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考验重重:区块链底层技术的四大待解“难题”

发布时间:2018-07-26 16:51 | 编辑 :中华养生网 | 来源:

考验重重:区块链底层技术的四大待解“难题”


  当2009年1月3日中本聪在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上挖出了创世区块(Genesis Block)的50个比特币开始,一种不需要中心机构背书,依靠分布式技术手段实现信任的P2P网络区块链诞生了。

  近几年来,“分布式账本”、“点对点”、“智能合约”等词汇被当今世界不厌其烦提及,恰恰浓缩了区块链技术日夜兼程发展的现状。

  作为后互联网时代的新型底层技术,区块链从比特币以来的沿革,与Web互联网变迁的轨迹极为相似,但又更为迅猛。如同Web1.0给世界一个由静态不可交互网页构成的万维网,区块链最初的模样,是一个旨在以比特币为桥梁搭建的共享式公开账本;而以以太坊为代表的第二代可编程区块链,通过智能合约映射了Web2.0引入了创造、社交、分享的理念,成为一个由全体用户织网的网络样态。甚至,由此引发社会思潮的变革。

  互联网的迭代经历了二十余载,而当区块链沉浸在飞速发展中时,与资源配置红利相伴的是新技术走向台前后受到的重重考验——区块链是否真的公平?

  区块链是否有应用价值?

  区块链是否足够安全?

  区块链究竟能否实现SHD(安全、高性能、去中性化)的完备性?

  任何事物都有其双面性,精华与糟粕相生相伴,区块链技术也一样。已知的壁垒和未知的困惑,推使人们解决“难题”,填塞知识和应用的狭缝或鸿沟,让第三代区块链底层技术正在加速驶来,区块链的3.0革命也由此开启。

  区块链真的公平?

  在区块链加密技术出现之前,包括数字货币在内的数字资产如果不依赖一个中心化的机构,公众无法确认一笔交易是否真的存在和发生。区块链提出了一种“去中心化”的解决方案——虚拟资产由公共总账来确认,而这本“总账”分布在全球各地的节点上,高度隐私、不可篡改。

  以比特币为代表的虚拟货币,是为了奖励节点接入区块链进行“记账”而出现。在比特币的激励体系里,作为记录交易的载体——“区块”的打包记账权必须由所有节点竞争获得:“矿工”去解决比特币设计者在区块中设置的密码学难题,最先得出答案的节点获得相应的比特币并广播所记录交易,而剩下的茫茫节点只能复制、粘贴相应“账目”。

  近十年过去,这种以计算机“算力”论英雄、被称为“PoW”(工作量证明)机制的共识发展到今天,已经远远超越了中本聪当初的预想。专门用来竞争记账权的专业设备遍地开花,随着“ASIC矿机”的出现,依靠CPU、GPU“挖矿”的普通计算机在算力竞争中的收益近乎为零。为了逐利,参与者也从个人发展成矿池、矿场,算力“集权”逾趋显著,算力高企让纯粹的PoW共识机制成为“民主”、“公平”的伪命题。

  而以太坊为了降低这种技术门槛导致的不公平,引入PoS(股权证明机制)取代PoW:在创世区块中写明股权配比,之后通过公开发行、转让、交易等方式实现虚拟货币的流通,通过“利息”的方式对接入记账节点进行奖励。很显然,PoS在解决算力集中的问题时,却不可避免导致“少数人”以极低的成本获得代币,后续无论是持有还是抛售,单纯的PoS都使区块链价值以一种二八定律式的结构存在。

  在业界看来,抛弃了PoW共识,转向PoS或DPoS共识的区块链系统,以EOS为代表,大幅提高了系统性能,却忽视了去中心化的根本意义,由少数权益拥有者掌握系统的发展方向,本质上和现有的中心化系统并没有太大区别。

  区块链能否高效?

  不可否认的是,比特币所代言的第一代底层区块链技术具有颠覆性,极大降低了信用成本,激发了世界对去中心化的好奇和期待。

  然而从虚拟货币和支付角度来看,比特币同中心化的主流手段仍有很大的距离。截至目前,转出一个比特币大约花费28-30美元,确认比特币交易平均花费4.5个小时,而同等时间内支付宝可以处理相似交易13亿次。

  近两年来,流动性溢价已经让比特币成为“数字黄金”。当细究这一虚拟货币的实际“价值”,可锚定的仅仅是矿机的支出与电力的消耗。根据Digiconomist比特币能源消费指数统计,当前比特币挖矿年用电量为39.45TWh,折合美元超过20亿,巨大的算力资源只是投入在维护低效能比特币系统的稳健性之中。

  面对巨大的算力浪费,以及世界对于区块链技术应用的期待,Vitalik Buterin在2013年开始建立以太坊:一个可以运行智能合约的分布式网络。图灵完备的脚本语言为第二代区块链技术带了巨大的灵活性,开发者可以通过以太坊提供的各种模块来建立自己的去中心化应用(Dapp),并通过以太币通过Gas(燃料)的模式激励各节点在链上活跃。

  目前以太坊上已经拥有超过9万种合约,然而这些应用目前大多处于“发币”阶段。考虑到以太坊和比特币的去中心化逻辑相同,每一步交易需要全网节点确认,在分片技术应用前,每秒大约只能处理20笔交易,遑论数万个应用同时开足马力。就目前来看,TPS(系统吞吐量)的限制让以太坊成为一条拥堵的收费公路,没有像样的跑车,即使有,也无从酣畅通行。

  区块链技术的应用期待与底层技术发展的制约间的矛盾将日益凸显,如何通过链与链之间的价值传递构建包含亿级,甚至百亿级应用的区块链系统成为业界亟待破解的技术难题。

  区块链是否依旧安全?

  道高一尺,魔高一丈。目前,PoW、PoS、DPoS等多种共识机制虽然已经被提出,但是否能够实现真正的安全可信,尚不能完全证明。

  在中本聪当初设计PoW共识机制的逻辑下,即使个体或机构拥有超过51%的算力,比特币奖励机制依然会让随意篡改的攻击得不偿失:与其攻击,不如安心“挖币”。不过此后矿机一骑绝尘的发展,让超51%的算力不是假想。同时,出现了不少比特币分叉出的“小币种”被“大算力玩家”逐一“算死”的情况,进一步挑战了中本聪对人性逐利欲望的判断。

  此外,重视图灵完备性的以太坊,其智能合约也多次被曝出漏洞,黑客甚至可能通过传统的网络攻击方式,造成网络堵塞,迫使区块链网络出现硬分叉,进而导致对整个区块链系统的可信性受到质疑,网络体系的价值存在着崩盘的可能。

  除了区块链本身漏洞,为了提升TPS而引入DPoS(授权股权证明)机制的EOS,也存在着当选超级节点过于中心化,可能引发被黑客攻击利用的缺陷。

  除此之外,网络参与主体责任划分、账本数据最终归属、成本偏高、交易区块具有选择性等问题,也会导致区块链技术落地应用时会面临较大风险。

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