世界超级计算机排名2015 【紫冬声音】区块链技术综述：区块链技术发展现状与展望(10)

PPLNS 机制是指发现区块后，各合作节点根据其在最后 N 个股份内贡献的实际股份比例来分配区块中的比特币；

PPS 则直接根据股份比例为各节点估算和支付一个固定的理论收益，采用此方式的矿池将会适度收取手续费来弥补其为各节点承担的收益不确定性风险；

PROP 机制则根据节点贡献的股份按比例地分配比特币。

矿池的出现是对比特币和区块链去中心化趋势的潜在威胁，如何设计合理的分配机制引导各节点合理地合作、避免出现因算力过度集中而导致的安全性问题是亟待解决的研究问题。

2.5 合约层

合约层封装区块链系统的各类脚本代码、算法以及由此生成的更为复杂的智能合约。如果说数据、网络和共识三个层次作为区块链底层「虚拟机」分别承担数据表示、数据传播和数据验证功能的话，合约层则是建立在区块链虚拟机之上的商业逻辑和算法，是实现区块链系统灵活编程和操作数据的基础。包括比特币在内的数字加密货币大多采用非图灵完备的简单脚本代码来编程控制交易过程，这也是智能合约的雏形。

随着技术的发展，目前已经出融和社会系统的诸多应用。本节将以比特币脚本为例，从技术角度简述合约层的基本技术和方法，关于智能合约的延伸内容将在第 5 节讨论。

比特币采用一种简单的、基于堆栈的、从左向右处理的脚本语言，而一个脚本本质上是附着在比特币交易上的一组指令的列表。比特币交易依赖于两类脚本来加以验证，即锁定脚本和解锁脚本，二者的不同组合可在比特币交易中衍生出无限数量的控制条件。其中，

锁定脚本是附着在交易输出值上的「障碍」，规定以后花费这笔交易输出的条件；

解锁脚本则是满足被锁定脚本在一个输出上设定的花费条件的脚本，同时它将允许输出被消费。

举例来说，大多数比特币交易均是采用接受者的公钥加密和私钥解密，因而其对应的P2PKH（Pay to Public Key Hash）标准交易脚本中的锁定脚本即是使用接受者的公钥实现阻止输出功能，而使用私钥对应的数字签名来加以解锁 [19]。

比特币脚本系统可以实现灵活的交易控制，例如：

通过规定某个时间段（如一周）作为解锁条件，可以实现延时支付；

通过规定接受者和担保人必须共同私钥签名才能支配一笔比特币，可以实现担保交易；

通过设计一种可根据外部信息源核查某概率事件是否发生的规则并作为解锁脚本附着在一定数量的比特币交易上，即可实现和预测市场等类型的应用；

通过设定 N 个私钥集合中至少提供 M 个私钥才可解锁，可实现 M － N 型多重签名，即 N个潜在接受者中至少有 M 个同意签名才可实现支付。多重签名可广泛应用于公司决策、财务监督、中介担保甚至遗产分配等场景。

比特币脚本是智能合约的雏形，催生了人类历史上第一种可编程的全球性货币。然而，比特币脚本系统是非图灵完备的，其中不存在复杂循环和流控制，这在损失一定灵活性的同时能够极大地降低复杂性和不确定性，并能够避免因无限循环等逻辑而造成拒绝服务等类型的安全性攻击。

为提高脚本系统的灵活性和可扩展性，研究者已经尝试在比特币协议之上叠加新的协议，以满足在区块链上构建更为复杂的智能合约的需求。以太坊已经研发出一套图灵完备的脚本语言，用户可基于以太坊构建任意复杂和精确定义的智能合约与去中心化应用，从而为基于区块链构建可编程的金融与社会系统奠定了基础[4]。

3. 区块链的应用场景

由区块链独特的技术设计可见，区块链系统具有分布式高冗余存储、时序数据且不可篡改及伪造、去中心化信用、自动执行的智能合约、安全和隐私保护等显著的特点，这使得区块链技术不仅可以成功应用于数字加密货币领域，同时在经济、金融和社会系统中也存在广泛的应用场景。根据区块链技术应用的融交易、资产管理和选举投票共六个场景，并概述除数字货币外的五大应用场景以及区块链的三种应用模式。

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