区块链面临的技术难题

首先回顾区块链的发展历程，2008年中本聪发表一篇名为《比特币：一种点对点的电子现金系统》的论文，此论文奠定了比特币的理论基础，随之2008年10月31日《比特币白皮书》发布，2009年1月3日比特币系统开始运行。比特币的成功吸引了大批的技术极客，大量创新性的区块链技术不断涌出。

自比特币之后，以太坊的诞生开启了区块链2.0时代。比特币的性能非常低，加上非图灵完备的虚拟机设计，使其能支持的业务功能非常有限。以太坊支持图灵完备的智能合约，为DAPP的运行提供平台，从而使区块链技术落地成为可能。而迅雷链解决了当前区块链性能低、门槛高的痛点，进一步加速了区块链应用的真正落地。

经过10年的发展，目前区块链技术百花齐放，区块链项目百家争鸣，但是区块链技术还处于发展早期，要实现应用的大规模推广和落地还有很多难题需要攻克。

1.性能

性能问题是区块链的一大痛点，比特币的TPS只有7左右，以太坊的TPS大概只有25，而在白皮书中说要实现百万TPS的EOS实测峰值不足4000，而多数商业环境对TPS的要求动辄几十万次，这样的性能在面临任何具有规模的场景时，都会显得过于单薄。区块链的性能很大程度取决于共识机制，目前主流的共识算法有POW、POS、DPOS、PBFT等。这些共识算法存在各自的优点和不足：

• 比特币使用POW共识机制，出块者需要耗费大量算力来竞争记账的权利以赚取手续费，每一笔交易确认的背后都隐藏着大量资源的浪费。据普林斯顿大学计算机科学教授Arvind Narayanan计算，比特币每天消耗5千兆瓦的电力，相当于消耗一个纽约州用电量。这样的资源耗费，并没有给社会带来同等的价值。除了POW外，POS、DPOS、PBFT等主流共识机制不断涌现。这些共识机制改善了资源浪费的问题，同时性能也得到了提高。但受限于不可能三角理论，这些共识只是在可扩展、去中心化和安全三方面的权衡。
• POS共识根据节点持有的token数量以及时间获得相应的记账权。虽然POS减少了POW的资源消耗，但是也带来如Nothing-at-Stake Problem和Long-range attacks安全性上的问题。
• DPOS共识通过少数超级节点代理记账，如EOS选择21个节点，以牺牲了去中心化的程度为代价获得性能的提升。
• 同样的，PBFT需要大量的信息通信，能参与共识的节点数量非常有限。MIT机械工程与计算机科学系SilvioMicali教授与合作者于2016年提出的一个区块链协议Algorand是PBFT算法的一种改进，改善了参与共识节点数量的问题。
• DAG技术打破了区块链传统的链式结构，采用有向无环图的存储结构，代表性的有IOTA、HASHGRAPH等。

各种共识机制适用的场景各不相同，但对于扩展性问题依然没有好的解决方案，这是一项重大而艰巨的挑战。

2. 存储

区块链数据量随着时间不断增长，数据上链的需求也在日益增多，支持海量数据成为区块链必须解决的难题。在诸多行业的实际应用中，储存图片、视频等大型文件的需求日渐增多，如果这些文件都需要上链，那就对区块链的存储空间施加了巨大的压力。目前面对区块链数据存储的问题有一些解决方案：  

• 只将数据摘要上链，数据链下存储。这种方案通过限制链上数据量来降低区块链的存储压力，虽然可实现数据的防篡改，但无法解决数据丢失的问题。将一张图片的摘要上链，但图片本身丢失了，那这份摘要存在的意义有多大？摘要上链的方案只适用于少量场景。
• 去中心化存储能很好解决区块链存储问题，去中心化存储理论上拥有无限存储空间，有比中心化的云存储更高的可靠性和更高抗攻击能力，但目前去中心化存储技术还不成熟，远未能到预期要求。其中IPFS是去中心化存储的代表性项目，IPFS存在冷文件易丢失的问题，filecoin希望通过激励机制来缓解此问题，且对数据的监管和控制没有有效的方案，这在信息安全等方面是很大的隐患。

在一个公开的、不可信网络中实现去中心存储是一项艰难的事情，需要大量的技术突破和创新。

3. 安全

区块链的数据和程序都是公开的网络之中，其中的缺陷和漏洞也随之暴露在公众之下，一旦出现安全问题往往会导致大量的经济损失。目前区块链面临的主要安全问题有私钥的生成与保护、共识过程的中心化、智能合约代码漏洞、签名过程算法漏洞、系统实现代码漏洞等。这样的安全隐患并不遥远，在2016年的时候，香港比特币交易所Bitfines就因为多重签名漏洞，导致大约价值7000万美元的比特币被盗。同年由于智能合约存在漏洞，The DAO项目被黑客攻击，360万以太币被盗。区块链安全事件频繁发生，说明区块链安全技术并不完善，是攻坚的重要方向。

当前，区块链技术正处于攻坚的关键阶段，世界各国的科创企业都在探索解决方案。例如迅雷，在设计迅雷链之初，就考虑到了未来日益增长的交易需求，从高TPS的攻坚下手，自主研发了同构多链技术架构，实现交易的秒级确认速度，达到百万级TPS。而为了解决存储与安全问题，迅雷又为区块链打造了数据云存储与授权分发的开放式文件系统——“迅雷链文件系统”（简称TCFS），基于迅雷百万级的共享计算节点，开发者可以灵活扩展存储空间，满足业务需求。而在TCFS中，私有文件仅拥有者和被授权者才能够通过令牌下载，并通过公私钥机制保证仅文件拥有者可以授权所属文件，进一步提升了安全性。

区块链应用推广落地

除了技术上的难题，还要解决应用落地遇到的困难。十年间，区块链从默默无闻到红遍大街小巷，大多是因为数字货币。但是，一个被投机吞噬的市场，如果不赋能实体经济，一切都是空谈。我们常常说，期待区块链落地，从本质上来说，就是期待区块链能够赋能实体经济，发挥其技术价值。那么，区块链如何融入各行各业？这相比技术上的难题，显然有太多不可控的阻碍。

1)  降低区块链应用开发和部署成本，推动应用落地，是关键的一步

这一点，包括互联网巨头在内，诸多企业都已经行动起来。迅雷推出迅雷链开放平台，就是为了在技术、解决方案、流量、成本等多方面为开发者提供支持，让开发者专注于应用创新和功能开发。

赋能实体经济，才是实现区块链价值的财富之门

早在2016年12月，国务院就印发了《“十三五”国家信息化规划》，鼓励针对区块链等战略性前沿技术进行提前布局，发挥先发主导优势。2018年4月，教育部发布《教育信息化2.0行动计划》，提出积极探索基于区块链、大数据等新技术的智能学习效果记录、转移、交换、认证等有效方式，形成泛在化、智能化学习体系，推进信息技术和智能技术深度融入教育教学全过程，打造教育发展国际竞争新增长极。与此同时，各地方政府也纷纷出台了区块链技术和产业发展扶持政策。另一方面，在今年6月，工信部也公示“全国区块链和分布式记账技术标准化技术委员会”筹建方案，表明区块链的行业标准也正在建立。

从浮躁到务实，从投机到专注于赋能实体经济，区块链的创新之路还很远很长，站在命运的十字路口，我们期待所有专注于区块链研发的技术者们，都不会被辜负。

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