區塊鏈從誕生到現在不足10年，雖然已經引起全世界的關注，但是很多相關技術還不夠成熟，各方面對於區塊鏈的技術探索 從來都沒有停止過。關於區塊鏈所存在的一些問題，例如資源消耗的問題、擴容問題、51%攻擊的問題、區塊間的博弈和衝突的問題等，業界內外都保持著廣泛的 關注。為了解決這些問題，也出現了很多新的技術突破。
雖然技術尚不成熟，但人們依然對各種位元幣專案保持著濃厚的興趣，區塊鏈專案大有成為下乙個「風口」的趨勢。當前，區 塊鏈的活躍應用主要集中於數字資產、智慧型合約、跨境支付等領域。同時，區塊鏈與大資料的結合、區塊鏈在共享經濟領域的應用、區塊鏈生態等也是未來前景看好 的領域。
區塊鏈技術存在的難題
區塊鏈的「算力競爭」在保障「去中心化」的系統安全的同時，也帶來了資源（特別是電力）的消耗，如何解決區塊鏈運作而 帶來的資源占用和浪費也將成為區塊鏈大範圍應用之前需要解決的問題。區塊鏈的處理速度和規模也是乙個問題，可以說，對區塊鏈的擴容問題的探索一直都在進行 中。此外，由於礦池的出現，51%攻擊的問題也值得關注。最後，設計激勵相容的共識機制，提高系統內非法行為的成本，避免區塊鏈的各節點在互動過程中發生 博弈與衝突，也是區塊鏈有待解決的問題。
資源消耗的問題
區塊鏈的共識機制是算力競爭，它非常依賴網路節點貢獻的算力。
這些算力主要是用來做什麼的呢？主要用於解決sha256雜湊和隨機數的搜尋，也就是用cpu進行純粹的計算，並不會產生任何實際社會價值，因而一般意義上認為這些算力資源是一種「浪費」，浪費人力、浪費cpu等物力，同時被浪費掉的還有大量的電力資源。
正因為如此，人們對區塊鏈共識機制的探索從來沒有停止過。人們嘗試過用其他的共識機制來代替算力競爭，不同的共識機制也 造就了大量的「山寨幣」。但是到現在為止，算力競爭依然被認為是最安全、最牢靠的一種共識機制。位元幣使用者及擁護這種共識機制的人認為這些資源消耗是值得 的。
當前，挖礦所使用的算力大約為全網使用者的萬分之一，所以這些消耗尚在社會能源能夠承受的範圍內。與此同時，當前位元幣的使用者只有幾百萬。如果未來這個數字成數十倍甚至數百倍的增長呢？屆時其消耗會給社會能源帶來沉重的負擔。
而在挖礦這一塊，隨著參與的礦工越來越多，挖礦的難度越來越大，對cpu、顯示卡等效能的要求也越來越高，當達到一定程度時，可能挖礦的收益會越來越低，礦工將不再樂意去挖礦。這也是乙個問題。
因此，一旦區塊鏈投入大規模的應用，如何解決區塊鏈運作而帶來的資源占用和浪費問題，仍然是乙個需要解決的問題。
處理資料速度和規模的問題
現在區塊鏈更多儲存的是文字，儲存檔案很難，因為每個區塊儲存只有1mb，最大的位元幣區塊鏈上現在也就只有41.9萬個區塊，合集410gb。
位元幣區塊鏈交易頻率約6.67次/秒，每次交易需要6個區塊確認，10分鐘才能產生乙個區塊，全網確認一次交易需要1個小時。以現有的規模，無法處理高頻次的交易需求，例如**交易等。像支付寶那樣的處理規模，更是當前的區塊鏈不可想象的。
因此，區塊鏈想大規模投入應用，必須解決處理速度和規模的問題。
區塊鏈每秒可處理的交易量主要受兩個因素的限制：一是區塊產生的速度（10分鐘1個區塊）；二是區塊規模限制（現在預設是1mb）。因此要解決速度和規模的問題，也無非就兩個方法，要麼增大區塊規模，要麼增加區塊產生速度。
這兩個方式都是存在爭議的，因為都有可能影響協議的安全保障。
首先，倘若提高區塊鏈產生的速度（例如萊特幣的區塊是每2.5分鐘產生乙個），會出現許多衝突性的區塊。正如我們前面所講過的，很可能有些節點還沒有更新完畢，新的區塊就已經生產出來了，這一點我們前面在講dag時已經論述過。
而倘若擴大規模，則意味著更大的區塊需要更長的時間通過網路進行傳播（受制於頻寬），並且同時產生的區塊更可能處在區塊們的頂部，也就是說它們會被丟棄。
區塊鏈的擴容是乙個業界很關注的問題，在區塊鏈擴容問題上的分歧，還導致了位元幣的硬分叉現象。
51%攻擊的問題
隨著區塊鏈技術受到的關注日益增長，各類數字貨幣的價值飛漲，導致越來越多的投機者希望從挑戰區塊鏈的安全性中獲利。其中乙個無法迴避的問題就是51%攻擊的問題。
在區塊鏈剛剛興起的時候，無論是從技術論證的層面，還是從實際操作的層面，51%攻擊的現象都是不可能存在的。
然而現在，隨著區塊鏈的發展和數字貨幣價值不斷水漲船高，參與這一產業鏈的人越來越多。隨著礦池的興起，51%的攻擊開始成為可能，區塊鏈交易平台遭受攻擊的事件頻頻發生。如何看待這個問題呢？
什麼是51%攻擊
區塊鏈系統中每個節點（通常指一台計算機）的權利是一樣的，任意節點被摧毀都不會影響整個系統的安全，也不會造成資料丟 失。同時，任何乙個節點的賬本資料都是一模一樣的，也就意味著單個節點的資料篡改是沒有任何意義的。因為如果系統發現兩個賬本對不上，它就認為擁有相同賬 本數量相對較多的節點的版本才是真實的資料版本。那些少部分不一致的節點賬本不是真實的，系統會自動捨棄這部分，認為其是被篡改過的。
因此，要想篡改區塊鏈上的資料內容，除非能夠控制整個系統中的大部分節點。也就是通常所說的51%攻擊，才能發動對賬本資料的更改。
當整個系統中的節點數量高達成千上萬個，甚至數十萬個時，篡改資料的可能性就會大大降低。因為，這些節點很可能分布在世界上每乙個角落，理論上說，除非你能控制世界上大多數電腦，否則你沒有機會去篡改區塊鏈上的資料。
這就是區塊鏈系統中的51%攻擊的問題。
簡單地講，51%攻擊指的就是，區塊鏈系統是利用算力競爭達成共識的，那麼一旦系統中有一方掌握足夠的算力（超過51%），就可以使用算力優勢撤銷自己已經發生的付款交易。
過去，51%的攻擊幾乎是不可能存在的。
但是，現在隨著礦池的興起，出現了另外一種51%攻擊的方法：構建出和原來一樣的系統、一樣多的節點（算力），攻擊這個 區塊鏈系統。比如，該系統原來有10000節點，那麼攻擊者部署另外10001個節點，然後加入這個區塊鏈的系統中。由於攻擊者已經獲得了超過51%的控 制權，所以能夠發動攻擊。
51%的攻擊問題不僅僅存在於位元幣網路，它還可以存在於任何一種區塊鏈系統。
以位元幣為例，具體說來，其操作是這樣的：
（1）掌握足夠的算力，無論是控制礦池，還是利用其他計算資源，使自己的算力領先位元幣網路的總算力，領先的幅度越大，成功的可能性越高。
（2）拿到足夠的位元幣作為籌碼，無論是自己挖到的，還是從任何渠道買的。
（3）攻擊者運用手中的算力，從自己對外付款交易之前的區塊開始，重新構造後面的區塊，利用算力優勢與全網賽跑，讓新創 建的區塊長度超過原主分支區塊，成為新的主分支。例如重新構造的區塊鏈的長度為10，但不向網路廣播，在此同時將所有的位元幣在交易市場賣掉，提現，或者 也可以直接賣給某人或某一群人。這筆交易記錄會顯示在正常的區塊鏈中。但由於正常的區塊鏈的長度是9，而重新構造的區塊鏈長度是10，交易結束後攻擊者將 新構建的區塊向網路廣播出去，網路會確認其區塊鏈是正確的。這樣，由於撤銷了所有對外付款交易，等於收回來所有已賣掉的位元幣。但現金已經被攻擊者提取 了，損失的是交易市場。
毫無疑問，如果51%的攻擊經常發生，對位元幣網路是致命的。
雖然現在位元幣全網算力快速增長，但目前只有幾大巨型礦池聯合，才具有發動51%攻擊的實力，普通個人或機構實施此攻擊的可能性越來越小。如果是一些山寨的數字貨幣，遭受51%攻擊的可能性就非常大了。
51%攻擊的可能性
51%的攻擊是需要成本的，這種攻擊所付出的成本取決於系統原來的大小。原來系統節點越多，攻擊者付出的成本越大。由於位元幣是目前最龐大的區塊鏈網路，根據計算，要想對位元幣網路造成51%的攻擊，所付出的成本高達270億美元。
而且攻擊者還面臨著另乙個困境，一旦它成功發動攻擊，就會造成該系統的價值瞬間歸零。也就是說，一旦攻擊者成功篡改賬 本，全網能夠立刻識別出賬本資料不一致，導致所有人都意識到該系統賬本已經是不可靠的賬本，那麼意味著該賬本所記錄的資料變得沒有價值，該系統中代幣也會 變得毫無價值。也就是說，攻擊者將無利可圖。目前，全球主流的交易平台都已經實行了嚴格的實名認證，及時變現也是乙個很大的難題。無利可圖，礦工是不會輕 易發起攻擊的。因此，到目前為止，51%的攻擊也僅僅是乙個理論上會存在的問題，實際從未出現過。
不過，在2023年6月初，4家中國礦池掌控了70%的全網算力：f2pool、位元大陸（bitmain）的螞蟻礦池（antpool）、btcc礦池和幣網礦池（bw.com）。如果這些算力結合到一起，那麼意味著能夠控制位元幣市場。
正如美國康乃爾大學2023年檔案中展示的那樣，乙個相互勾結的少數團體通過隱藏發掘的區塊來故意分叉區塊鏈，這樣會使其他礦工的努力都變成徒勞。儘管這只是一種理論上的可能性，但是2023年ghash.io礦池曾經掌控了50%的全網算力。
因此，51%攻擊仍然是乙個值得關注的問題。
區塊內部的博弈和衝突
在位元幣系統中，有一種「典型的區塊截留攻擊」。
礦池挖礦模式剛出現時，就存在區塊截留攻擊問題了。
它是由礦池的參與者發起的攻擊，發起區塊截留攻擊的礦工只向礦池傳送部分工作量證明，但是如果他們發現了完整的證明，他們將拋棄該證明。因此，礦池還是會向攻擊者發放挖礦收益，但是礦池不能從攻擊者的挖礦算力中受益。這減少了被攻擊礦池的所有參與者的收益。
正常情況下人們不會這樣做，因為這樣也會減少攻擊者自己的收益。但是，倘若乙個礦池裝作為另乙個礦池工作，這種情況是可以發生的。
乙個被攻擊礦池的有效挖礦算力不會被攻擊改變，但是它的收入被更多的礦工（包括攻擊者）分享。
因此，如何設計激勵相容的共識機制，提高系統內非法行為的成本，進而避免區塊鏈的各節點在互動過程中發生博弈與衝突，也是區塊鏈有待解決的問題之一。
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