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“区块链”技术的“不可能三角”

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”、“去中心化”、以及“安全”这三个要求,具体来看:

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”、“去中心化”、以及“安全”这三个要求,具体来看:“区块链”技术的“不可能三角”

(一)追求“去中心化”和“安全”则无法达到“高效低能” 比特币区块链技术便是一种极致追求“去中心化”

和“安全”的技术组合。 从数据结构上看,它采用拥有时间戳的“区块+链”的结构,在可追溯、防篡改上具备安全优势,也易于分布 式系统中的数据同步,但是若需要对信息进行查询、验 证,则涉及到对链的遍历操作,而遍历是较为低效率的 查询方式。在数据存储上,它的每一个节点都下载和存储所有 数据包,利用强冗余性获得强容错、强纠错能力,使得网 络可以民主自治,但同时也带来了巨大的校验成本和存 储空间损耗。它并不像分布式数据库那样随着节点的 增加可以通过分布式存储提高整体存储能力,而只是简 单地增加副本。未来随着区块链技术所承载的内容增 多,单个节点的存储空间将是个问题。

在并发处理上,比特币区块链技术最终只允许一个

“矿工”获得记账权建立一个交易区块,这种机制可以有 效保证一个民主网络运行的安全和稳健,但其实质上是拥有所有数据的整个“链条”在进行串行的“写”操作。 相比关系数据库将数据分为若干表,仅仅根据操作涉及 的数据锁定若干表或表中的记录、其他表仍能并发处理 相比,比特币区块链技术的串行操作效率远低于普通数 据库。

在对内容的验证上,比特币区块链让每个节点都拥 有所有的内容,同时对区块内的所有内容进行哈希,这 增强了民主性和安全性。但是这种整体哈希的设计思 路则意味着不能以地址引用的方式存储数据,否则由于 所引用地址上所存储的信息由于并未进行哈希校验而 可能存在篡改。因此,比特币区块链技术缺乏高效的可 扩展性,在对大型内容的处理上存在效率问题。

(二)追求“高效低能”和“安全”则无法完全 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区块链技术所采用的工作量证明方式的低 效性,权益证明(Proof of Stake)、股份授权证明(Dele⁃ gate Proof of Stake)等机制被采用。但是无论是基于网 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。

同样在区块链技术的演化上,除了以比特币为代表 的公有链技术外,又衍生了联盟链技术和私有链技术。

联盟链技术只允许预设的节点进行记账,加入的节点都 需要申请和身份验证,这种区块链技术实质上是在确保 安全和效率的基础上进行的“部分去中心化”或“多中心 化”的妥协。而私有链技术的区块建立则掌握在一个实 体手中,且区块的读取权限可以选择性开放,它为了安 全和效率已经完全演化成为一种“中心化”的技术。“区块链”技术的“不可能三角”

(三)追求“高效低能”和“去中心化”则必须 牺牲“安全”

一个极端的案例便是基于 P2P(Peer-to-Peer)的视 频播放软件。以往当在线观看人数增多时,基于中央服 务器设计的视频服务器会因承载压力变大而速度缓 慢。为了提高效率,P2P 视频播放软件的设计使得一个 节点在下载观看视频文件的同时也不断将数据传输给 别人,每个节点不仅是下载者同时也是服务器,资源的 分享形成不再依赖于中央服务器的“去中心化”模式。

同时,由于视频一秒有24 帧,少量图片的局部数据 损坏并不影响太多的视觉感官,但是用于数据校验而出 现的图像延迟则是不可接受的。于是 P2P 视频播放软 件牺牲了“安全”性,允许传输的数据出现少量错误。在 这种去中心化的网络中,参与的节点越多,数据的传播 越快,传播的效率越高。当然这对于严谨的金融业来 说,数据的错误是不可接受的,安全也是金融业所首要 考虑的问题。

总之,从当前的技术条件来看尚无法实现“高效低 能”、“去中心化”和“安全”三者皆得的区块链技术。但 是若对其一个或若干个要求进行妥协,所产生的新技术 集合由于更符合实际需求,有可能它对实际应用的吸引 力反而增强。

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