12、以太坊技术深度解析与开发实践

以太坊技术深度解析与开发实践

1. 以太坊现存问题分析

1.1 工作量证明（PoW）机制的弊端

PoW 机制存在多方面问题。首先，维持该共识机制的成本过高，对电力和计算资源的消耗巨大。数据显示，比特币和以太坊挖矿的年耗电量总和在国家耗电量排名中位居第 34 位，超过了巴基斯坦的年耗电量。其次，达成共识所需时间过长，平均打包一个区块需要 14 秒，这对于商业项目而言太慢，无法满足商业应用的需求。此外，PoW 机制还受区块链分叉这一低概率事件的影响。当网络中两个或多个节点同时竞争记账权时，会创建出两个或多个区块链分支，此时哪个分支的数据有效需等待下一个记账周期由最长的区块链分支决定，这导致交易数据存在较大延迟，还可能造成较短区块链上的数据丢失。

1.2 隐私保护的缺失

以太坊公链虽有一定匿名性，但交易账本完全公开，每个节点都有完整副本。为计算余额和验证交易有效性等，区块链需追溯每个账户，导致交易数据公开透明。若知晓某人账户，就能了解其交易记录和余额，毫无隐私可言。在金融应用直接使用以太坊公链时，隐私问题尤为突出。同时，在联盟链中，多个企业需相互信任并共享数据，一旦数据泄露，难以追踪是哪个企业导致的。不过，目前已有一些隐私保护解决方案：
- 混币（Coin shuffling） ：在涉及多人的大量交易中，分离输入和输出地址的关系，使其无法一一对应，起到混淆作用，大量使用混币可有效增强隐私保护。
- 同态加密（Homomorphic encryption） ：常用于公链和联盟链，可在不提前解密加密数据的情况下进行计算，让公链在无需对区块链进行重大修改的情况下拥有类似