現今區塊鏈系統的七大侷限性

買賣虛擬貨幣

為方便討論,我們將重點說一說迄今為止最為廣泛使用和研究的技術應用的代表一比特幣和以太坊。YIi-Huomo等人的研究成果可以用作檢驗區塊鏈技術的重要參考。其中總結了近期區塊鏈技術的進展,並指出了區塊鏈系統固有的侷限性。雖然他們的研究完全集中在討論比特幣的文獻上,但這一發現在我們的討論中也同樣適用, 其中一些關鍵指標來自於Swan。

研究指出了現今區塊鏈系統的七大侷限性:- Throughput交易吞吐量-Latency延遲-Size and Bandwidth大小和頻寬
-Security 安全性-Usability可用性-Wasted Resources浪費資源-Versioning, Hard Forks, and Multiple Chains版本控制、硬分叉和多鏈Throughput交易吞吐量典型的區塊鏈(如比特幣)需要10分鐘或更長的時間來確認交易,平均交易速率約為每秒4個交易,最高可達每秒7個交易。以太坊每秒可以處理10個或更多交易,確認時間也比在比特幣網路上快10倍。然而對比VISA交易網路,就能青楚看出當前區塊鏈交易吞吐量的侷限性,VISA 可在幾秒鐘內確認交易,平均每秒處理2000個交易,每秒交易量最高可達65000個。從這些指標可以看出,與傳統的中心化支付網路(如VISA)相比當今使用最多的區塊鏈網路的交易吞吐量也還存在著很大的差距。限制區塊鏈網路交易吞吐量的主要因素是節點間的延遲。人們雖然已經做出一些積極的嘗試,並試圖解決這個問題,比如比特幣所採用的閃電網路,以及已經作為一個微版本在以太坊區塊鏈上執行的雷電網路等,但就一個可行的長期解決方案各方還沒有達成共識。
Latency延遲如上所述,因為網路的最大交易吞吐量受到節點間延遲的限制,延遲也就成為了區塊鏈的限制因素。如果節點之間存在較高的延遲,礦工則更有可能是在舊塊上進行採礦。在比特幣網路上,一個塊同步到50%的節點的平均時間不到2秒,同步到90%的節點大約需要13秒(截至2017年4月)。而在以太坊上,同步到50%的節點的平均時間小於1秒,同步到90%的節點大約在10秒內。對於比特幣來說,出塊時間與網路同步時間的比值很大,說明節點間的延遲尚不構成一個大的限制因素,而以太坊的出塊間隔時間較短,在同步上耗費過多時間就會更有問題。不過以太坊採用了基於GHOST協議的演算法來激勵礦工在最長的鏈上進行採礦,而不是試圖使用高延遲和低間隔時間去產生分鏈。Size and Bandwidth大小和頻寬在討論大小和頻寬時,必須考慮到兩個問題:整個區塊鏈的物理資料的大小,以及透過網路傳送的單個塊的大小。根據要求,作為一個能挖出新塊並與區塊鏈網路互動的完全節點,必須保留- -份完整區塊鏈的本地副本。很顯然,對保留這份副本的儲存空間大小的要求是與鏈上的區塊數量成正比的,這就有可能導致中心化,因為如果區塊鏈變得足夠大時,將只有少數幾個節點有能力進行塊的操作。此外,當交易量開始突破可用頻寬的限制,再加上塊容量大小的限制,礦工費會顯著增加,為了達到更大的吞吐量,這可能需要修改核心協議,獲得更大的塊容量或更短的塊確認時間。面對這種情況,必須進行核心協議的修改,但是導致的硬分叉通常又是很難接受的。Security安全性工作量證明(PoW)區塊鏈的最大賣點就是技術上很難被破解。攻擊者若想要修改已經出現在區塊鏈上的塊,他們需要重做該塊以及後續所有塊的工作量證明。為了實現這樣的攻擊至少需要全網51%的雜湊算力,因此也稱為“51%攻擊”。而這顯然不太可能發生,因為擁有51%的算力所產生的採礦收益遠比用來攻擊獲得的收益大。
Usability可用性在比特幣區塊鏈上,大約每十分鐘就會打包交易生成區塊,但是之後通常需要等待50分鐘甚至更久來進行後續對交易的確認。這就類似於在現實世界中,從商店買了東西,卻要等待-個小時排隊付款。 對於一個希望在真實世界中實時應用的程式,這顯然是不可接受的。Wasted Resources浪費資源比特幣對電力乃至環境的影響相當大。按照現在的估計,驗證一筆交易需要249千瓦時的電力,比特幣區塊鏈上的礦工每年要消耗32太瓦時的電力來持續不斷地開採出新的塊。雖然相對來說以太坊消耗電力較低,但其能量消耗和對環境的影響仍然很大。實際上,如果將維持比特幣和以太坊正常運作的電力加起來,足以為紐西蘭供一年的電力。 目前已經有人試圖改變工作量證月(PoW) 的區塊鏈,取而代之的是權益證明(PoS), 以太坊就是其最突出的支持者。Versioning, Hard Forks, and Multiple Chains版本控制、硬分叉和多鏈區塊鏈分叉帶來的主要問題是共識機制和安全性的缺失。舉兩個極端的例子,-邊是一個嚴重膨脹、佔用了地球100%的可用算力的區塊鏈,另一邊是100個互相競爭的鏈,各自擁有1%的可用算力。硬分叉通常是由於共識機制被破壞導致的另一種不太受歡迎的結果。區塊鏈會因為其生態系統中不同干係人的不同意識形態產生分裂,或分叉鏈。比較著名的例子有因為比特幣的擴充套件問題致使其不能成為一種便捷廉價的電子現金,從而分裂出位元現金(BCH),以及以太坊經典(ETC), 也是從以太坊區塊鏈中各種意識形態不一致,無法達成共識的基礎上分裂而來。不過硬分叉並不總是因為意識形態的分裂,很多時候也來自區塊鏈系統核心協議的變更,比如以太坊2017年的大都會升級。硬分叉形成後,原鏈上的雜湊算力仍然存在。但是在無法達成共識分裂產生的硬分叉中,雜湊算力被分給兩條互相競爭的鏈,使得鏈安全級別都降低了且易受到攻擊。


更多區塊鏈資訊:http://www.qukuaiwang.com.cn/news

免責聲明:

  1. 本文版權歸原作者所有,僅代表作者本人觀點,不代表鏈報觀點或立場。
  2. 如發現文章、圖片等侵權行爲,侵權責任將由作者本人承擔。
  3. 鏈報僅提供相關項目信息,不構成任何投資建議

推荐阅读

;