区块链系统性能与安全性分析

首先，有关区块链的“三元悖论”，即不存在任何一个区块链系统可以同时具有准确性、去中心化和成本效率三大特征。Abadi 和 Brunnermeier(2018)的理论分析表明，集中式账本具有精确性和成本效率，维护者可以获得专卖租赁，特许权价值激励他们精确记账。分布式账本给记账节点奖励激励他们正确地记账，但是通过 POW（Proof of Work）选择记账节点又牺牲了成本效率。区块链分叉之间信息的可转性和“采矿者”之间的竞争，会导致“分叉竞争”。分叉竞争有助于消除单一区块链体系所享有的垄断租金，但同时也会带来不稳定性和不协调性。

其次，分析 POW 的优缺点。目前，以比特币为代表的 POW 仍然是区块链主流的共识算法，而 POS（Proof of Stake）操作系统的安全稳定性还未如 POW 一样经受长期的考验。Biais et al.(2018)指出，在以 POW 为基础的公共链中，随着“挖矿”的总算力上升，“挖矿”的难度将会增加，单个“矿工”对算力的投资将会增加，而“矿工”对其他“矿工”的负外部性。从而引发“挖矿”算力的“军备竞赛”，导致“挖矿”领域的过度投资。Ma et al.(2018)的理论分析发现，比特币“矿工”的自由访问安排，是比特币“挖矿”消耗资源的主要决定因素，而比特币算法内嵌的“挖矿”难度调整机制对“挖矿”的影响不大。

其三，POW “挖矿”的经济问题，尤其是影响交易率的因素。Houy(2014)从理论上研究了当打包交易时比特币“矿工”所面临的经济问题。首先，打包交易越多，“矿工”越有可能得到佣金。但是一方面，打包交易越多，区块越大，区块就越容易在分布式网络中扩散并形成区块链共识，这就越容易形成孤立。

四是关于区块链经济安全的界限。Budish (2018)从受攻击的角度出发，研究了以 POW 为代表的公有链的安全性，并提出了几个经济激励措施，以增强其安全性。这组作者指出，这种区块链的经济重要性越高（例如，假设比特币市值接近黄金），就越有可能受到恶意攻击。因此，要对大规模使用公共链持怀疑和谨慎态度，企业和政府拥有比公共链更廉价的技术来保护数据安全。

五是共识机制的安全性。针对区块链，其共识机制的选择是区块链技术的关键特征。目前的共识机制是全局化的，大家可以参与共识，没有任何限制（比如比特币区块链网络和以太网区块链网络）；有局部化，只有指定的关键节点才能起决定性的作用（比如 Ripple 区块链网络是多少）。采用不同的共识机制，需要考虑整个区块链网络的活性和业务安全性。比特币、以太网等区块链网络更注重活性。为了增加整个网络的活性，宁愿分叉，也要保证整个网络的持续运行。Ripple、Stellar 等区块链网络更注重业务安全。当网络中出现异常事务时，宁愿全网停机维护升级，也不愿维护升级。两种类型的折中考虑和实现都是通过共识机制的设计来保证的，不能简单地评价谁错误，也不应该根据业务场景来选择。