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比特币的13个瓶颈

比特币由于协议限制而无法扩展,最长链规则、1MB 区块大小和 10 分钟的区块生成速率,使其在不考虑带宽和传播延迟的情况下仅能达到 7tps 的理论吞吐量。随着比特币使用人数、应用场景和研究者数量的增多,其底层账本技术的局限性也日益显现,使得比特币网络的发展逐渐偏离了其设计初衷。本文从不同角度总结了如下13个瓶颈。

(1)交易通量瓶颈。
要求所有诚实的节点实时地了解彼此的块。为此,交易通量被人为地抑制,希望实现每个块在下一个块被创建之前可以完全传播,并且没有任何分叉产生的“孤块”可以自发创建。

(2)孤块问题。
孤块指的是较晚挖出或者是网络传输稍慢而没有能成为最长链一部分的区块。在比特币中,孤块虽然合法但是没有意义,终将被抛弃,发现这个孤块的矿工也拿不到挖矿奖励.这就导致了算力的浪费,同时增大了矿工的机会成本(因为即便挖到区块也有可能拿不到奖励),此外也削弱了公平性(同样是挖到区块却不能得到同样的奖励)。

(3)分叉问题。
孤块率的提高会衍生出更多的分叉,这会降低安全性.在最长链规则下,分叉越多,攻击者为了使自己成为最长链而需要的算力就越小.因此最长链就越不安全。比如在有三条分叉的情况下,攻击者只需超过全网三分之一的算力即可攻占最长链。

(4)算力集中化。
为提高算力占比,有的机构将矿机集中建立了矿池,有时甚至超过了50%的算力.目前比特币算力已经集中在几个矿池之中。算力集中需要花费大量金钱,因此看似公平的POW演变成了Proof of money。这已经严重违背了比特币自由性、公平性、去中心化的设计初衷。

(5)挖矿效率问题。
比特币竞争性挖矿机制导致矿机单机运算能力升级竞赛(例如,S9 矿机每美元哈希运算速率约为GTX570矿机2万倍),一台普通计算机已很难挖到矿,矿机淘汰速度过快导致大量硬件浪费.比特币设定的挖矿难度增加较快,导致挖矿效率迅速降低,又衍生了矿工机会成本问题。

(6)矿工机会成本问题。
虽然矿工加入矿池与否,挖矿获利概率相同,甚至矿工加入矿池还需支付矿池抽成.但是由于矿工只有挖到矿才能获得奖励,如果矿工不加入矿池,就要做好大部分时间得不到奖励的心理和成本准备,然后等待突然某个瞬间挖到一个区块得到大额奖励来填补之前的成本。矿工因为承受巨大心理和成本压力,最终不得不选择加入矿池,从而加剧了矿池的中心化。

(7)挖矿能耗问题。
传统区块链基于工作量证明的竞争性共识机制会耗费大量电能,并且参与者为了获得竞争优势会不断使用更高功率的矿机。摩根士丹利在2018年1月发布的一份研究报告中指出,2017年比特币挖矿业务共消耗了36太瓦时的能源,相当于卡塔尔一年的能源消耗量,预计2018年的电力需求将增至三倍以上,与阿根廷全国一年能源消耗量相当。IMF和多国政府对虚拟货币挖矿能源消耗持批评态度。

(8)确认周期问题。
“最长链规则”导致没有一个确定的不可更改的最终状态.理论上,如果有足够的算力,足够的出块速度,产生一条更长的隐藏链,就可以把之前的区块推翻。虽然这种可能性随着区块增加而指数型降低,但是仍然给参与用户心理上的不安全感。

(9)自私挖矿问题。
指矿工利用“最长链规则”漏洞,在挖到新矿时不及时广播,而是隐瞒并在此矿分支上继续挖矿,从而获得最长链优势。康奈尔大学学者研究表明,攻击者只需控制33%算力自私挖矿就可以导致比特币系统不安全.该问题严重挑战了比特币的公平性和安全性。

(10)矿工擅权问题。
获得打包交易权的矿工拥有巨大权力,可以选择哪些交易进入区块,哪些交易不被处理,甚至可以只打包符合自己利益的交易,这样的风险目前已经是事实存在。

(11)交易手续费问题。
由于比特币交易效率低下,大量进入交易池等待被确认的交易就形成了竞争关系。交易者为了让自己的交易优先被记账确认就需要支付更高的手续费。这种机制不适合小额支付和高频交易场景,这是比特币难以在现实世界广泛流通的重要原因。此外通过高交易手续费获得优先确认特权的机制对于持币量较少的交易者也是不公平的。

(12)交易最终确定性问题。
比特币的“最长链规则”导致一笔交易的状态没有最终确定性,严格意义上讲永远有被其他链推翻的可能。随着算力集中化问题越来越严重,这个问题也日益凸显。

(13)币值波动问题。
比特币自身的诸多问题导致其无法在社会中广泛推广,进而无法为参与者建立信心基础(屡屡出现“比特币是骗局”的结论会让市场出现恐慌);另一方面,单位比特币被挖出的成本快速增加,而主权货币事实上在快速贬值,又导致了比特币值有较强劲的上涨预期。两者叠加,就会出现比特币值的剧烈波动,又进一步影响了比特币的推广。此外,当挖矿收益预期持续低于挖矿成本时会导致大量矿机被停机甚至报废,使得全网算力的下降,降低了安全性。当比特币值快速上涨时又会催生大量虚假金融诈骗,给比特币区块链技术带来难以消除的负面影响,也会进一步阻碍比特币的推广。

正因为比特币的这些瓶颈,才有了后来百家争鸣的扩容解决方案,且听圈哥下回分解啦~

来源:圈哥  瓜大生活圈
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日期:2019年10月13日 星期日   分类:区块链资讯   浏览(29)
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