发烧的ICO,被冷落的技术挑战

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大厦背后有阴影

霓虹灯下有血泪

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毫无疑问,区块链技术具有巨大的潜力。去中心化交易所,市场预测和资产管理平台等等只是区块链应用程序正在探索的一小部分。令人兴奋的ICO筹集了数十亿的资金并在2017年推动了大规模的价格上涨。“炒作”是真实的,但也不能否认它正在帮助主流用户普及的事实。然而,这些应用还是没有得到足够的重视,存在的技术障碍使得它在当前的主流应用中显得有点儿不切实际,主要包括:

有限的扩容性

隐私性的限制

缺乏正式的合约

存储限制

不可持续的共识机制

缺乏监管和标准

量子计算机的威胁

… 其他更多

当然,随着技术的发展,我们最终都会解决这些问题。不过我们需要知道这些问题的存在,以及,它们究竟是什么。更关键的是,要将我们的一些注意力从吸引人眼球的ICO转移到阻碍我们前进的真正的技术挑战上。

有限的扩容性

目前,所有的公链共识协议都有一个充满挑战的限制:每个网络中完全工作的节点都必须要处理全部交易。为什么会这样?别忘了区块链的基本原理是“去中心化”,这意味着没有任何中心化第三方负责整个系统的安全和维护。所以,网络中任何单个的节点都需要通过处理每一笔转账来保证系统安全,并对整体网络状态进行记录。虽然去中心化的共识机制为我们带来了区块链的核心优势—— 安全保障,政治中立,审查抵制等等,但这是以扩容性为代价的,因为去中心化限制了区块链上单个全节点可以处理的转账极限。

这里有两个重大的影响:

低吞吐量:区块链只能处理有限的转账数。

交易时间慢:处理交易块所需的时间很长。例如,比特币区块转账处理的时间为10分钟,以太坊为14秒。如果是转账高峰期,需要的时间可能更长。但是传统支付手段基本上都是实时通讯。

因此,公链被迫要在低转账吞吐量和高程度的中心化之间寻求平衡。换句话说,随着区块链规模的增长,全网节点对所需的存储、带宽和算力的需求也随之增加,最终这会导致只有某些节点有足够的资源去处理区块,造成中心化的风险。到那个时候,我们可能又会回到一个中心化的系统,依赖于几个系统上的大玩家,与想要的能够每秒处理几千转账数的去中心化系统背道而驰。

隐私性的限制

区块链交易不直接与身份挂钩,所以可能显得更私密。世界上任何人都可以匿名创建一个新钱包并使用它进行交易。然而,这并不那么简单的。区块链转账被记录和存储在开放式账本上,但它们与仅由数字和字母组成的账户地址相关联。由于没有真实世界的身份标识,交易人似乎无法跟踪。

但是,这种总体安全性的表现是具有误导性的。确实,只要你的转账没有和身份信息连接起来,那么就永远无法发现你,但是,如果一旦有人能使之联系起来,那么这个秘密就被揭开了。这一点从执法机构承认他们能够在调查期间识别特定的比特币用户中就可以看出。商家网站上的网络追踪器和cookie使得交易信息泄漏变得非常容易,任何人(包括政府,执法机构和恶意用户)都可以随时使用这些信息。

这些合约不仅仅处理简单的价值转移,关于这些智能合约的所有细节都会公开发布,包括发件人和收件人,交易数据本身,执行的代码以及合约内存储的状态。所以,很多公司都不愿意将信息传到区块链上,因为黑客,竞争对手和其他未经授权的人可以看到所有这些信息。例如:电子医疗病例:这是非常隐私和敏感的信息。所以很难接受存放在公链上,任何人都可以看到病人的隐私。金融文件:例如大公司的并购信息或者员工薪水这类信息,是不能放在公链上的,因为那些地址其实很容易就被追踪。

对于个人、组织和关心隐私和个人主权的行业来说,隐私性仍然是一个基本的障碍。我们中许多痴迷于区块链和加密货币的人,都有一个共同的兴趣——建立一个免信任的审查制度,给个人带来财务上的权力。矛盾的是,我们正在使用一个公开的,易于追踪的分类帐来执行此操作。

缺乏正式的合约验证

智能合约的正式审核和验证一直是很大的问题。首先我们需要理解什么是通过“形式证明”来正式验证合同。数学中的“形式证明”意味着一个已经被计算机用数学规则和原始推理规则以及基本公理检验过的数学证明。与软件程序相关的形式验证是确定程序是否按照规范行事的方法,是通过用具体的规范语言来描述函数的输入和输出应该如何相关的。换句话说,我们首先声明一个关于该程序的不变量,然后我们有义务证明这个声明。

那么为什么对智能合约中编码程序进行正式验证非常重要?首先,智能合约是不可变的,这意味着一旦将它们部署到主链后我们就无法更新或修复它们。这意味着能够在真实世界的应用程序中部署和使用这些合约之前,我们需要把一切都安排好,确保它们是正确的。此外,智能合约可公开访问,任何存储在智能合约中的内容都可供任何人查看。虽然这提供了开放和透明度,但它也使得智能合约极易成为黑客的目标。事实上,在编写智能合约的时候,也很难确保没有错误。

存储限制

大多数在公链上构建的应用,都需要很多的存储空间(用户信息,财务信息等)。然而,在公共区块链数据库上存储信息意味着数据是:

存储在网络中的每一个完整节点。

由于区块链数据库只是附加且不可变,所以无限期地存储。

因此,数据存储给去中心化的网络带来了巨大的成本,因为每个完整的节点都必须将越来越多的数据无限期地存储起来。因此,对于构建在区块链上的任何实际应用程序来说,存储仍然是一个巨大的障碍。对于这类问题,现在也有一些解决方案,将数据分开成不同的片区,并进行分布式储存。主要的原理是,并不需要每个节点来存储所有的信息,有一系列的节点在他们之间来分散信息。

不可持续的共识机制

区块链是不需要信任许可的,用户的交易不必建立在对任何其他人的信任之上。这为用户提供了有吸引力的属性,例如自主性,抗审查性,真实性和无许可创新。随着时间的推移,这种机制被称为“共识机制”,它不容易被攻击者破坏。对于比特币和其他区块链而言,“共识”并不陌生。

例如,在1992年,Dwork和Naor创建了第一个“工作量证明”系统,可以生成计算开销的加密证明,以获得对资源的访问,而不必依赖于信任。这个系统被用来打击垃圾邮件。Adam后来在1997年创建了一个类似的系统Hashcash。然后在2003年,Vishnumurthy等人第一次使用了工作量证明来确保货币的安全,但在这种情况下,代币不是作为通用货币使用,而是用于维护对等的文件交易系统。

工作量证明是一种解决难以验证的问题的解决方案。矿工们利用他们的计算能力进行计算量很大的计算,而比特币系统会奖励那些提供新比特币和交易费用的解决方案的矿工。矿工的计算能力越强,他们在决定共识时的权重越大。工作量证明使得比特币成为第一个真正被广泛采用的去中心化数字货币,它解决了“双重支付问题”而不需要任何信任的第三方。然而,工作量证明并不完美,建立更可行的共识机制仍然需要大量的研究和发展。

工作量证明有哪些问题?

专用硬件。工作量证明的一个缺点是使用专用硬件。2013年,被称为“专用集成电路”(ASIC)的设备专门用于挖掘比特币,效率提高10-50倍。从那时起,采用普通计算机的CPU和GPU进行挖掘已经变得完全无利可图,而且唯一可以挖掘的方法是使用自己制造的或从制造商处购买的ASIC。这远离区块链的“去中心化”特质,每个人都应该有机会为网络的安全做出贡献。

矿池集中。采矿池背后的概念是,不是每个用户都自己挖矿并且获得奖励的可能性很小,他们为矿池挖矿。然后,池会向他们发送比例一致的支出。问题在于,由于它们在网络中具有更多的“权重”,大型采矿池的回报差异小于单个用户。随着时间的推移,一些池开始控制大部分网络,获得更多的功率。

能源浪费。矿工挖矿需要花费巨大的算力解决工作量证明算法,但是这些计算工作对社会没有任何价值,并且比特币现在耗费的电力已经占到了全球电力总消耗的0.13%(比159个国家/地区更多),非常的浪费资源。随着比特币等使用工作量证明共识的公链不断扩大,越来越多的能源将被浪费。如果目标是让公链扩展到数百万用户和交易,那么不可持续地浪费能源和工作量证明的计算成本就不利于这一结果。

缺乏监管和标准

毫无疑问,公共的、去中心化的区块链没有中央政府或组织做决策。一方面,这实现了我们的梦想——一个无需第三方信任的世界;但是另一方面,对于整体区块链协议的更新,却没有很安全的途径,没人对制定标准负责。虽然我们肯定希望区块链技术尽可能地去中心化开发,但我们仍然需要开发者和生态系统中的其他组织来就新标准,功能和升级达成一致。总体而言,区块链治理是一个非常棘手问题,需要在中心化和分布式控制中找到平衡才能保持走上正确的发展道路。

量子计算机的威胁

量子计算机的问题是加密货币和密码学面临的迫在眉睫的威胁之一。虽然现在的量子计算机在可以解决的问题类型方面仍然有限,但并不会总是如此。可怕的现实是,现在大多数著名的公链算法都能够很容易地被量子计算机攻破。所以在设计和构建区块链和密码系统的基础上,我们还需要考虑如何使这些属性具有防量子功能,这一点很重要。

尾声

不幸的是,大量的资金都被用于推动ICO的发展,一些研究和开发人员急于解决这些问题但却缺乏足够的资源。甚至一些最有影响力的开发商和领域的领导者都因为在财务上的激励而忽视这些问题 。无论当前的投资环境是否为泡沫,我们都应该坚信区块链的技术会始终存在并发展下去。我们需要做的是投入一定的精力来消除阻碍区块链称为主流的障碍,当然还需要不小的投资。

虽然眼前有这么多阻碍,但前方依旧是光明的。事实上,我们终其一生要做的也并非是为了占有或者赢得什么,而是为了克服,克服障碍,克服时代,或是克服自身天性中的局限。某种程度上来说,克服,即是意义。现在也是一样,转移关注焦点,努力攻克难关,未来便顺理成章。

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