区块链技术应用存在瓶颈

2018-04-12 14:55 来源:中国社会科学网-中国社会科学报 作者:傅安国 王紫

  区块链发端于比特币,是一串运用密码学方法相关联生成的数据块,并提供了无需信任积累的、去中心化的信用构建范式。在这一范式中,任何互不相识的人均可以加入某个公开透明的数据库,采用点对点的记账、数据传输、合约或认证,而不需要通过任何一个中间方来达成信用共识。因而,区块链技术大大降低了建立信用的成本,极有可能成为下一代价值互联网的基础协议。近四年来,区块链技术的研究与应用呈爆发式增长态势,被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动通信及社交网络等之后计算范式的第五次颠覆式创新,是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后的第四个里程碑。区块链技术是下一代云计算的雏形,有望像互联网那样彻底重塑人类社会活动的形态,并促使当下的信息互联网向价值互联网转变。

  诚然,区块链是革命性的概念,它看起来好像要颠覆诸多行业的业务流程与信任模型,但实际上它仍处于发展的早期阶段,其各类模型仍然面临市场的考验。只要留意当前国内外大多数企业的区块链项目就会发现,它们大多正在优化现有的项目,且其对在用的各种版本的分布式分类账的审查还远远不够。换句话说,这项技术尚未完全成熟,其应用存在如下瓶颈。

  区块链效率不高导致其适用的业务流程有限:历史上任何一次技术革命都会带来效率(劳动效率或社交效率)的极大提高。由于区块链采用分布式存储,导致全网中的每一笔交易都需要其他节点来进行认证并记录,这必然会影响到交易的效率,在那些数据交换发生频繁(高频交易)的情境下这个缺点就会被放大。

  除加密货币外,许多学者对区块链在其他方面的应用持怀疑态度,他们认为区块链运行起来比集中式关系数据库之类的传统交易技术更慢,并且成本更高。区块链最具吸引力的一个特征就是自治;所谓的自治,即指去中心、多参与方的系统是以公开的规则和算法为基础形成自动协商一致的机制来运行的,以保证记录在区块链中的每一笔交易的真实性和准确性。但有专家一针见血地指出,“区块链是通过牺牲效率来给自治埋单”:首先,在插入新的区块或者记录之前需要对其进行加密验证,这对于需要采取快速交易结算的业务应用来说,其效率显得低下;其次,区块链具有链式特性,在插入区块时必须按照顺序,而传统数据库能够并行更新数据,这意味着其更新速度比传统数据库慢;最后,其网络中分布式记账节点参与越多,网络的可信度就越高,然而,网络中分布式记账节点的增多会拖慢整个网络达成共识的速度,降低网络对于大规模并发式业务流程的处理能力。因而,在设计区块链网络时往往需要在节点容量和处理性能两大指标间进行权衡。

  区块链的软件均有不可预测的未知缺陷:尽管距中本聪(Satoshi Nakamoto)首次提出分布式区块链的概念已过去十年,但该技术的实际应用却只有几年历史,且其主要应用是围绕着虚拟货币或者加密货币交易的分布式分类账。目前,连两个最流行的区块链平台Ethereum和Hyperledger都尚不成熟,在部署中会出现意料之外的问题。国外的区块链专家甚至建议,首席信息官们及其团队应意识到,随时有可能会在软件中发现致命的缺陷,甚至不得不推倒一个项目重新再来。

  不仅是区块链社群,还有不少尚未深入开展项目的企业也表示所有的软件均有缺陷。例如,执行智能合同的Ethereum脚本——Solidity,目前尚不支持使用小数点,因此开发人员需要创建一个工作区,或者重新开始。最常见的情况是,当某个大型项目在执行的过程中,项目人员接触这项技术的时间越长,就越意识到它存在诸多瑕疵。2017年底,名为Ether的Ethereum加密货币中的数亿美元被冻结了,由于一个代码漏洞允许一个用户去锁定他人高达3亿美元的钱。由Parity Technologies管理的区块链要求用户之间达成共识后才能去改变分类账的状态,但一个代码漏洞导致一名用户“不小心”成为链中所有加密货币钱包的唯一所有者。

  区块链存储数据的优势并不总是强于关系数据库:区块链的优势在于其一次写入,然后可以追加写入多个分布式分类账的特性;它能够部署在网络的不同节点上,而每个记录都含有它自己的哈希散列,使其不可改变。相对于只有部分用户能够通过内部系统,或者一些“黑名单”来进行审查相比,基于区块链网络的分布式分类账可以提供更全面、更丰富的交易历史记录。然而,这并不意味着与交易相关的数据必须是该链的组成部分。例如,如果区块链用户的交易中含有图像,那么数据量会快速增长——就像网络开销一样,因为不断追加的数据存储会随着时间的推移而越来越大。由于区块链的分布式特性,所有的数据必须被复制到链上的所有节点。对于某些交易任务,使用独立网络存储的关系数据库要比不断增长而导致失控的区块链好得多。比较适用的经验就是:当关系数据库能够胜任时,就不要使用基于区块链的架构。

  区块链的安全性受到算法或漏洞的制约:从理论上讲,区块链的共识特性和不可改变性使得它比其他任何网络技术都更安全。然而,区块链还依赖于应用软件和密码,目前有数以百计的初创公司开发了区块链技术,但它们不一定使用经过试用并且可靠的算法。例如,比特币使用了经过时间检验的哈希散列SHA-256算法。但研究表明,量子计算最终能破解该算法。其他区块链正在实施新的加密算法,而开发人员只是承诺这些算法没有问题,可是一个新的加密算法至少需要几年的时间才能被接受。当前一些企业已经下令对今后可能采用的解决方案进行彻底的数学审查,有些初创公司试图想出新的哈希算法,但结果都是大错特错的——当一个公司以一种全新的做事方式出现时,没有人会去仔细地研究数学。

  根据安全专家和密码学家Bruce Schneier的观点,迄今为止,区块链网络从未被黑客正面攻破过,将来也不太可能发生——即目前的区块链并不是以解密算法的方式被攻破的,而是因为软件中存在一些不安全的因素而被攻破。譬如,2016年,通过分布式区块链运作的风险投资基金Dao,因为代码漏洞,价值超过6000万美元的Ether数字货币被盗。同一年,总部位于香港的加密货币交易所Bitfinex有价值6800万美元的12万枚比特币被盗。有报告指出,Bitfinex使用了比特币钱包提供商BitGo,而它可能有软件漏洞。

  最后,从成本来看,区块链技术实际上利用数学原理取代了人与人、人与企业以及企业与企业之间的内在信任。然而,越是依赖于数学原理,它就越昂贵,因为参与的节点(服务器)越多,环境计算密度就越高,成本也随之攀升。这个昂贵而又缓慢的过程对于全球网络来说可能是合理的,因为其所有参与方都有可能是恶意的。但在企业环境中,所有参与方都是受控的,花费大量的时间和精力后却几乎没有额外的收益,这显得毫无意义。此外,区块链巨大的能源消耗也是不容忽视的方面。它的运作依赖节点的算力,这些算力合起来需要消耗极为惊人的电量,导致大量能源被浪费。据估算,目前比特币网络处理一笔交易的耗电量相当于美国一个家庭一天的耗电量,对应的碳排放是534吨/日,即825万吨/年。

  (作者单位:海南大学经济与管理学院)

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(责任编辑:阮益嫘)
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