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    中科院研究員:圍繞區塊鏈“不可能三角”的各種可能

    2019-1-23 14:10

    來源: 人民創投

    從共識機制出發是近年來最火熱的話題和路線


    除了我們耳熟能詳的工作量證明(PoW)和權益證明(POS)之外,還出現了DPoS、Algorand、zk-SNARK、Stellar等,大概能列出數百種。雖然花樣繁多,但是我們可以把它們再細分為三個子類:

    1.中本聰原教旨主義者:這部分人以中本聰的比特幣白皮書為圣經,最多也就是圍繞BIP的工作方向對以PoW為核心的中本聰共識進行小修小補,在這一派中,嘗試提升TPS的舉措包括調整區塊大小(甚至這樣的行為都會引發巨大爭議)等。

    這條戰線上往往以傳統的比特幣礦機礦場為主,雖然增加區塊大小會在互聯網上造成更多的傳輸延遲繼而增加分叉風險,但由于礦場網絡的特殊性等原因,在實際中還是能夠獲得數倍的TPS提升(這一倍數與區塊增大倍數直接相關)。

    2.在中本聰共識基礎上進行較大創新的改良派:這部分人又可以分為兩類,一類堅信“計算即正義”,認為只有PoW中的計算才是數字世界的真諦;另一類則務實地認為唯有PoW經歷過多年的考驗且幾乎沒有出現過大的問題,所以它仍然應該是首選。

    不過在改良派中,普通認為基于PoW的共識協議需要有大的創新才能與時俱進。早期從網絡和分布式系統等角度對區塊鏈進行改良的學術派多在這個方向上有所建樹,代表性工作包括Bitcoin-NG、Byzcoin和Bicomp等。這些方法一般對傳統中本聰共識過程有較大的改變,包括改變PoW的作用、改變區塊結構、解耦區塊產生和交易打包過程等。

    然而,它們往往也會帶來新的問題,比如,Bitcoin-NG可以在PoW共識下達到很高的TPS,但卻會造成網絡中出現個別節點權力過大的問題。基于此,Bicomp提出一種雙層區塊結構,讓不同節點打包不同功能的區塊,各司其職,不能越權,制約了網絡中霸權者的產生。

    除了以上代表性工作,在改良派中還有一部分工作顯得更為激進,體現在對區塊鏈的“鏈”式結構都進行了重構,提出諸如有向無環圖(DAG)等結構,代表工作有IOTA和Conflux等,詳細介紹參見本文的另一個大類“區塊結構”中的內容。該類型工作的TPS參差不齊、相差較大,從數百到數萬都有,TPS越高者在PoW安全性和去中心化程度上犧牲越大,這就或多或少違背了選擇PoW的初衷。此外,該類方法總體還會受限于PoW的計算耗時、區塊銜接設計與傳播時間、交易傳播時間等。

    3.完全拋棄中本聰共識的顛覆派:主要代表為舊派網紅PoS、DPoS,或新貴如zk-SNARK、Algorand等。最著名、也是最飽受爭議的代表性人物之一可能是EOS的提出人BM。PoS等共識完全拋棄了傳統“挖礦”的概念,在PoS的支持者看來:“礦工聽起來太土了,埋頭計算又辛苦又浪費資源,都商業社會了,金錢才是最大的正義”。PoS的理論依據是“掌握了系統中最多錢的人不會去做傷害系統的事情”。妥妥的資本主義!PoS共識無須挖礦且沒有繁重的哈希計算過程,可以非常快速地產生區塊,因此其TPS方面的表現自然能夠高出PoW一大截。

    然而,實踐才是檢驗真理的唯一標準,EOS等公鏈上線后曾爆出使用成本過高等問題,各種非議也是接連不斷。PoS體系尚未經受過長時間且大范圍的考驗,不像PoW一樣已經扛過了大批黑客一輪又一輪的攻擊。因此,很難下斷言說PoS是解決“不可能三角”的完美之道。而且,PoS的理論基礎必然會帶來資源分配的不均,并會隨著時間的推移不斷放大,產生更大的不公,這恰恰是犧牲了去中心化的一個表現。

    一些新的工作采用隨機選擇出塊者或驗證者的方式來代替“有錢說了算”,例如Algorand,但Algorand飽受爭議之處又在于它放棄了經濟激勵,這又降低了網絡節點參與的熱情度。干活了不給錢,那還繼續留下來干活的很可能就會有越來越多的不良動機者。但不管怎樣,越來越多的新工作誕生在這一領域,連以太坊也在嚴肅思考向PoS遷移,并已基本確定了Casper協議。

    這一大類的方法往往計算耗時較少,且由于打包過程中沒有傳統中本聰共識的不確定性,區塊尺寸可以更大以容納更多交易。這個類型的工作以高TPS著稱,部分宣稱可達百萬。但考慮到打包節點的處理能力、其周圍網絡潛在的擁塞和延遲、打包節點遴選耗時等,真實的T PS很難達到對外宣稱的量級。此外,該類工作所經歷的現實環境下的考驗仍不足以證明其安全性和可靠性,還需我們拭目以待。

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