區塊鏈 Blockchain – 不可能三角 Impossible Triangle

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最近這個月事情比較多,忙到沒有時間寫文章,趁事情都處理得七七八八,今天就繼續談區塊鏈。

每項技術都有其發展上的技術瓶頸,區塊鏈 Blockchain 同樣亦不例外。每個區塊鏈網絡中都離不開早前談到過各種共識機制,包括工作量證明 POW、權益證明 POS、權益委托證明 DPOS、PBFT、Raft 等等,而共識機制、區塊鏈網絡的架構往往會決定這個區塊鏈網絡中的去中心化、安全性、效能、激勵機制等等的特性,除了為這個區塊鏈網絡帶來各種優缺點外,同時也是日後發展的技術瓶頸,也是目前各種主流區塊鏈網絡共同要面對的問題,而這幾個問題則成為了我們今天要討論的"不可能三角 Impossible Triangle"

不可能三角 Impossible Triangle

上圖就是傳說中的不可能三角,它是指目前的區塊鏈網絡(包括公有鏈、聯盟鏈、私有鏈)在去中心化(Decentralization)安全性(Security)、可擴展性-效能(Scalability)這三方面的組合並不能同時滿足,三者只能從中選其二。這意味著如果希望區塊鏈網絡能夠同時兼顧去中心化及安全性,那就必定要部份或完全捨棄效能;或者同時兼顧安全性及效能,那就必定要部份或完全捨棄去中心化;如此類推...

目前現有的區塊鏈網絡均無法同時滿足這三方面,舉幾個例子:

       1.比特幣區塊鏈

公有鏈中,比特幣區塊鏈是選擇"去中心化""安全性"的一種組合,使用的共識機制是工作量證明 PoW(Proof of Work)。比特幣區塊鏈是透過大量算力進行"挖礦"作為基礎,使得鏈中每個節點都能夠下載、驗證及信任這本公有賬本(追求"去中心化"和"安全"),但同時間亦會造成儲存、驗證的成本上升,與此同時,使用大量算力進行"挖礦",浪費大量能源,但每秒亦僅能處理7筆交易(可擴展性-效能低下),這可說是一個去中心化及安全性,那就必定要部份或完全捨棄效能的鮮明例子

2. Hyperleger 超級賬本

在聯盟鏈的層面上,Hyperleger 超級賬本就是一種選擇"安全性"及"可擴展性-效能"的一種組合,使用的共識機制會有PBFT、Raft等。Hyperleger 中的節點都由聯盟鏈上各個身份已被信任的成員所組成,節點數量亦較公有鏈少得多,由少數超級節點組成,雖然減少了需要交易驗證的節點,加快了交易處理速度(追求"安全"和"可擴展性-效能"),但同時就要部份放棄"去中心化"(部份中心化)。市面上較知名的 EOS 就是只有21個超級節點的區塊鏈系統,亦是一個追求"安全性"及"可擴展性-效能",部份捨棄去中心化的例子,而私有鏈則比聯盟鏈更進一步,是完全中心化的區塊鏈網絡;

        3. P2P(Peer to Peer)網絡

這是一個極端的例子,因為在一個"貨幣"系統中完全或部份捨棄"安全性"是沒有意義的,每筆交易記錄都極其重要。P2P 網絡為比特幣區塊鏈的基礎技術,是"去中心化"及"可擴展性-效能"的一種組合,網絡容許所有節點直接以點對點的形式連接,在網絡中,一個檔案被分成多份"碎片"存放,當一個用戶想下載一個檔案,實質上就是從多個不同節點下載檔案的不同碎片,最後組合成在一起,但 P2P 網絡允許部份檔案不"乾淨",所以最後有機會造成檔案不完整,這對於一個"貨幣"系統中是不容許的,所以可以說是部份捨棄"安全性"而追求"去中心化"及"可擴展性-效能"的一個例子;

總結

總括來說,就目前被驗證過的主流區塊鏈系統來說,因為共識機制和網絡結構的關係,不管是公有鏈、聯盟鏈、私有鏈,通通都躲不開這個"不可能三角",從而也是整個區塊鏈技術的瓶頸位;要改變這種情況,改良共識機制、網絡結構,又或者完善在主鏈外的技術(例如側鏈、子鏈、跨鏈、分片并行技術等等),就有機會改變這個問題,例如有人提出可使用分片并行配合多個跨鏈技術,將非核心信息在主鏈外分治解決,提高效率,最後將最重要的信息才放在主鏈上,這個我也認為是一個可取的辦法之一。最近亦有一些方案聲稱能夠解決這個問題,但最終成效如何,還有待觀察和驗證,所以我在文中開始就強調是"目前"而非不可解決,不要被現有的"框框"所綁住思維,Think outside the box,將"不可能三角"變成"可能三角",也許未來一天魚與熊掌,皆可兼得。

 

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