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赛合一深入探究当前区块链领域平台存在的问题和痛点

在经济学上有个“蒙代尔不可能三角”,指的是一个国家不可能把独立货币政策、固定汇率和资本自由流动三者兼顾到,往往只能三取二舍一。而在区块链领域,目前也有一个“不可能三角”,那就是去中心化、安全性和扩展性只能三者选其二,如图。

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 蒙代尔不可能三角和CAP理论





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区块链不可能三角理论


完全去中心的区块链架构会带来性能和安全性方面的问题。传统的分布式架构,例如云计算,是通过把一个任务切片,分发到多个节点来并行计算,最后将结果汇总回单一节点,因此效率很高,但中心化程度也很高。完全去中心的区块链架构是把同一个任务放在多个节点同时运行,结果最后进行共识,共识的结果成为最终状态。可想而知,其效率会远远低于前者,但在安全性和可信任程度上又远远高于前者。

 

根据区块链的不可能三角理论,很明显目前以太坊架构是以牺牲扩展性来换取去中心和安全性的。以太坊上平均每秒大约能做15笔交易,所以至今为止,除了ICO或数字资产发行这种应用外,以太坊还没有出现上规模的应用。2017年出现的一个区块链养猫游戏“CryptoKitties”就造成了以太坊网络的拥堵。因此,标榜区块链3.0的其他各类区块链平台项目,纷纷针对比特币、以太坊的性能问题提出了自己的改进方案。然而,目前区块链落地应用少,却不只是因为区块链性能上的问题,还因为当前区块链平台的这些问题和痛点:

 

 

一,交易性能限制:比特币的理论设计限制了其每秒只能完成7笔交易,通常每秒只能完成12笔;以太坊大约每秒处理1020笔交易。另外,PoW这种最终一致性共识算法,使得如比特币的交易需要获得6个以上的确认才能在很大概率上保证交易的最终确定性,因此交易确认的时间也长

 

二,扩展性限制:在需要立即交易确定性的场景,例如联盟链或私有链的场景中,一般节点数会受限。例如使用基于PaxosBFT等基于状态机复制(SMR)共识算法的区块链平台,参与共识的节点数一般不能超过两位数。

 

三,易用性:目前智能合约的开发、部署和调用都需要由专业区块链编程人员进行,区块链在易用性和对应用的支持上还存在较大障碍。

 

四,兼容性和互操作性:目前大部分的区块链平台都是独立系统,不支持区块链上的资产在不同链之间的流转,不同链上的应用也没有办法做到跨链的集成和整合。

 

五,数据存储:区块链上数据存储容量有限制,特别是每个全节点需要存储的数据量越来越大,急需更低成本和高效的分布式存储方案。

 

六,智能合约形式化证明:形式化证明通过数学方法来证明代码中是否存在漏洞或缺陷。由于区块链上的智能合约一经部署就不能修改,安全性至关重要,一旦有未被检测出的漏洞和缺陷,就会给黑客大肆作恶的机会。形式化证明是在未部署合约前对智能合约代码做逻辑上的证明,证明合约的执行具有正确性。形式化的证明一般要求编程语言具备严格的逻辑完备性和自动推理能力。目前以太坊的智能合约编程语言Solidity并不具备这种能力,而传统上的一些形式证明工具和编程语言还没有和区块链做有效结合。

 

七,数据同步性能限制:链上数据每时每刻的增长,带来的问题就是网络上数据同步的负担越来越大,同步速度也越来越慢。

 

八,共识机制数学证明:很多区块链平台使用的共识算法并没有给出严格的数学证明,证明其在假设的网络通信环境内,能够在少数故障节点存在的情况下,依然能够在有限的时间内达成共识,并保证共识结果的正确性。特别是在公有链情况下,很多共识算法,特别是基于权益的PoS共识,缺少严格的数学证明。