要顛覆互聯網？區塊鏈，這些坎兒你過了嗎？
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提示：本文僅涉及區塊鏈技術層面討論，不涉及經濟學、哲學、未來學、玄學等高層次理論，同樣不涉及比特幣行情、ICO等操作層面的內容，也沒有各種接地氣的比喻和例子，因此會存在一定的理解門檻，請各位看官自行選擇閱讀。
時間進入2018年，經過9年時間的醞釀和發酵，區塊鏈迎來了資訊全面爆發的時期。如果逢人不聊點區塊鏈，簡直就不是一個合格的科技投資人了。然而區塊鏈到底是什麼，很多人的理解也僅僅局限於下面這個來自於人民日報的定義：一種去中心化的分散式賬本資料庫，沒有中心，數據存儲的每個節點都會同步複製整個賬本，信息透明難以篡改。下面這幅漫畫或許可以反映當下最常見的尷尬局面：幾乎所有人都認為區塊鏈有前景，但絕大多數人都說不明白它是什麼。
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作為一項已經影響了世界並且可能產生顛覆性影響的發明，區塊鏈的本質是通過運行在分散式網路的共識機制保證加密後的鏈式數據結構無法篡改且去中心化的協議，該協議包括網路傳輸層、網路存儲層以及上層的應用。基於該協議可以引申出智能合約等一系列應用，從而實現可編程社會的終極夢想。
然而理想是美好的，現實是骨感的，區塊鏈技術發展至今不到十年的積累是否能夠支撐其宏大的願景？本文嘗試從技術角度對區塊鏈進行分析並指出其發展道路上難以逾越的缺陷。
區塊鏈原理
區塊鏈技術最初是作為比特幣底層技術出現在大眾視野中的，本身位於五網路層模型的最上層也就是應用層，地位與HTTP協議相當，而比特幣則是其最原初也是最重要的應用。HTTP協議是現有互聯網時代絕大多數應用的基石，所有的網站和絕大多數應用都是基於其開發的，因此可以看出區塊鏈確實有重構互聯網版圖的潛力。但是一個協議是否真的能夠衍生出一個龐大而複雜的生態，取決於兩個條件：一是找到足夠廣泛的應用場景；二是能夠承載這個生態的平台的出現，如PC時代的Windows/MacOS和移動互聯網時代的IOS/Android。條件一是生存的前提，條件二是發展壯大的前提。當前雖然各種區塊鏈創業項目如雨後春筍，但是距離這兩個條件都還存在不小的差距。
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區塊鏈的一切起源都來自於比特幣的原始論文Bitcoin: A peer-to-Peer Electronic Cash System，這篇論文是其他區塊鏈項目的基礎，最主要的是以下三部分內容：加密演算法，分散式網路和共識機制。
加密演算法區塊鏈中最基礎的數據結構是哈希鏈的一個實現，區塊中的每一條記錄都會包含交易雙方的身份信息，不同時間段的交易記錄按照一個個區塊存儲下來，最終組成了一個特殊的哈希鏈，區塊鏈（block chain）的名字也由此而來。加密演算法的單向特性是保證數據記錄不可篡改的保障之一。
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分散式網路這個概念早已因為ed2k等P2P下載協議為大眾所熟知，這裡就不詳細闡述了。分散式網路是共識機制的前提。
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共識機制共識機制是保障區塊鏈中數據保持一致和準確的基礎。目前已經出現了PoW（工作量證明），PoS（權益證明），DPoS（委託權益證明），PBFT（實用拜占庭演算法）等。無論採取哪種演算法，解決的都是區塊鏈中誰來記賬的問題。
PoW：這也是比特幣採取的機制，其實現方法是要求每個計算節點通過不斷變化加密過程中的隨機數Nonce，使得加密後生成的block hash滿足其開頭有規定數量的0（0的個數會隨著網路的計算能力進行動態調整），當某個計算節點佔有全網x%的算力的時候，則會有相應的概率找到目標block hash。打個比方，PoW機制下的節點都在擲骰子，誰先連續擲出100個6，那麼就由誰來記賬並獲得一定的獎勵。
PoS：權益證明方式根據節點持幣的數量和時間來決定發現區塊的概率，每次發現區塊的同時會將該節點的幣齡清除，同時獲得一定比例的股息（類似銀行的利息）。假設一個節點持有10個幣的時間為30天，那麼它的幣齡就是300。
DPos：委託權益證明則是由持有權益的節點進行投票選出101個超級節點，然後由這些超級節點來輪流進行記賬，如果某節點未能成功生成區塊，則會被除名，重新選出一個超級節點。
BFT：前面的幾種共識機制都是公鏈里通常使用的，BFT演算法則通常用於聯盟鏈和私有鏈。BFT演算法中最流行的PBFT將服務作為狀態機進行建模，通過節點之間的消息傳遞最終達成一致。因此可以脫離獎勵演算法也就是幣的存在，而由監管方保證共識，從而大大達到了商業化的門檻。
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不同的共識機制有不同的優點和缺點，因此也各有其適用場景。比如比特幣採用的PoW會帶來大量電力和算力的浪費，但是分叉問題帶來雙重支付攻擊風險就比PoS方式要小得多。這裡我們就不一一展開了。
面臨的技術難點
弄清楚了區塊鏈的基本技術邏輯，我們大致也就清楚了為什麼區塊鏈技術是一個天然的去中心化、不可篡改、信息透明的分散式系統。同時在區塊鏈的神秘面紗之下，其弱點也暴露無遺。
效率問題從最初的PoW方式到聯盟鏈的PBFT，雖然通過各種演算法層面的優化實現了效率幾何級數的提升，但是作為一個分散式系統，其效率天然比不過傳統的中心化的處理系統。拿比特幣來說，其處理交易的平均速度只有7筆每秒，而大量交易擁堵造成的確認延遲已經讓大部分應用場景無法容忍。
安全性問題這裡的安全性有個方面：一是匿名性帶來的黑色產業鏈風險，眾所周知比特幣已經是暗網最通行的貨幣；二是隱私性，因為區塊鏈採用的分散式賬本並非中心化分散式資料庫的協同工作的模式而是每個節點都存有完整的副本，因此每個個體過去乃至未來的交易記錄都存在被泄漏的風險。
擴容問題區塊鏈是分散式的、有限容量的、代價昂貴的系統。特別是Dapps、DAOs、DACs和DASs等應用帶來的冗餘數據，會造成塊容量不可避免的迅速擴大。比特幣創世區塊的大小僅有0.2KB，而最近一次分叉的時候已經是2M，擴張了10000倍。塊容量的增大會在網路傳播和存儲環節極大的提高全網的空塊率和孤塊率。而總的區塊容量也很快會超過當前主流節點的存儲容量。要知道比特幣完整錢包的容量已經超過100G，而其主要競爭對手以太坊則已經積累了超過200G的歷史數據。
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功能缺陷要成為一個主流的內容存儲協議，區塊鏈還存在兩個關鍵的缺陷：不可撤銷（在一些特定的場合則是優勢）以及檢索效率低下。回滾（rollback）已經被證明是資料庫的必備功能之一，不能撤銷的記錄則會讓許多失誤的操作帶來無法挽回的影響，包括忘記密鑰。而檢索功能必須的索引機制在目前的區塊鏈技術中尚沒有成熟的解決方案。
結語
最後我們可以看出，區塊鏈技術遠遠沒有成熟，尚處於野蠻生長的狀態。雖然這同時也意味著廣闊的成長空間和巨量的創新機會，但是其技術本身的缺陷意味著當前區塊鏈技術要顛覆互聯網還遠未夠格。
（在合適的場景應用合適的技術）改變世界，讓世界變得更美好，這是創業者的願望，同時也是VC人的願望。
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