為什麼基於區塊鏈的系統比您認為的更高效

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我們最近見證了Web是如何深刻地改變了各種業務的,其中包括市場的實現方式:Web驅動的市場通常遵循這種模式。

在這個方案中,我主要關注實現的一些特定方面:安全性、基礎設施和人工因素。讓我們更詳細地分析它們。

安全性
安全通常是在邊界上強制執行的,以確定計算可能發生的“安全區”,典型的工具包括身份驗證、角色(管理員、使用者……)、許可權管理。

集中的基礎設施
依靠集中的基礎設施實現了高計算和記憶體效率:由於不需要複製,計算和儲存都只執行一次。實際上,這並不是完全正確的,因為硬體可能將會失敗,所以一定程度的冗餘,特別是對於儲存來說是有必要的,這樣可以實現所需的容錯級別。

人工因素
這種系統的設計目的是讓人參與到迴圈中:系統管理員、DB管理員——是使系統正常工作所必需的。

區塊鏈是如何改變遊戲規則的

最像Web是一種工具,它引發了一場影響上述所有方面的技術革命。新方案如下所示

安全

在一個基於區塊鏈的生態系統中,不再有邊界亦或是安全區,因為區塊鏈是作為一個獨特的密碼系統構建的,所以整個區塊鏈的設計是安全的。

· 身份透過加密金鑰(不再可能是弱密碼、被竊聽的身份驗證系統)來跟蹤。
· 儲存的資料是數字簽名的,因此安全性是在最細粒度級別上強制執行的
· 業務邏輯(例如智慧合約)是不可變的和透明的

分散的基礎設施

分散性是任何區塊鏈實現的核心,因此,即使這使得整個系統的計算效率比集中式系統低得多,但它在設計上具有更強的容錯性和安全性。

此外,區塊鏈被設計成在一個不可信的環境中工作: 這意味著通常不需要“特殊節點”或特定的假設來維持區塊鏈的工作。所假設的環境型別需要考慮以下幾個因素:

· 彼此是否不信任
· 可以隨時加入和離開嗎
· 會有敵對,狡猾,不公平的行為嗎

人工因素

與非區塊鏈系統最大的不同之處:執行區塊鏈不需要人工管理。

當然,區塊鏈是作為軟體實現的,所以仍然需要開發人員(bug修復、新特性……)[從我的特定角度來看,這是好事:)],但是不再需要上面提到的系統管理員和DB管理員這樣的角色。

做正確和公平的計算

這篇長長的介紹對於討論本文的核心主題很重要:比較非區塊鏈和基於區塊鏈系統的效率。

區塊鏈批評者使用的論據之一是,它以一種效率較低的方式解決了一個已經有解決方案(基本上是集中式DB)的問題,他們僅透過檢視集中式與分散式場景中的儲存成本來支援這一點:

· 集中式DB解決方案複製儲存幾次以實現容錯,並以集中式方式保持不同副本的同步
· 區塊鏈資料庫不復制具有N=網路節點數的資訊O(N)(注意:我們現在不是在談論切分),而是在基於工作證明的共識場景中,在能夠實際儲存資料(即在鏈中新增塊)之前,花費大量的精力(計算能力)來解決一個難題
只比較這兩個方面,而不考慮全域性,在我看來是一種選擇偏差

更公平的比較應該包括在集中解決方案成本中,至少包括下列額外專案

1. 人為因素的成本:資料庫管理員、系統管理員、所有(相當高的)技術人員的工資,你需要執行集中的基礎設施,你不需要執行區塊鏈
2. 備份成本:對於某些非常關鍵的資料,標準的冗餘通常是不夠的
3. 部分分散化的成本:集中化實際上是一個風險因素,如果地震、洪水襲擊了資料中心,您會怎麼做?
您可能已經將最關鍵的資料分佈到地理位置較遠的中心了,因此需要額外的成本來監視、維護和使該基礎設施工作
4. 災難恢復成本:駭客、資料洩露、備份恢復、
5. 基礎設施管理成本:由於集中式基礎設施本質上(遠)比分散式基礎設施更脆弱,因此需要監視、維護、管理……

另一方面,在區塊鏈上,目前花費了大量的精力來提高系統的效率

· 從工作證明轉移到權益證明,例如在Ethereum 2.0中(Serenity)
· 獲得更好的可伸縮性(使用Sharding, EWasm,…)

最後,讓我們考慮一下價格的長期趨勢:

1. 技術相關的成本很可能會減少時間:計算能力將變得越來越便宜,能源可能遵循相同的趨勢,雖然人類勞動成本不能超過某個閾值,但我相信,我們已經非常接近在考慮當前社會形勢了
2. 與風險相關的成本通常很難評估,而且它們的計算通常基於(相當多的)主觀假設,因此設計出一個更健壯的系統,所需的風險評估要少得多,甚至不需要

 所以區塊鏈似乎也受到趨勢的青睞:

首先,它需要更少的人為因素(本質上是開發人員),並且會變得越來越高效,從而縮小這方面與集中式系統的差距。

對於一個更健壯甚至更好的抗脆弱系統來說(感謝Nicholas Nassim Taleb的這個靈感:))在風險管理方面相對於脆弱的集中式系統有更大的優勢。

結論

綜上所述,我看到的權衡如下

· 技術+能源成本vs人因成本
· 風險管理vs效率

因此

· 集中式系統執行其標準活動的技術+能源成本可能仍然較低,因為它們具有計算效率,但是它們需要人工成本(DB Admin, Sysadmin,…)此外,它們是脆弱的系統,因此它們將在許多方面面臨失敗(駭客攻擊、hw故障、bug……),因此它們需要額外的監視、維護、恢復、風險評估、.....成本。

· 區塊鏈系統設計更加強大/抗碎片和自主,它們不需要人工管理,更不需要維護(硬體故障也影響區塊鏈節點,但更換容易)因此人員,維護和風險評估成本要低得多,以提高技術+能源成本為代價。

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