[imtoken客户端]区块链 | 区块链存在的问题与对策建议

2022-05-15 06:06:09 192 区块链钱包 区块,链存,在的,问题,对策,建议


 区块链存在的问题与对策建议 



关键词:前沿信息技术;区块链;关键技术;发展趋势;对策建议



为了深入贯彻落实习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调的“关于区块链技术要强化基础研究,提升原始创新能力”的重要讲话精神,国家自然科学基金委员会信息科学部二处分别于2019年11月1日、11月22日召开了区块链基础理论与关键技术研讨会。本文根据这两次会议研讨的情况,分析了区块链技术的现状与发展趋势,提出了促进区块链技术发展的对策建议。


1   区块链技术存在的问题及关键技术


区块链具有数据透明、防篡改、多方可验证等优点,这些优点使其具有广阔的应用前景。但是,目前区块链技术还存在以下问题亟待解决:


1.1   可扩展性问题


区块链的可扩展性是区块链领域的重要研究问题。以比特币为例,可以通过增大系统的区块大小,或者是缩短出块时间,来提高系统的吞吐率。然而,这样的扩展方案是有上限的,其上限受到网络延迟等因素的制[1]。如果通过简单地提升某一个指标以提高区块链系统的吞吐率,即使是在实验环境下,其吞吐率的提升也远远无法满足需求,因而比特币系统的可扩展性较差。目前主流的区块链系统中,能够做到无限扩展的几乎没有[2]。未来要想让区块链系统承担起大量的交易和去中心化应用,就必须在兼顾去中心化、安全性的同时,实现可扩展、高性能的区块链系统[3],其关键技术包括:


(1)区块链共识机制。区块链的本质特点是在多方协同环境中达成共识,现有共识机制在大规模网络节点下难以满足高吞吐、低延迟的需求,需要研究创新的区块链共识机制。


(2)区块链分片技术。分片是解决区块链扩容问题的主要技术手段,它由传统数据库延伸而来,包括网络分片、交易分片和状态分片等。


(3)区块链跨链交易技术。在多个区块链项目之间研究跨区块链交易技术,比如公证人机制、哈希锁定、分布式私钥控制、跨链智能合约框架等,可提高区块链系统间的互通性。


(4)松耦合数据结构设计。解耦区块链应用场景与底层事务结构与类型,实现不同应用场景下事务统一高效处理;对区块链底层默克尔树进行优化,实现系统账户、事务及状态的高效组织和更新;改进区块链组织与存储结构,方便追溯和高效查询。


(5)区块链密码算法更新。在存在敌手的现实环境中,通过对同一个消息的密文在新老密钥下的周期性更新,实现加密与更新的不可区分性,从而在安全可靠的前提下,达到高效扩展区块链的目的。


(6)链下扩容技术。区块链链上容量是较为有限的,通过将部分链上动作移出到链外可以提高区块链的效率,例如状态通道、闪电网络等技术。一般而言,这些技术通过牺牲一定的可用性以提高计算与存储的可扩展性。 


1.2   安全与隐私保护问题


区块链的安全性包括系统安全和信息安全两个方面。区块链系统的安全问题可能发生在三个不同的层次:一是网络层,即底层点对点网络的安全,在公有链系统中,通过“女巫攻击”(即伪造多个节点与特定节点通讯的方式),可以使特定节点不能正常工作[4,5]。二是共识层,即共识机制本身的安全,如采用工作量证明的区块链中存在的51%算力攻击,可通过获取大量算力控制特定时段网络区块的打包[6]。三是智能合约层,即区块链上智能合约代码的漏洞,比如以太坊The DAO事件,该合约漏洞当时造成了价值数千万美金的加密货币损失[7]。区块链的信息安全的核心是确保系统中用户的各种隐私得到有效保护。区块链隐私保护的关键在于保证不影响去中心化的同时,确保用户的隐私不会因交易公开而暴露。现有的公有链系统中,隐私问题是一个重要挑战,以比特币为例,尽管地址是匿名的,但是在与其他实体的交互过程中容易被反匿名,从而导致用户交易记录的隐私泄露[8]。为实现区块链的安全与隐私保护,须攻关的关键技术包括:


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