏈技術的活力逐步彰顯，越來越多的產業開始應用區塊鏈技術。在金融領域，其被應用到支付清算、保險理賠、供應鏈金融等；在政務領域，被應用到數字身份、征信、司法存證、電子政務等；在醫療領域被應用到藥品供應鏈、臨床數據等；在城市建設領域被應用到交通運輸、能源管理、公共建設等。同時，也有諸多國家頒布政策法令支持區塊鏈技術的發展甚至將其與國家戰略相關聯。

在早期的研究中，區塊鏈的體系架構主要聚焦在數據結構與共識機制上[2]，還有一部分研究工作提出了完整區塊鏈技術架構并做了充分的論述[3‐4]，但對區塊鏈技術發展過程中涌現的擴展技術著墨不多，因此本文在前人的基礎上，結合近年來區塊鏈技術的發展現狀總結了區塊鏈的五層基礎技術架構，并在此基礎上討論了各項擴展技術的研究與應用進展。

2 區塊鏈基礎架構

2.1 基礎架構

區塊鏈技術經過十多年的發展，基本形成了如圖1 所示的基礎技術架構，自下而上分別是數據層、網絡層、共識層、合約層以及應用層。數據、共識、網絡是區塊鏈分布式賬本的核心內涵，可以合稱為分布式賬本層。

其中，數據層的內涵主要包括數據結構、數據模型及數據存儲；網絡層負責組網、傳輸與校驗；共識層通過共識算法協調分布式環境中的協作節點達成共識；合約層包含了智能合約編寫和執行的環境；應用層則運行著基于區塊鏈技術的各種應用。

針對區塊鏈的基礎技術架構，也有研究人員提出過不同的分層架構方案[3‐4]。第一個不同之處體現在層次排列次序不同，區塊鏈的共識層、網絡層與數據層在技術實現上并無嚴格的次序依賴關系，其三者可被統一視作為“分布式賬本層”，因此不同的排布方式不影響技術架構的內涵。第二個不同體現在是否將“激勵層”納入架構中，由于激勵層的討論內容更偏向經濟模型而不是技術模型的設計，同時激勵層在不同的區塊鏈類型中并不普適存在，因而不被納入到本文的基礎技術架構中。

在該種架構下，應用層通過合約層提供的智能合約工具構建各類區塊鏈應用，合約層依賴分布式賬本層完成分布式網絡下的共識達成、數據傳播與存儲。

2.2 數據層

區塊鏈的數據層以分布式的方式存放著記錄交易的區塊。在業界實際的應用中，不同區塊鏈的數據結構、數據模型及數據存儲各有異同。

(1)數據結構

就數據結構而言，區塊鏈以區塊為單位進行組織。

區塊包含區塊頭和區塊體兩部分，典型的區塊結構如圖2 所示。區塊頭中存放的數據為支持區塊鏈運行的功能型數據，其數據域沒有通用的標準，但通常會包含前塊哈希、默克爾根及時間戳信息。前塊哈希本質上是指向父區塊的指針，將區塊鏈接起來；默克爾根是區塊體中的默克爾樹樹根的值；時間戳記錄了區塊的產出時間可用于存證。不同的區塊鏈還會包含不同的與其數據組織機制和共識機制緊密關聯的數據域。如比特幣區塊頭中還包含版本、難度目標及一個與工作量證明算法關聯的隨機數等；以太坊的實現機制更為復雜，區塊頭中還包含了布隆過濾器、手續費gas上限、叔塊哈希等更多的信息。

區塊體中通常主要包含交易數據的信息，交易數據通常利用默克爾樹[5‐7]進行組織，以增加數據的篡改成本并實現數據的快速比對與存在校驗。默克爾樹中每一個節點都是哈希值，因而也被稱作哈希樹。為了提升樹的性能，以太坊提出了結合默克爾樹與前綴樹[8‐9]的MPT（Merkle Patricia Trie）樹[10]用于存儲其交易、收據以及狀態數據。

現今主流的區塊鏈結構為鏈式結構，如圖3 所示，區塊與區塊之間由前序哈希連接。當鏈上產生分叉時，選取最長鏈作為主鏈。但近年也出現了以有向無環圖（DAG）[11]作為組織形式的區塊鏈項目[12‐14]。

(2)數據模型

區塊鏈技術中的數據模型主要分為兩種，交易模型和賬戶模型。交易模型側重于記錄交易的過程，即交易的來源與去向，以比特幣、Corda[15]等為代表的UTXO 模型，這種模型天然契合區塊鏈的鏈式結構，可以快速追蹤和驗證交易，但擴展性不強。賬戶模型側重于記錄賬戶的狀態，即交易的結果，以以太坊、Hyperledger Fabric[16]等為代表，這種模型靈活性更強，能支持更為復雜的業務處理邏輯。

(3)數據存儲

區塊鏈的數據存儲主要包括區塊數據的存儲和索引、狀態等信息的存儲。對于區塊數據的存儲，部分區塊鏈選擇了文本文件存儲的方式，如比特幣、Hyperledger Fabric，也有以以太坊為代表的一些區塊鏈將區塊數據存儲在數據庫中。索引和狀態信息一般都被存儲在KV 型數據庫中以實現快速檢索，典型的KV數據庫包括LevelDB等。

區塊鏈中每一個節點都可以作為存儲完整的區塊鏈賬本、索引、狀態等數據的全節點，達不到全節點存儲資源要求的節點也可以選擇做存儲部分數據的輕節點。

2.3 網絡層

網絡層的職責是組網、數據傳播與數據校驗。

(1)組網

在組網方面，與傳統的C/S、B/S 架構使用的中心化網絡不同，區塊鏈中使用點對點網絡(P2P Net‐work)，這種網絡中每一個節點均是對等節點，均可以提供服務和獲取服務。該種網絡下不會因為中心節點的處理能力不足而形成性能瓶頸，網絡中少部分節點的下線或者故障不會導致網絡癱瘓或數據遺失。

特別地，在區塊鏈的網絡中，每一個節點均可以承擔路由、傳播、驗證及引入新節點的職責。在應用實踐中，各項目的組網思路基本一致，以太坊的組網模式是基于P2P 網絡的核心協議Kademlia[17]協議做了適應性的改動。

(2)數據傳播

由于區塊鏈中每個節點均只與相鄰節點建立網絡連接，故在數據傳播時每個節點均只向相鄰節點廣播。核心傳播步驟是，當某個節點產生了新區塊，會將區塊數據添加到本地鏈上并傳輸給臨近節點；臨近節點接收數據并校驗通過后會存儲到本地鏈并進一步傳播，如果未通過校驗則中止傳播；如此循環直至區塊數據同步到全網達成共識，或被廢棄。經典的數據傳播協議如Gossip[18]等也被應用到一些區塊鏈的實踐中。

(3)數據校驗

數據校驗的主要是為了保證區塊數據的合法性。校驗內容在不同的區塊鏈中有所不同，主要包含對共識證明、數字簽名、數據結構、數據長度等的校驗。以比特幣為例，其校驗中包含工作量證明、Merkle根、區塊大小、交易數據結構及合法性等。

2.4 共識層

一致性問題是分布式系統面臨的共性問題，共識機制是實現一致性的手段。傳統的分布式系統本質上還是利用分布式技術的中心化系統，因此處理核心功能的節點接受統一的決策指令，共識問題也弱化成在節點誠實的基礎假設上解決一致性的問題，只需要滿足崩潰容錯（Crash Fault Tolerance，CFT）共識協議即可，Paxos[19]、Raft等就是這類協議。

但在區塊鏈這種完全分布式的場景中，決策權高度分散在好壞難辨的網絡節點上，網絡中的節點可能返回任意類型的結果，包括惡意的結果。因此，需要應用支持拜占庭容錯（Byzantine Fault Tolerance，BFT）的共識協議，保證在網絡內部分節點故障或作惡的情況下，整個網絡仍能正常、一致地運行。這種共識協議主要分為兩大類，概率性的PoX（Proof of X）類和確定性的BFT類。

主流的共識機制對比如表1 所示，本文將主要討論PoX和BFT類共識。

表1 主流共識機制比較Table1 Comparison of mainstream consensus protocols

(1)PoX類共識

PoX（Proof of X）類共識需要節點提供某種證明，才能以一定概率獲得記賬權，常被應用在公鏈中。最經典的PoW，即工作量證明，與比特幣一同誕生，通過暴力求解SHA256 問題提供工作量證明，最先求解的節點獲得記賬權，多個節點獲得記賬權的情況下，經過時間的推移，處于最長鏈上的區塊的礦工是最終的記賬者。PoW 機制在比特幣上運行十多年沒有出現過致命的問題足見其健壯性，但過高的資源浪費和過低的效率催生了新的共識機制。

另一類主流的共識機制為PoS，即權益證明，節點通過消耗幣齡提供權益證明。PoS 認為在網絡中投入通證數量越多持有時間越長的節點越值得信賴，因此有越大的概率成為出塊者。在純粹的PoS中，可以依據Follow‐the‐Satoshi等算法選擇出塊節點。PoS發展過程中也出現過各種變種，如DPoS、PoSV、Pow+PoS 等。PoS 共識下，出塊速度更快，也解決了PoW 資源浪費的問題，但其自身也存在強者恒強及一些安全性問題。

隨著區塊鏈技術的發展，除了上述兩類主流的共識機制外，還涌現出許多其他PoX 類的共識機制，如PoA、PoB、PoSV、PoC等。

(2)BFT類共識

BFT（Byzantine Fault Tolerance，拜占庭容錯）類共識是對拜占庭問題經典解決方案的延續。不同于PoX 類共識，BFT類共識通常是先達成共識，再記賬，記賬節點的認定也不再是基于概率的。

最早，Lamport 等在1982 年提出拜占庭問題[20]，通過虛構描述拜占庭帝國的將軍們打仗時如何讓忠誠的將軍在叛徒將軍的擾亂下仍能就作戰計劃達成一致的問題，來提出如何在網絡通信可靠但節點不可靠的情況下達成共識的問題。Lamport 等人提出了兩種協議作為解決方案，但都存在時間復雜度過高、擴展性不強的問題。直到1999年，Castro和Liskov提出了實用拜占庭容錯PBFT[21]算法，將BFT 的時間復雜度降低至多項式級別才真正能在工業界廣泛使用。

自拜占庭問題被提出以來學術界和業界提出了各種解決方案，近年也出現了很多針對區塊鏈的BFT優化算法及BFT 與PoX 類共識的混合算法。如Pass和Shi 提出的PoW+BFT[22]共識、應用在Cosmos[24]的PoS+BFT共識Tendermint[25]等。

2.5 合約層

數據層、網絡層與共識層構建了區塊鏈的底層技術，形成了分布式賬本。合約層建立在分布式賬本之上，該層包含了各類腳本、算法形成智能合約，為區塊鏈提供了高度可編程性和可操作性。

智能合約的思想最早由Nick Szabo[26]于上世紀90 年代提出，是一種執行合約條款的計算機交易協議，但由于沒有相契合的運用場景，沒有引起廣泛的關注。區塊鏈技術的發展推動了完全分布式交易的發展，為智能合約的應用打開了局面。

智能合約本質上就是一段預定義規則的代碼，這種代碼從技術視角看與傳統技術行業的IF‐ELSE 邏輯的代碼并沒有本質區別，真正帶來變化的是它運行在透明、不可篡改、完全分布式的區塊鏈上而產生的“信任”帶來了價值。

智能合約與區塊鏈結合的雛形誕生在比特幣上。比特幣采用基于逆波蘭表示法的堆棧執行語言來實現UTXO 的鎖定腳本與實現腳本，包括P2PKH（Pay‐to‐Public‐Key‐Hash）、P2PK（Pay‐to‐Public‐Key）、P2SH（Pay‐to‐Script‐Hash）、MS（Multi‐Signature）和OP_Retuen 等腳本分別實現不同的功能。使用該種腳本方式的多為早期使用UTXO 模型的區塊鏈項目及部分基于有向無環圖（DAG）的項目。

由于腳本方式的智能合約通常圖靈不完備，表達性有限，于是催生了多個方向上的探索。其中最有代表性的是以容器方式實現的Hyperledger Fabric、以虛擬機方式實現的以太坊。

容器方式在實現上比虛擬機方式更輕量級也更加靈活，但是這種輕量級和靈活是以容器中的智能合約和應用的實現更重為代價的。

目前最主流的實現方式還是虛擬機方式。相比較而言，這種方式提供了較為健全的基礎設施，封裝了底層環境的虛擬機和基于該虛擬機的高級編程語言，為在區塊鏈上進行智能合約的開發提供了很大的便利性。如以太坊實現了一個圖靈完備的虛擬機，并提供了用于編寫智能合約的高級編程語言Solidity。該語言編寫的智能合約編譯成字節碼之后可以部署在以太坊的區塊鏈網絡上，應用可以調用部署好的合約實現各種功能。

2.6 應用層

區塊鏈的應用層與傳統技術架構中的應用層類似，主要是封裝一系列場景和應用。在以容器方式和虛擬機方式承載的智能合約誕生之前，區塊鏈的應用十分有限，主要集中在數字貨幣上。智能合約的發展為應用層的豐富帶來了福音。現今，區塊鏈技術已經應用到金融、醫療、政務、商務、公益等各個領域，且都已經有了實踐的案例，為提升各行業的效率提供了新的手段。

3 擴展技術

數據、網絡、共識、合約、應用構建了區塊鏈技術的基礎架構。但是隨著應用生態的發展，基礎的技術架構在效率、擴展性、隱私性等方面都產生了瓶頸。因而催生了各種Layer0、Layer1、Layer2 及其他方面的擴展技術。

3.1 Layer0擴展

區塊鏈的Layer0 層擴展主要集中在數據傳輸上，通過優化區塊鏈和傳統網絡結合的問題來實現擴展。相比Layer1 和Layer2 層的擴展，該層的擴展對區塊鏈技術架構的侵入性較小。

目前，Layer0層擴展方案主要集中在構建中繼網絡，提升數據傳輸的速度上。其思路類似于傳統網絡中的CDN（Content Delivery Network）技術，通過構建虛擬網絡，部署邊緣服務器，優化網絡中的負載和內容分發。Layer0 層中的中繼網絡通過在網絡中部署一些中心化的中繼節點，在中繼節點或者中繼節點構建的中繼網絡上做數據傳輸的優化，包括路由方式、傳播方式、壓縮技術等。目前，康奈爾大學和西北大學的研究人員提出的Bloxroute[27]與Marlin Labs 提出的Marlin[28]是該方向上探索最多的項目。

3.2 Layer1擴展

Layer1 層的擴展指對區塊鏈基礎架構中分布式賬本層，即數據層、網絡層、共識層的技術擴展，其核心在于對區塊鏈技術自身的改造與擴展，以提升區塊鏈的性能。

(1)數據層

最直接的擴展方式為擴展區塊大小，比特幣的區塊大小上限為1M，該限制成為制約比特幣系統吞吐量的重要因素。擴展區塊大小以實現性能提升最典型項目為比特現金（BCH）。但這種擴展方式也會帶來對賬本存儲的挑戰。

還有一種通過改變區塊結構的變相擴容手段，隔離見證（SegWit，Segregated Witness）。這種方法將腳本簽名從區塊中拿出，使區塊有更多空間用于容納交易數據。但這種方式對吞吐量的提升很有限。

除了對區塊做擴展外，也有技術對區塊鏈經典的鏈式結構提出了挑戰。鏈式的存儲結構導致網絡中區塊只能串行產生，無法并發處理交易數據。2015年開始，興起了不同于鏈式結構的數據組織方式——有向無環圖（DAG），舍棄了區塊和鏈式結構的概念，以交易為單位做處理，支持異步并發。典型的基于DAG 數據結構項目包括Byteball[12]、IOTA[13]、Hash‐graph[14]等。

值得注意的是，類似DAG 這種擴展技術往往也伴隨著網絡層和共識層機制的變化，并不僅限于數據層。

(2)網絡層

典型的網絡層擴展技術為分片（Sharding）。分片是傳統數據庫行業中的水平擴容技術，引入到區塊鏈中，通過將一個區塊鏈網絡分割成多個較小的片區，每個片區獨立處理該片區的交易，以提升整個網絡的吞吐量。

分片的內涵包括了網絡分片、交易分片、計算分片和狀態分片，各種分片都是以網絡分片為基礎的，并且實現難度逐級遞增。在提升性能的同時，分片技術帶來的片區之間的通信消耗及單個片區被作惡者控制的隱患等也為該方案的應用帶來了挑戰。典型的應用了分片技術的項目包括Ziliqa[29]等。

(3)共識層

共識層的擴展主要是通過提出各種新的共識協議提升區塊鏈的運行效率。

3.3 Layer2擴展

Layer2擴展指的是鏈下擴展方案，其主要的思想是在主鏈之外進行技術改進，將最終結果同步到主鏈上。該層的擴展方案目前主要分為狀態通道、側鏈、跨鏈等。

(1)狀態通道

狀態通道是指在鏈下建立專屬通道進行通信或交易，僅將最終的結果同步到主鏈上。這種方式便于將高頻小額類交易移至鏈下進行，間接地提升了區塊鏈系統的吞吐量，并降低了主鏈的存儲量。

但該種技術目前也還面臨著節點中心化、易遭受流動性攻擊以及其本身的擴展性等問題。主要的項目包括基于比特幣的閃電網絡[30]、基于以太坊的雷電網絡[31]及Celer Network[32]等。

(2)側鏈

與狀態通道相比，側鏈之于主鏈的獨立性又進了一步，直接建立了新的鏈。該項技術由比特幣的核心貢獻者于2014 年提出[33]。通過側鏈，使用雙向錨定技術，在不影響主鏈的情況下進行協議升級或引入新型服務。其具體的實現模式可分為單一托管模式、聯盟模式、SPV模式、驅動鏈模式、混合模式等。比較典型的應用項目有Liquid①Liquid:https://blockstream.com/liquid/、Rootstock、BTC Relay、Lisk、Plasma等。

(3)跨鏈

跨鏈技術可以使兩個獨立的賬本實現資產、數據等的互操作。其核心要解決的問題是，如何實現互不信任的區塊鏈賬本的互通。其主要的實現模式包括公證人模式、側鏈/中繼、分布式私鑰控制、哈希鎖定及混合技術等。經典的跨鏈項目包括Cosmos[24]、Polkadot[34]、Wanchain、Fusion等。

3.4 其他擴展

區塊鏈是一門建立在加密技術之上的技術，其基礎架構中的各層都有加密技術的應用。因此，除了圍繞數據傳輸、鏈上、鏈下的各種擴展方案外，圍繞加密及隱私計算相關的問題也有不少擴展技術，如同態加密、安全多方計算、零知識證明、環簽名、群簽名、混幣等技術，這些技術均期望達到在不泄露參與各方隱私、不依賴可信第三方的前提下，安全地完成計算或交易等。

4 挑戰與趨勢

4.1 挑戰

區塊鏈技術未來發展的關鍵挑戰主要來源于以下幾個維度：系統安全、數據隱私、監管、擴展性、跨鏈協議、鏈下信息及存儲。

系統安全：從軟件系統角度來看，區塊鏈技術包含了不同層次上的軟件載體，如：客戶端軟件、智能合約、分布式應用、共識算法、虛擬機、網絡通信模塊等等。由于程序代碼缺陷的不可避免性，區塊鏈軟件也同樣面臨著巨大的系統安全風險。例如，2016 年以太坊智能合發生的The DAO 攻擊，來源于相關合約代碼中的“重入漏洞”，而這一攻擊也造成了超過5000 萬美元的財產損失。宏觀上來說，因為區塊鏈技術的應用場景往往直接與各類數字資產關聯，任何系統漏洞被利用攻擊都有可能造成無法挽回的財產損失和市場秩序混亂。

數據隱私：大量區塊鏈的應用場景都有重要的數據隱私保護需求。例如，區塊鏈供應鏈金融應用中，交易訂單信息只能在與交易相關的有限企業內共享，否則會引發商業機密的泄露以及不公平交易的現象。然而，當前主流區塊鏈技術為了保證數據、交易的可信，利用分布式賬本技術在網絡內進行了數據、計算的重復驗證，因而提高了保護數據隱私的難度。

監管：區塊鏈技術的現有架構，有限程度上保證了部分監管合規性，如利用智能合約實現檢測異常交易等監管邏輯。然而，在更廣義的現實場景下的監管需求，目前難以得到有效支撐。如何高效的保證區塊鏈交易、數據符合法律法規、行業規范、風控模型等特定監管規則，是區塊鏈實現大規模落地應用的另一大挑戰。

擴展性：隨著區塊鏈逐漸走向主流應用場景，大規模計算需求所帶來的擴展性瓶頸將越來越顯著。大量網絡節點同步、海量交易都將成為區塊鏈提高擴展性并成為新一代信息基礎設施的關鍵障礙。

跨鏈協議：區塊鏈技術的發展很有可能在應用生態上衍生出“一個行業一條鏈，多鏈共存”的情形。如何保證不同鏈之間的信息高效、可信流轉和互通，是打通多個區塊鏈及上層應用的關鍵問題。

鏈下信息：數據在鏈上、鏈下分治的情形在區塊鏈應用中很普遍。然而，很多應用場景需要獲取相應的鏈下信息并完成計算任務。這種情況下，區塊鏈技術對鏈下信息的可信、一致性提出了較大挑戰。

存儲：由于區塊鏈技術的基本設計原則是賬本數據無法刪除，使得賬本數據不斷膨脹。同時，由于區塊鏈的安全可信相當程度上是建立在眾多網絡節點對賬本的冗余備份之上，這愈發加重了數據存儲上的挑戰，讓如何有效進行區塊鏈數據分布式的存儲和管理成為了重要的技術問題。

4.2 發展趨勢

區塊鏈技術的發展趨勢主要有如下幾個方面。

在區塊鏈編程語言設計方面，一個技術研究趨勢是，如何進一步強化區塊鏈技術的開發支持，包括設計新的編程語言、開發已有語言的區塊鏈SDK 等，從而在軟件開發的生命周期中降低區塊鏈開發的復雜度、提高開發效率。在智能合約方面，當前主流開發語言包括Solidity、C++、JavaScript 等，這些語言在安全性、隱私性角度的支撐都相對較弱。因此，正如Facebook在Libra項目中提出的Move語言一樣，未來新的安全智能合約語言將會是新的研究重點。此外，智能合約語言是否需要做到圖靈完備也會成為重要的討論點。領域性強的非圖靈完備語言同樣是可能的研究趨勢之一。

在密碼學實用化方案方面，當前大量的密碼學技術被應用在區塊鏈技術架構的實踐探索中，用以增強區塊鏈的隱私保護能力，如同態加密、混淆電路、門限簽名、零知識證明、安全多方計算等。這些技術在算法層次提供了強大的機密性以及平臺通用性，然而在實踐中，通常會引入很大的開銷。因此，這一問題上的未來技術研究熱點可能是如何基于密碼學技術，提出實用化的實踐方案。

在區塊鏈性能優化方面，作為當前區塊鏈大規模應用的主要瓶頸之一，性能優化在下一階段仍將成為關鍵的技術研究點。具體而言，區塊鏈未來可能的性能提升點包括：高性能區塊鏈架構設計、應用導向的高效共識協議及優化、可并行的交易處理引擎、網絡通信加速技術等。

在分布式存儲方面，針對當前區塊鏈數據膨脹難以管理、查詢能力較弱的問題，未來的相關研究方向將重點面向分布式存儲技術展開。FISCO‐BCOS[36]區塊鏈提出的AMDB 可以認為是這一方向上的初步嘗試。如何保證分布式存儲數據的一致、完整、可信，并且與現有區塊鏈架構有機結合都是重要的技術研究點。

在監管科技和合規協議方面，區塊鏈應用與數字資產的強相關性，意味著監管、合規必將成為區塊鏈技術的核心要點。如何在區塊鏈中內嵌對于反洗錢、反恐怖主義融資等通用監管需求，如何構建標準化的數據合規協議，保障區塊鏈技術在主流場景中得以應用，將成為重中之重。