题图摄于Lake Powell
本文节选自《区块链核心技术与应用》 。作者简介:
邵周,中国计算机学会区块链专委会委员、中关村区块链联盟金融专委会专家、TOGAF认证企业架构师、信息安全与风险管理专家。研究方向有高性能区块链、分布式存储、分布式算力、跨链协同、加密资产锚定等,著有数本科技书籍。目前就职于亚洲基础设施投资银行。
一.
区块链架构存在的问题和挑战
现实世界不可能是完美的,我们往往在各种三元悖论的权衡之中寻找平衡点。在经济学上有个“蒙代尔不可能三角”(Mundellian Trilemma),指的是一个国家不可能把独立货币政策(Monetary Policy)、固定汇率(Exchange Rate)和资本自由流动(Capital Mobility)三者兼顾到,往往只能三取二舍一。在分布式计算领域,也有人们认可并熟知的CAP理论,即一致性(Consistence)、可用性(Availability)和分区容错性(Network Partitioning)三者不能得兼,只能三选二,如图10-1所示。
蒙代尔不可能三角和CAP理论
而在区块链领域,目前公认的一个“不可能三角”是在去中心化(Decentralization)、安全性(Security)和扩展性(Scalability)上也只能三者选其二,如图10-2所示。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。
区块链不可能三角理论
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。我们首先来看看当前区块链平台的问题和痛点。
二.
区块链平台的典型需求和发展方向
1、区块链平台的典型需求
区块链上的应用根据场景不同,有以下不同维度的需求。
2、区块链平台的发展方向
上述对区块链平台的行业需求,驱动着区块链向实用性稳定性和安全性方向发展,而具体的技术创新则是在以下一些方向上拓展。