[区块链]区块链研究的最新进展理论、建模和工具笔记

主流区块链平台

1. 比特币
   ???????区块链被视为执行第一个数字加密货币的区块链系统，它建立在以下两种主要技术上：Nakamoto Consensus 和 UTXO Model
2. 以太坊
   ???????以太坊是个开源的区块链平台，支持智能合约平台功能，Either作为以太坊的代币，它会奖励给那些进行计算以确保区块链的一致性的矿工。以太坊在去中心化的以太坊虚拟机（EVMs）上执行，在EVMs中，脚本运行在由公共以太坊节点组成的网络上。比起比特币，EVMs的指令集是可信的图灵完备的。以太坊还引入了一种内部定价机制，称为gas。gas单位度量交易中执行操作所需的计算工作量。因此，gas机制有效地阻止了智能合约中的垃圾邮件。以太坊2.0是基于原始以太坊的升级版。更新的地方有：从Pow到PoS的转变，以及基于分片技术的吞吐量改进。
   ???????账户/余额模型：比特币的状态是由UTXOs组成，与比特币不同，以太坊采用了银行使用的一个更加通用的直观的模型----账户/余额模型。在每个账户，交易执行的递增计数器，nonce，实现用于阻止double_spending攻击，作为对模型简单结构的补充。基本上有两种类型的账户，EOAs和CAs，分别由公钥和私钥合同代码控制。
3. 超级账本
   ???????Hyperledger Fabric是一种流行的工业使用区块链许可平台。在工业领域，目标与加密货币系统截然不同。更重要的是降低维护成本，提高吞吐量性能和权限控制。对于处于允许设置中的节点，其他节点(尽管不受信任)的标识是已知的。由于用户之间的信任程度不同，可以定制不同的共识协议以实现容错
4. EOSIO
   ???????EOSIO是另一个由公司区块发布的热门区块链平台。一个在2018年。与比特币和以太坊不同，EOSIO的智能合约不需要支付交易费用。据称其吞吐量达到每秒数百万个事务。此外，EOSIO还能实现低的块确认延迟、低开销的BFT终结等等。这些出色的特性吸引了大量用户和开发人员在受治理的区块链中快速、轻松地部署分散的应用程序。例如，在les中总共生成了8980万个EOSIO块

共识机制

???????区块链中的共识机制是为了容错，以便区块链网络的相同状态达成协议。目前流行的基于证明的共识协议包括PoW和PoS。PoW中，矿工互相竞争，解决那些难于产生结果但却能够被别人简单验证的难题。一旦一个矿工在经过了大量尝试后产出了一个符合要求的nonce值，他将会因为创建一个新的区块而被支付一个确定的数字加密货币。相反，PoS没有矿工。新的区块由委员会随机挑选的验证者伪造。被选为验证者的概率与所持股份的大小线性相关。PoW和PoS都是数字加密货币安全的共识协议。前者是基于CPU算力，后者是基于coin-age。因此，PoS有更小的能源消耗，并且更小的可能被51%的攻击所攻击到。

区块链的可扩展性

???????区块链作为交易的一个公共的分布式的数据库，它已经成为了一个分布式应用的平台。尽管他越来越受欢迎，但是区块链技术面临着可扩展性难题：吞吐量并没有匹配正在增长的网络数量。于是，能够解决可扩展性难题的可扩展的区块链协议任然是一个刚需。很多不同的方向，例如，Off-chain，DAG，和切分技术，已经被用来解决区块链的可扩展性问题。在这里，我们给出几个与可扩展性相关的代表性术语。

Off-chain技术：

on-chain交易在区块链上处理并且可以被区块链网络中的所有节点看见，off-chain与他相反，它是由一个能够认可交易正确性的第三方保证人，在区块链之外处理。因为一个on-chain交易不得不执行不同的步骤，所以on-chain交易有更长的延迟。相反，off-chain技术能够直接执行off-chain交易，因为这些交易不需要像on-chain网络一样在队列中等待。

DAG技术：

数学上，DAG是一个不存在有向环的有限有向图。在区块链中，DAG被视为一个革命性的技术，它能够把区块链更新到一个新阶段。这是因为DAG是无块的，并且所有交易都按照DAG网络上的拓扑排序链接到其他很多交易上。因此，数据能够直接通过网络参与者移动。这给区块链引入了一个更快，更实惠，更可扩展的解决方法。事实上，区块链的瓶颈主要依赖于区块间的结构。因此，无块的DAG能够成为大幅度提升区块链扩展性的有前景的解决方法。

切分技术：

比特币的共识算法，eg. Nakamoto共识，在交易吞吐量和网络可扩展性的性能上有明显缺点。为了解决这样的问题，切分技术是杰出的解决方案之一，它把区块链网络划分为几个小的碎片，以至于每一个都可以并行处理一堆未经处理的交易，以便产生中型区块。通过这样一个过程来提升吞吐量和可扩展性。这些中型区块接着融合成一个最终块。基本上，切分技术包含了网络切分，交易切分和状态切分。

跨切分交易（Cross-Shard Transactions）：

切分技术的一个缺点是恶意的网络节点们存在在同一个切片中可能会互相勾结，导致安全问题。因此，基于切片的协议利用再次切分策略来解决这样的安全威胁。然而，再次切分会带来跨切片的数据迁移。因此，在切片区块链背景下，如何有效的处理跨切片交易变成新兴的主题。

提升区块链性能的理论

提升区块链性能的最新理论

1. 吞吐量和延迟

   1. ACCEL:
      挑战：大多数区块链应用期待他们的交易快速确认。
      方法论：作者提出了一种高吞吐量、低延迟、确定性的确认机制，旨在加速比特币的块确认

   2. Monoxide：
      挑战：可扩展性问题和高效的跨切片交易。
      方法论：Monoxide通过分区工作负载的提供了一个线性扩展。尤其是，Chu-ko-nu挖矿机制实现了系统的跨域原子性，效率和安全性。

   3. Prism：
      挑战：比特币交易吞吐量小，交易确认量大。
      方法论：Prism旨在实现可扩展的吞吐量，并且具有比特币的完全安全性。

   4. GARET：
      挑战：考虑到交易的复杂性或者交易产生的工作量，如何把交易放入切片中。
      方法论：作者提出一个gas 消费意识转移机制来提升基于切片的以太坊吞吐量

2. 存储效率
   1. Erasure code-based：
      挑战：如何减少区块链的存储消耗。
      方法论：提出一种新型的低存储区块链节点，利用erasure code理论减少区块链的存储空间
   2. Jidar：数据减少策略：
      挑战：如何减少比特币区块的数据消耗。
      方法论：在Jidar中，每个节点只需要存储来自完整块的利息交易和完整区块中的相关Merkle分支
   3. segment blockchain：
      挑战：在不牺牲安全性的前提下，保持去中心化并减少区块链系统的存储。
      方法论：每个节点只需要存储区块链的一个segment
3. 可靠性分析
   1. 区块链可用性：
      挑战：区块链上的读写可用性是不均衡的。
      方法论：基于区块链系统的可用性中，读写可用性互相冲突
   2. 可靠性预测：
      挑战：区块链对等体的可靠性未知。
      方法论：提出H-BRP方法，通过提取区块链节点的可靠性参数来预测区块链节点的可靠性

提升可扩展性的解决方案

1. 切片区块链的解决方法
   1. Elastico：
      方法论：一种用于无权限区块链的新的分布式协议，它被视为面向开放公共区块链的分片协议的第一个安全候选。
   2. Monoxide：
      方法论：使系统能够通过多个独立区域处理交易，该方案本质上遵循了分片机制的原理
   3. Rapidchain：
      方法论：一种新的基于分片的公共区块链协议，实现了委员会内部通信与委员会成员数量的非线性增长
   4. SharPer：
      方法论：一个授权区块链系统，它采用分片技术来提高跨分片交易的可扩展性
   5. D-GAS：
      方法论：一种用于以太坊分片的动态负载平衡机制。它根据Tx账户在每个分片上的gas消耗量重新分配
   6. NRSS：
      方法论：一种基于节点评分的区块链新分片方案，旨在提高委员会的吞吐量
   7. OptChain：
      方法论：一种新的分片范式，主要用于优化交易进入分片的位置
   8. Sharding-based scaling system：
      方法论：一种高效的分片形成协议，可以安全地将节点分配到分片中，并提出了一种分布式交易协议，可以防范恶意的Byzantine故障协调器
   9. SSChain：
      方法论：一种非重组结构，它支持事务分片和状态分片，同时消除了跨分片的大量数据迁移
   10. Eumonia：
       方法论：是一种实现块的全局排序的无权限并行链协议
   11. Vulnerability of Sybil attacks：
       方法论：系统分析了Elastico协议中Sybil攻击的漏洞
   12. n/2 BFT Sharding approach：
       方法论：一种新的区块链分片方法，该方法可以容忍高达1/2的分片内的Byzantine节点。
   13. CycLedger：
       方法论：一个协议CycLedger，为区块链分片的可扩展性、安全性和激励铺平了道路。
2. 多链系统的互操作性
   1. 互操作性结构：
      方法论：一种新的支持多个区块链间跨链协作的互操作性体系结构，以及一种用于无源跨链通信的Monitor Multiplexing Reading (MMR)方法
   2. HyperService：
      方法论：一个在多个异构区块链上提供互操作性和可编程性的编程平台
   3. Protocol Move：
      方法论：一种编程模型，用于智能合约开发人员创建可以在多链环境中互操作和扩展的DAPP
   4. Cross-cryptocurrency TX protocol：
      方法论：一种去中心化加密货币交换协议，支持基于部署在以太坊上的智能合约的交叉加密货币交易
   5. Cross-chain comm.：
      方法论：对跨链通信协议进行了系统分类

提升区块链性能的新协议和基础设施

1. 新协议

   1. Ouroboros Praos：
      方法论：将基于块的分布式账本转换为流交易处理的新范式，以在不影响吞吐量的情况下实现较低的端到端延迟。
   2. Tendermint：
      方法论：一种新的BFT共识协议，适用于基于gossip 的P2P网络在竞争条件下组织的广域网络
   3. chu-ko-nu mining：
      方法论：一种新的工作证明方案，它激励矿工在不同的区域创建多个区块，只需一个PoW采矿
   4. Proof-Of-Trust(PoT)：
      方法论：作者为众包在线服务提出了一种新的信任证明共识

2. 新设施和建筑结构

   1. SteamChain:
      方法论：将基于块的分布式账本转换为流交易处理的新范式，以在不影响吞吐量的情况下实现较低的端到端延迟
   2. CAPER:Cross-App Trans.handing：
      方法论：一个授权区块链，它可以很好地管理分布式应用程序的内部交易和跨应用程序交易
   3. Optimal mining for miners：
      方法论：一种基于边缘计算的区块链网络结构，旨在为矿工分配最优的计算资源
   4. AxeChain: Useful Mining：
      方法论：一种新的实用PoW区块链框架，它可以利用区块链的计算能力来解决系统客户端提交的任意实际问题。
   5. Non-linear blockchain system：
      方法论：作者探索了区块链的三个主要指标，并设计了一个非线性区块链系统

用于更好地理解区块链的各种建模和技术

更好地理解区块链的各种建模、技术和理论

1. 基于图形的理论

   1. Transaction mining：
      1. Metric：以太坊的交叉图分析
         方法论和意义：通过图分析，提取了三个主要的活动，即转账、智能合约创建和智能合约调用
      2. Metric：交易特征图
         方法论和意义：一种可扩展的、计算效率高的区块链图表示学习方法
      3. Metric：市场操作模式
         方法论和意义：利用基于图的数据挖掘方法揭示了比特币的市场操纵证据
      4. Metric：Tx图的聚类系数，同配性
         方法论和意义：利用基于图的分析揭示了EOSIO的异常交易
   2. token network：
      1. Metric：令牌转移分布
         方法论和意义：通过基于图分析的以太坊区块链智能合约分析，研究token网络
      2. Metric：极端的小链活动
         方法论和意义：提出了基于图的比特币金融投资风险评估模型

2. 随机建模

   1. 区块链网络分析：
      1. Metric：阻塞完成率，和成功的对抗性攻击的概率
         方法论和意义：推导了随机模型来捕获区块链的关键特性，并评估区块链传播延迟对关键性能指标的影响。这项研究为我们提供了区块链网络设计问题的有用见解。
   2. 稳定性分析：
      1. Metric：时间到一致性，周期长度，一致性分数，信息的年龄
         方法论和意义：提出了一种识别区块链系统随机稳定性的网络模型
   3. 故障几率分析：
      1. Metric：委员会失败概率，每个纪元的上界超几何分布和二项分布的和
         方法论和意义：提出了一个概率模型来推导分片区块链协议下的安全性分析。该研究可以告诉如何为一个特定的分片协议保持失败概率小于一个定义的阈值

3. 排队理论

   1. 挖掘过程和区块生成：
      1. Metric：到达队列和块中TX的平均个数，以及TX的平均确认时间
         方法论和意义：推导了随机模型来捕获区块链的关键特性，并评估区块链传播延迟对关键性能指标的影响。这项研究为我们提供了区块链网络设计问题的有用见解。
   2. 区块确认时间：
      1. Metric：块的剩余寿命，直到下一个块被确认
         方法论和意义：结合排队理论和机器学习技术，提出了一个深入理解交易确认时间的理论框架
   3. 比特币网络同步过程：
      1. Metric：静止队列长度分布
         方法论和意义：提出了一种具有随机流体极限的比特币网络无限服务器模型
   4. 矿产资源分配：
      1. Metric：为矿工挖掘资源，排队稳定
         方法论和意义：提出了一种基于Lyapunov优化的排队分析模型，研究了基于pow的区块链网络的挖掘资源分配问题。
   5. 区块链的理论工作原理：
      1. Metric：每个块的TX个数，每个块的挖掘间隔，内存池大小，等待时间，未确认的TX个数
         方法论和意义：为了更好地理解区块链网络的理论工作原理，提出了一个基于排队理论的模型

用于更好地理解区块链网络的各种分析模型

1. 区块链的适用性
   1. Metric：公开的可验证性、透明度、隐私性、完整性、冗余性和信任锚
      方法论和意义：提出了第一种结构化分析方法，它可以帮助确定一个特定的应用程序系统是否确实需要区块链作为其技术解决方案，无论是授权的还是非授权的
   2. Metric：区块链云中的可伸缩性、效率和隐私问题
      方法论和意义：提出了一种新的基于上限隐私泄漏的方法来识别用于加密的云中分区和分布的中间数据集。该方法可以显著提高云环境中隐私保护数据处理的可扩展性和效率
2. 探索以太坊交易
   1. Metric：以太坊交易的时间信息和多样性特征
      方法论和意义：提出了一个基于多重网络理论的分析模型来理解以太坊交易
   2. Metric：以太坊交易的等待时间
      方法论和意义：对以太坊进行了表征性研究，重点关注未决时间，并试图找到未决时间和以太坊费用相关参数之间的相关性。
3. 模拟多个矿工之间的竞争
   1. Metric：加密货币区块链矿工的竞争性采矿资源
      方法论和意义：利用博弈论找到了一个Nash均衡，而同行是竞争矿业资源
4. 一致性延迟的整洁边界
   1. Metric：PoW区块链的一致性
      方法论和意义：推导出了挖掘延迟的整洁界限，这有助于理解Nakamoto(中本聪)的区块链共识在异步网络中的一致性
5. 网络连接
   1. Metric：共识安全
      方法论和意义：提出了一个分析模型来评估不同对手模型下网络连通性对PoW区块链共识安全的影响。
6. 以太坊如何回应分片
   1. Metric：分片之间的平衡，涉及多个分片的TX数量，跨分片重定位的数据量
      方法论和意义：首先通过建模研究了分片对以太坊的影响以太坊通过图建模，然后评估划分图时提到的三个指标
7. 分片协议所需的属性
   1. Metric：一致性和可伸缩性
      方法论和意义：提出了一个分析模型来评估分片分布式账本协议是否满足必要的属性
8. 通过分叉攻击漏洞
   1. Metric：哈希率功率，攻击的净成本
      方法论和意义：利用大偏差理论，提出了区块链网络故意分叉攻击的细粒度漏洞分析模型
9. 反击双倍消耗攻击
   1. Metric：Robustness参数, 漏洞概率
      方法论和意义：研究了如何防御甚至反击PoW区块链中的双消耗攻击。
10. 基于PBFT的区块链的局限性
    1. Metric：区块链应用程序的性能，持久性，分叉的可能性
       方法论和意义：研究并发现了被许可区块链的需求与经典BFT协议之间的一些不一致。
11. 统一分析不同的PoX共识方案
    1. Metric：资源敏感性、系统收敛性和资源公平
       方法论和意义：提出了一种新的Markov模型来统一分析基于PoX的不同区块链的加权资源分配的稳态。

有助于更好地理解加密货币区块链的数据分析

1. 加密货币
   1. Metric：硬件计数器
      方法论和意义：提出了一种基于机器学习的解决方案来防止加密劫持攻击
   2. Metric：各种系统资源利用率
      方法论和意义：提出了一种基于最新CapsNet的浏览器内加密检测方法(CapJack)
2. 市场操纵挖矿
   1. Metric：交易图的各种图形特征
      方法论和意义：提出了一种利用交易网络中收集到的交易信息进行挖掘的方法。
3. 预测比特币价格波动
   1. Metric：各种图形特征的极端链
      方法论和意义：提出了一个基于图的分析模型来预测比特币市场的日内金融风险
4. 洗钱的检测
   1. Metric：交易图的各种图形特征
      方法论和意义：利用机器学习模型来检测比特币交易中的潜在洗钱活动。
5. 庞氏方案检测
   1. Metric：影响骗局持久性的因素
      方法论和意义：对庞氏骗局的需求和供给进行了分析比特币的生态系统。
   2. Metric：智能合约的帐户和代码特征
      方法论和意义：发现了基于数据挖掘和机器学习方法的以太坊庞氏骗局。
6. 密码经济系统的设计问题
   1. Metric：XNS代币价格，应用开发者补贴
      方法论和意义：提出了一个实际的循证例子，以展示如何将数据科学和随机建模应用于设计加密经济区块链
7. 定价矿业硬件
   1. Metric：矿工收入，ASIC价值
      方法论和意义：研究了挖矿硬件(ASIC)的价格和基础加密货币的价值波动之间的相关性

区块链的各种性能度量

1. 一般的基于采矿的区块链，比特币或者以太坊
   1. Metric：TPS、跨区域事务的开销、事务的确认延迟等。
      实施/实验/方法：Monoxide是用c++实现的。RocksDB用于存储块和TX。真实的测试系统部署在分布式配置上，由1200个虚拟机组成，每个虚拟机拥有8核和32 GB内存。在测试台上总共利用了48000个区块链节点。
2. 一般的区块链
   1. Metric：吞吐量和确认延迟、不同客户数量下的可伸缩性、分叉率和资源利用率(CPU、网络带宽)
      实施/实验/方法：Prism测试平台部署在Amazon EC2实例上，每个实例都有16个CPU核、16gb RAM、400gb NVMe SSD和10gbps网络接口。总共有100个Prism客户端实例被随机连接到一个拓扑中正则图嵌入
3. 以太坊
   1. Metric：TX吞吐量，事务延迟的最大时间
      实施/实验/方法：实验结果表明，该算法在TX吞吐量上比现有算法提高了12%，并降低了最大传输时间，在分片以太坊的各种条件下，TX延迟约74%
4. Bitcoin, Litecoin,Dogecoin, Ethereum
   1. Metric：块间隔、块大小和吞吐量
      实施/实验/方法：提出了一个量化框架，他们利用该框架研究了几个PoW区块链的安全性和性能。通过对PoW区块链安全网络参数的评估，研究者可以客观地在安全条款和性能之间做出权衡
5. 超级账本
   1. Metric：执行时间、延迟、吞吐量、可伸缩性与区块链节点的数量
      实施/实验/方法：介绍了Hyperledger Fabric 0.6和1.0版本的性能测量和分析
6. Ethereum, Parity,CITA, Hyperledger Fabric
   1. Metric：平均响应延迟TPS，每个CPU的交易、每个内存每秒的TX、每个磁盘I/O的TX和每个网络数据的TX
      实施/实验/方法：提出了一个可扩展的监控实时性能区块链系统的框架。作者评估了四种流行的区块链系统，即以太坊、Parity、CITA和Hyperledger Fabric
7. 私有区块链
   1. Metric：吞吐量和延迟、可伸缩性、容错性和安全性，以及其他微观度量，如CPU利用率、网络利用率等
      实施/实验/方法：作者提出了Blockbench来测量和分析私有区块链系统的多重性能。通过这个Blockbench，作者揭示了在设计区块链软件时的几个深刻的瓶颈和权衡
8. 以太坊
   1. Metric：以太坊网络节点的网络规模和地理分布
      实施/实验/方法：提出了一个名为NodeFinder的网络监控工具，旨在从底层P2P网络的角度发现以太坊网络节点的不寻常网络属性
9. 比特币网络
   1. Metric：TPS、网络延迟、分叉数量和挖掘奖励
      实施/实验/方法：作者提出了一个本地比特币网络模拟器，以研究比特币在不同网络条件下的性能，包括不同的拓扑结构、网络延迟、丢包率和挖掘难度。

数据集框架和评估工具

1. XBlock-ETH
   1. 目标：以太坊
      运用：作者发布了一个新的用于分析以太坊的开源数据集框架，即XBlock-ETH，包括多种类型的以太坊数据集，如交易、智能合约和代币。
2. XBlock-EOS
   1. 目标：EOS
      运用：作者提出了一个新的专门用于EOSIO的数据集框架，命名为XBlock-EOS，以展示如何对EOSIO数据集进行全面统计和探索。
3. BlockSci
   1. 目标：一般区块链
      运用：作者们提出了一个名为BlockSci的开源软件平台，用于分析区块链
4. Blockbench
   1. 目标：一般区块链
      运用：作者提出了一个基准框架来衡量区块链系统不同层次的数据处理能力和性能
5. NodeFinder
   1. 目标：以太坊节点
      运用：作者提出了一种名为NodeFinder的测量工具，用于调查以太坊网络节点的不透明网络特征
6. Network simulator for Bitcoin
   1. 目标：比特币
      运用：作者提出了一个可配置的网络模拟器，用于使用轻量级虚拟化技术测量比特币的性能

没有解决的问题以及未来方向

性能提升

1.可伸缩性问题

PBFT共识协议需发布O(n^2)消息数，n为与会人数，这么大的消息数使得可伸缩性不现实。因此，新的分布式实用拜占庭协议和可扩展性解决方案的理论建模，如 sidechain, subchain, off-chain, sharding technique, DAG,甚至chain-less方案，都迫切需要可扩展的区块链

2.分片技术的弹性机制。

分片技术包括交易分片、网络分片和状态分片三种典型类型。分片区块链的弹性机制仍然缺失，特别是对于状态分片，当区块链节点发生故障时，如何确保故障区块链节点实时运行状态的正确恢复，对区块链节点的恢复能力和 robustness至关重要。

3.跨切分的性能

尽管已经提出了许多基于委员会的分片协议，但这些协议最多只能容忍1/3的对手，所以需要设计更健壮的 byzantine agreement协议。此外，所有基于分片的协议都会产生额外的跨分片流量和延迟由于跨分片交易。因此，在未来的研究中，跨分片性能在吞吐量、时延等指标上需要得到很好的保证。另一方面，跨分片交易是跨分片协议所固有的。因此，这种不同分片之间的相关性的利弊值得使用某些建模和理论(如基于图的分析)进行研究。

4.跨链交易加速机制

虽然链间交易实验取得了初步成功，但我们认为安全的跨链交易加速机制仍在路上。此外，多个区块链之间的互操作性还需要进一步改进，如去中心化负载平衡智能合约

5.多链协议的区块排序

虽然多链技术可以通过并行挖掘多个链实例来提高吞吐量，但如何以全局一致的顺序构建和管理所有链中的区块仍然是基于多链的可伸缩性协议和解决方案面临的挑战

6.区块链网络的硬件加速解决方案

为了提高区块链的性能，例如减少交易确认的延迟，一些先进的网络技术，如RDMA在区块链网络中，利用远程直接存储器访问(Remote Direct Memory Access)和高速网卡加速矿工之间的数据访问

7.不同区块链网络层的性能优化

区块链网络是建立在P2P网络包括几个典型的层，如mac层、路由层、网络层和应用层。基于bft的协议本质上是为网络层工作的。事实上，性能的提高可以通过提出区块链网络的其他层的各种协议、算法和理论模型来实现

8.区块链辅助的大数据网络

虽然大数据和区块链有几个性能指标是相互矛盾的。例如，大数据是一种集中式管理技术，强调的是 面向多样化计算环境的隐私保护。由大数据技术处理的数据应该确保大规模计算网络中的非冗余和非结构化架构。相比之下，区块链技术建立在一个去中心化、透明和不可改变的架构上，其中数据类型简单，数据是结构化和高度冗余。此外，区块链的性能需要可扩展性和链外计算范式。因此，如何将这两种技术整合在一起并追求彼此的利益 是一个值得深入研究的开放性问题。例如，潜在的研究课题包括如何设计 如何为大数据技术设计一个合适的新的区块链架构，以及如何利用区块链打破孤立的数据孤岛，同时保证隐私。区块链打破孤立的数据岛，同时保证大数据的隐私问题。

更好理解区块链的建模、理论等

1. 利用更通用的排队理论来捕获事务的真实到达过程、挖掘新块和其他与排队相关的区块链阶段
2. 在处理交易和新块时执行基于优先级的服务策略，以满足预定义的安全性或规则级别
3. 开发更一般的概率模型来描述区块链系统的多个性能参数之间的相关性

区块链安全

1 . 区块链的隐私保护

大多数现有工作都在讨论基于区块链的安全和隐私保护应用程序。事实上，安全性和隐私也是区块链本身的关键问题。例如，交易的隐私可能会被攻击者攻击。然而，针对这些问题的专门研究仍然不足

2 . 针对恶意矿工的反加密劫持机制

据报道，加密劫持矿工存在于web浏览器中。这类恶意代码正在霸占网络用户的计算能力和内存等硬件资源。因此，为了保护普通浏览器用户，开发反加密劫持机制和策略是必要的

3 . 加密货币区块链的安全问题

如双消耗攻击、智能合约欺诈等，已经引起了工业界和学术界越来越多的关注。然而，对加密货币区块链安全问题的理论研究却很少。 例如，探索多个链上矿工之间的惩罚和合作是加密货币区块链的一个有趣的话题。因此，我们希望看到在区块链货币攻击的背景下，更广泛地建模攻击者和反击者的行为。

强大的区块链实验平台

???????对于区块链领域的大多数初学者来说，面临着一个困境，即缺乏强大的模拟/仿真工具来验证新想法或协议。强大的仿真/仿真平台，易于部署可扩展的实验平台，将对研究社区非常有帮助

观点

???????这篇文章最大的感受就是：这是一篇调查性质的文章，我认为更适合作为一个对目前区块链论文研究的总览，以这篇文章作指引，可以针对较为成熟的地方进行学习，并且把优势点结合到欠缺的地方进行研究
???????文章对目前最先进的区块链论文调查，专注于区块链的理论模型、分析模型和有用的实验工具的专门调查仍然缺失。区块链的理论模型、分析模型和有用的实验工具仍然缺乏。
???????作者对67篇最先进的区块链相关论文进行调查。前三大热门话题是loT & IoT、共识协议和安全与隐私。并且作者发现:1)每年出版的调查数量显著增加，2)主题的多样性按照时间顺序变得更大。
???????与AI、机器学习、云计算、数据分析、商业应用、智慧城市等相关结合的论文都有大量缺口。