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[转载]影响区块链的三大问题

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CaesarShi 发表了文章 · 12/18 11:13
转自世界经济论坛,作为加密货币的科普文章以供参考。
过去,人们往往使用中心化系统来保存和管理记录。随著分散式帐本技术(Distributed Ledger Technology, DLT)的出现,我们保存记录的方式发生了巨大的变化,其创新程度甚至可与14世纪义大利首次使用的复式记帐法相提并论。DLT的出现彻底改变了金融交易和所有权数据的记录方式。
区块链是分散式帐本技术的一个典型应用。作为一种去中心化的系统,区块链的成员通常是匿名的,且没有中央实体的存在。每位成员都可以浏览并验证每一笔数据记录,这正是分散式帐本运作的核心。理想状态下,分散式帐本应具备以下特点:正确记录每一条信息;成本低廉;完全去中心化,避免权力集中。
2008年,中本聪发明了区块链技术。自此,大量相关的创新应用相继涌现,目的是将权力从中心化的政府机构或垄断企业中释放出来。然而,实现去中心化的区块链社群成本极高。Abadi和Brunnermeier于2018年的研究指出,区块链的发展面临「三重困境」——任何帐本都无法同时满足以下三个要求。具体来说,去中心化系统面临三大缺点:资源浪费、可测度性低以及网络外部性的低效。
接下来,我将首先讨论区块链的应用范围,然后详细说明「三重困境」,即准确性、成本效益和去中心化之间的关系。
区块链的应用范围
目前,区块链技术主要用于加密货币的交易记录,其中最为人熟知的加密货币便是比特币。然而,区块链的应用范围远不止于此。一些企业正在利用区块链来追踪复杂的供应链状况。消费者的信用历史和商家的评分也可以通过区块链技术来存储,目前的大型电商(如阿里巴巴和亚马逊)则主要依赖中心化的系统。在金融市场中,区块链可被用来记录股票所有权、完成抵押品的转让以及进行同业支付。对于政府来说,尽管区块链可能会削弱其权威性,但在不动产登记方面,基于区块链的技术仍然具有巨大的应用潜力。
鼓励诚信交易行为
为了更好地理解区块链的「三重困境」,我们需要首先明白为什么去中心化、匿名的区块链系统需要消耗如此多的计算资源,而这正是区块链三种成本中最为重要的一项。对于公共区块链系统而言,每位成员都可以添加数据。因此,为了过滤不符合规范的数据或不实数据,必须设计一套共识算法。
中本聪于2008年提出了一种解决方案:每位将数据写入区块链的成员都需执行一个步骤,目的是将信息录入系统,传递给每位成员,并验证该信息的可靠性(即对信息进行「投票」)。这一过程需要大量的计算资源。目前最常用的共识算法是工作量证明(Proof of Work, PoW)。在PoW中,「矿工」必须透过暴力破解法(穷举法)来验证每一条信息。每个矿工的计算能力决定了他们的「投票权重」。因此,整个区块链系统是高度民主化的。使用PoW算法无需中心化实体来分配投票权重,任何人都可以自由加入系统。
这种「自由加入」的特性大大鼓励了人们使用区块链系统。过去,中心化中介机构避免欺诈行为的动机在于,若其不法行为被揭露,其特许权价值将受到重创。换言之,中心化机构的行为动机来自于预期的利益。如果篡改帐本的收益超过预期利益的损失,他们可能会选择欺诈。而在区块链系统中并不存在特许权价值,因为每位成员都可以自由进入系统。区块链的成员需权衡一次攻击行为的收益与将信息写入区块链的成本。例如,加密货币矿工会比较实施「双重支付(Double Spend)」攻击的成本与收益。因此,通过「自由加入」来实现去中心化,会导致极大的计算资源浪费,这正是区块链「三重困境」中的一环。
「自由加入」还与区块链的第二个成本——可测度性——息息相关。如果用户不信任区块链中的其他成员会如实报告内容,那么他们就必须将整个区块链存储下来。而即使是对于吞吐量有限的区块链系统而言,存储成本也非常高昂。例如,比特币区块链的处理速度仅为每秒7笔交易,而整个系统的容量已高达250GB。简而言之,区块链的使用频率越高,实现完全去中心化的记录成本就越高。
分叉竞争
除了「自由加入」,区块链还允许另一种形式的竞争——「分叉」。当某些成员希望改变区块链系统的规则时,他们可以根据新的规则向旧区块链中添加信息,而这些信息在旧规则下可能是不合法的。这时,区块链会分叉成新链和旧链。例如,比特币现金(Bitcoin Cash)的诞生就是一个典型案例。一些比特币区块链的成员希望增加每个区块的交易上限,于是他们创建了Bitcoin Cash这条新链。
「分叉竞争」的结果非常明显:现有帐本中的数据可能会转移到新帐本中。如果信息可以自由转移,那么不同帐本之间的竞争将趋于完全竞争。相比之下,中心化帐本的用户往往与帐本本身绑定,因为转向一个不包含相同信息的新帐本的成本过高。网络外部性则鼓励这种「绑定」行为,从而使新帐本难以诞生。
尽管「分叉竞争」促进了成员之间的竞争,但也有明显的不足。分叉竞争直接导致了区块链的第三重成本,即网络外部性的低效。如果在分叉之间的转换过于频繁,区块链的稳定性将受到威胁,进而无法充分发挥网络效应。实际上,比特币和以太坊这两大加密货币区块链都曾经历过分叉——相当一部分成员放弃了原有的区块链。
「所有」与「占有」
对于区块链,人们常忽略的一个问题是:尽管区块链能很好地记录所有权的转移,但却无法保证占有权的移交。例如,在房地产市场中,房屋的所有者是房产证书上的名字,但实际居住者才是占有者。买家取得房产证书后仍需确保其能够实际占有该房产。广义而言,区块链可以记录义务,但无法惩罚未履行义务的成员。区块链无法为用户遵守规则提供激励,而中心化中介机构则能很好地执行此功能,因为不遵守规则会损害其声誉。
在某些应用场景中(如加密货币),执法并非必要考量,但在其他应用中,执法却至关重要,尤其是在金融领域。例如,在不动产登记方面,瑞典、印度等国已开始使用基于区块链的系统进行管理。无论何时何地,政府的参与是必要的。当执法成为必要时,遵守规则对于有声誉的实体来说才是最佳选择。
结论
区块链的「三重困境」揭示了设计分散式帐本时的一些经济考量。传统帐本由单一实体管理,无法实现去中心化。中心化帐本的管理者有动机如实记录,因为他们不希望损害自己的预期利益与特许权价值。而区块链通过「自由加入」和「分叉竞争」降低了中心化中介机构的成本,但实现去中心化的代价是牺牲效率。「自由加入」忽略了成员的特许权价值;帐本的准确性依赖于PoW算法对成员的激励;而分叉竞争虽促进了竞争,但也导致区块链的不稳定性甚至混乱。此外,真正有效的区块链运行可能仍需要政府的法律监管与执行。
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