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比特币的“不可能三角”:如何提升区块链吞吐量?(区块链技术不可能三角)

4年前(2021-01-05)评测223
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在传统货币银行学中存在“不可能三角”,也称为 “三元悖论”,即开放经济下一国无法同时实现货币政策 独立、汇率稳定与资本自由流动,最多只能同时满足两 个目标,而放弃另外一个目标。相类似,当前的区块链 技术也存在“不可能三角”,即无法同时达到“高效低能即可扩展性”、“去中心化”、以及“安全”这三个要求。

不可能三角”问题,是几乎所有底层公链发展中不可回避的问题,归根结底要解决的问题是“如何在不影响安全性和去中心化程度下提升区块链吞吐量?“这是目前区块链行业领域的一个行业痛点,同时也是难点。

“不可能三角”——区块链世界里的 “三元悖论”?

一、舍一取二

追求“安全”与“去中心化”则无法达到“可扩展性”:比特币区块链技术便是一种追求“去中心化”与“安全”的技术组合。它的每一个节点都下载和储存所有的数据包,使得网络可以民主自治,但也同时带来了巨大的储存空间损耗和校验成本。比特币每秒只能处理7笔交易,这是远远无法承载全球货币支付场景需求的。

由于比特币的发展,1M的区块大小已经不够用了,社区中矿工与开发团队之间就这个问题产生了分歧,矿工的扩展区块大小到8M的计划,实际上是选取了“安全”与“可扩展性”而部分放弃了“去中心化”,因为对节点的运算能力有更高的要求。

追求“可扩展性”与“安全”则无法实现“去中心化”:从“共识机制”角度看,为了在确保“安全”的前提下,解决比特币的POW共识低效性,POS、DPOS等机制被采用。但无论是基于网络权益代表的权益证明,还是利用101位受委托人通过投票实现的股份授权证明,实际上都是对“去中心化”的退让,形成了部分中心化。

追求“可扩展性”与“去中心化”则需要牺牲“安全”:以太坊的区块分片化存储的方案。现在比特币这样的区块链虽然是去中心化分布式存储,但每个全节点存储的是记录全集,也就是规模总量和本地查询明显是受到制约的。使用分布式存储的方式,让每个节点只存储某个子集是否可以呢?这样结合提升出块效率,并同比降低出块奖励,就可以极大提升系统的承载能力,并且不会对节点存储和网络传输带来过大的压力。以太坊的分片其实相当于同构的半独立的多链,世界状态是共享的,但是交易历史是分开的。多链也就是选取了“去中心化”与“可扩展性”而部分牺牲了“安全”,因为算力分散了。

“不可能三角”——区块链世界里的 “三元悖论”?

二、解决不可能三角的尝试

从目前来看,可扩展性、安全性、去中心化这区块链的“不可能三角”,依然没有得到完美的解决。大致来说,目前常见的方法有如下几种:一是改变共识机制,比如Hyperledger的PBFT、EOS的DPoS,这也往往也牺牲了部分去中心化;二是改变了网络结构,比如IOTA、byteball就使用了不同于区块链的DAG(有向无环图)的数据结构;三是直接利用链外方式解决,比如链下的子链/侧链、状态通道,甚至是跨链中间件等;第四种,则是分片。

但是,无论是之前火极一时的EOS还是V神的口中经常所说的分片技术,目前在这个不可能三角上,都没有给出一个很好的解决方案,当然,我相信日新月异的技术发展会在这股问题之上,给出越来越多的解决方案。

三、真的是“不可能”三角吗?

最后,我们还还是回到最初的时候,区块链“不可能三角”理念最早提出者来自巴比特创始人长铗。他早在2000就开会时写科幻小说,而后出版有国内第一本比特币专著《比特币:一个真实而虚幻的金融世界》。他所提出的所谓不可能三角,到底是不是真正的不可能三角?这是究竟他极富前瞻性的思考,还是来一个科幻作家的本能?其实也是值得我们认真思考,我不是说他不对,我只是觉得,不要让这个所谓的不可能三角限制我们的认知和对未来的想象,毕竟,人类往往很多时候都是自我设限。

“不可能三角”——区块链世界里的 “三元悖论”?

也许完全的中心化是没有太大价值的,未来的区块链、IOT架构很可能是中心化与去中心的结合,保障了安全性和可扩展性,究竟哪种技术会胜出目前还很难说,总之,时间会见证这一切,我们所做的就是不要掉队!

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