区块链的三个“天然缺陷”

2018.11.05 18:25 张晶晶 98 0

区块链技术并不完美。

事实上,任何新技术诞生之初都会存在“先天缺陷”。缺陷会随着技术进步而被完善,然后在新的技术背景下,再面临新的“缺陷”。

比如飞机这个航空技术。1903年12月,莱特兄弟进行了人类历史上首次试飞,但是并不受美国政府重视,同时受限于材料,空气动力学,飞机发展也相当缓慢。直到两次世界大战,才推动了飞机在军事领域的应用。

区块链技术发展也不会例外。

时间回到2010年,彼时比特币刚满1周岁,由于核心代码漏洞,有人利用该漏洞凭空造出了1840亿个比特币。

庆幸的是,在社群努力下,迅速修复了这个漏洞。而比特币核心代码组的开发者们,也在夜以继日地为比特币核心代码库做贡献,以修补瑕疵,这才有了区块链行业的今天。

我们总是会把区块链技术“完美化”,殊不知,在经济学家、密码学家、计算机科学家眼中,区块链技术还有很多需要改进的地方。

例如《区块链核心技术开发与应用》就认为目前区块链技术在数学工具、博弈论、密码学、代码存在局限性的情况下,还有很大的改进空间。换言之区块链技术要想被大规模商用,还有很长的路要走。

那么,目前的区块链还存在什么不完美的地方呢?

1、完美代码的错觉

如果将比特币网络系统比作一个大型软件,那么计算机技术与编程则为这项技术的落地提供了载体。

但是目前编程语言却明显存在一些不完美之处。

首先,语言种类繁多,没有哪种语言能够“一统江湖”。不同项目使用完全不同的编程语言,屡见不鲜:

(1)比特币与瑞波币使用了C++;(2)以太坊则使用了四种专用语言:Serpent(受 Python启发)、 Solidity(受 Javascript启发)、Mutan(受Go启发)和LLL(受Lisp启发),都是为面向合约编程而从底层开始设计的语言。专用语言意味着这种语言只在开发以太坊相关应用时才应用;(3)很多基于区块链的DApps和Tools都是用的Go语言;(4)2017年著名的ICO明星项目Teos则使用了极其小众的 Michelson 与 OCaml 作为编程语言,等等。

数量众多的开发语言

世界上编程语言多达上五十多种,但尴尬的是,没有哪一种语言能够占据绝对优势。

国内著名经济学家朱嘉明认为,在现实中,很可能发生因为任何一种编程语言自身不足,以及不同的编程语言不足的迭加,对现有区块链造成本源性的伤害。

其次,区块链编程语言主要依赖C++、Java、Go等几种 “高阶语言”,而这些所谓的高阶语言目前还存在诸多不完善之处。

以Go为例,创建时间是2009年,距今只有10年,其“错误处理机制”、“垃圾回收器”与“编译器”等逻辑功能,还需要逐步完善,才能满足未来区块链开发需要。

同时,朱嘉明还认为:现有的计算机语言正在面临与其它新技术的融合,进而影响区块链的技术体系。例如,人工智能技术和计算机语言的融合,很可能引发计算机语言系统的变革。

软件失效的逻辑

最后,由邹均等编写的《区块链核心技术与应用》这本书中还提到了编程人员的自觉和非自觉的错误。

编程人员的错误,会导致软件缺陷,而软件缺陷又会导致软件故障。软件故障是指软件在运行过程中导致不希望出现的错误,如果不加以适当处理,就会导致软件失效。

区块链技术一般运行在相对不可信的公开环境,没有专门的维护人员,更不可能做到像一般软件那样24小时公开维护,因此就要求软件要有高度的稳健性,但是现实情况却往往不是这样的。

人为导致的漏洞,也会让区块链资产化为乌有,这种案例也屡见不鲜。

4月22日中午,有黑客利用以太坊 ERC-20智能合约中BatchOverFlow漏洞攻击BEC(美链的代币“美蜜”)智能合约,成功向两个地址转出了天量级别的 BEC代币,导致市场上海量BEC被抛售。此事使得当日BEC的价值几乎归零。

4月22日当天,BEC价格从0.32美金跌到0.02美金

4月25日,仅仅三天后,另一个智能合约SmartMesh(SMT)曝出漏洞,交易所表示,因SMT出现异常交易,各交易平台暂停SMT的充提和交易。

现实世界里,财物失窃尚能够通过立案侦查追回损失。但是在互联网的世界里,尽管数字货币“钱途”无量,一旦被黑却血本无归。

因此,代码进步十分重要,但是程序员素养,对行业进步更为重要。

2、博弈论的局限

中本聪在白皮书中提到,比特币是一种点对点的电子现金系统。实际上比特币背后的共识机制也是点对点进行的,一台台矿机合作变成矿场,矿场之间通过矿池连接起来,在互相博弈中,形成一种平衡状态。

这种博弈状态的平衡,在朱嘉明看来,建立在“博弈论”基础上的“纳什均衡”最接近反映区块链共识系统的状态。

纳什均衡是博弈论中的一种情况

“纳什均衡”是指,在一个博弈过程中,博弈双方都没有改变自己策略的动力,因为任何单方面改变自己的策略,都会导致自己的收益减少。举个例子,以即将来临的双十一为例,淘宝上两家旗舰店都在打价格战,任何一方在活动期间都不敢随便涨价,因为任何涨价行为都会导致自己一方失去优势。

无论是比特币点对点的支付系统,还是矿工之间的挖矿竞争,都无法摆脱一个问题,在转帐、挖矿过程中每个节点都存在竞争,竞争的结果就是谁付出的矿工费用越高,谁的交易越快完成。

但是实际上,朱嘉明认为,这种“纳什均衡”状态下的博弈,是当年诺伊曼和纳什研究的是有限“节点”下的小规模博弈,早已经不足以面对“由几十亿节点的庞大对象构成的社会、经济等复杂行为”。

当然也无法支持目前比特币、区块链系统节点“几何级数”的发展规模。

比特币全网算力是47073540.92 TH/s

目前,比特币全网算力是47073540.92 TH/s,市面上最常见的矿机是比特大陆的蚂蚁S9矿机,官方给出的这台矿机的额定算力时14.5TH/s,简单算个除法,结果就是全球比特币网络运行着324.6万台蚂蚁S9。

蚂蚁S9参数

但是实际上,目前比特币矿场中还运行着很多算力低于S9的矿机,这就意味着全球比特币矿机数量远大于324.9万台。

在数百万的规模上实现矿机、矿场、矿池之间的博弈平衡,绝对不是个简单的算术问题。实际上,比特币全网算力还处于不断增长中,这种指数级别的增长,正面临“失控”着状态。目前比特币矿业消耗电力已经超过整个大英帝国的用电量。

研究机构曾做出过这样的统计:如果按照去年11月份“比特币挖矿耗电量”增长速度来计算,到2019年7月,比特币挖矿耗电量将超过如今美国全国的用电量。

2010年以来,比特币全网算力增长趋势

同时随着全球比特币用户增长,比特币转账也正在消耗越来越多的“手续费”,网络拥堵就像悬在每个矿工、用户头上的“达摩克利斯之剑”,随时都有可能造成巨大的负面影响。

显然,“纳什均衡”状态下的博弈论已经无法支撑以比特币为代表的区块链技术的前行。亟待进行一场新的基础科学的变革。

3、哈希算法的掣肘

“区块链技术的核心其实是密码学,密码学的重点则是哈希函数。”《区块链核心应用与开发》这本书提到。

你在区块链上的每一笔转账、挖矿、应用开发等等,只要涉及链上数据处理,都会涉及哈希函数。而素数与数论则与哈希函数联系紧密。

我们经常说的比特币POW算法本质是一个哈希函数。

事实上,已经有很多哈希函数被设计出来并广泛应用,支付宝、微信、银行的加密无不使用哈希函数。不过Hash函数一般安全寿命都不长,被认为安全的算法往往没能使用多久就被成功攻击,新的更安全的算法相继被设计出来,而每一个被公认为安全可靠的算法都有及其严格的审计过程。

SHA256对“哈希”加密

加密算法SHA家族的更迭史最能说明这个问题,从1993年SHA0被发明,在不断被破解与重新发明的较量中,目前已经发展到第五代SHA-512。

在币圈中我们经常说某某币发明了某种算法,其实主要都是使用那些被认证过的安全算法,或是单独使用,或是排列组合使用。

而哈希函数与数学问题关系十分紧密,具体是指数论与素数问题。

《区块链核心应用于开发》这本书认为,目前数论还处于发展状态,哈希函数当然也处于发展状态,这就决定了区块链技术还存在诸多算法不当,进而导致区块链技术性能不足。

比特币的不可扩展性、效率低下、升级困难,很大程度上就是该逻辑导致。因为扩展性问题,导致了比特币在2017年被迫分叉。总的来说,区块链技术的效率低下问题,在一定程度上还是数学问题。

有人可能会问,数论是什么?素数又是什么?

通俗理解,一切数学问题都可以归结为数论问题,因此素数问题也属于数论问题。

早在公元前300年欧几里得就证明了有无穷多个素数,在随后接近2000年的时间内,主要内容是以寻找素数通项公式为主要思想。这方面主要的代表人物有德国数学家高斯,英国著名数论学家哈代、李特伍德、拉马努金等等。

今年9月20日,与证明“黎曼猜想”相关的新闻,在网络上闹得沸沸扬扬。知名数学家迈克尔· 阿蒂亚爵士宣布将会证明黎曼猜想,这引起了区块链行业从业者的关注。为什么?

“一旦黎曼猜想被证实,就意味着素数出现规律就能找到,基于此的加密可能也就不安全了。”从事数学研究的阿岚认为。

因此,博弈论、代码语言进步、数学理论发展,对区块链技术进步都有着不可小觑的影响。

 比特币诞生至今,10年过去了,期间被死亡200多次,被分叉20多次,但是任何一次危机都没能成功“杀死”比特币。

比特币背后的区块链技术,虽然面临数学问题、博弈论问题、代码漏洞问题,但是这些也没能阻挡区块链行业的从无到有,从落魄到发荣的历史进程。

而成功度过每一次危机,都能让这项技术浴火重生、凤凰涅槃。

虽然目前区块链技术并不成熟、加密货币还没有完全被主流认可,但是时间会对这些问题做最好的注脚。

正如思想家阿卜·法拉兹所言:“暂时的失利,比暂时的胜利好得多。”

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