中国NSDI区块链论文破解“不可能三角”

火车站售票大厅只有一个售票窗口，所有人都要排队等候，这使得售票速度极慢，限制了单位时间内售票数量。类似的瓶颈也存在于早期的区块链，由于“不可能三角”制约，早期区块链网络通常是单链形式，为了兼顾安全性与去中心化，性能方面会牺牲，区块链技术在处理任务时就像是只有一个窗口卖票，亟待提升性能。

针对这个问题，中科院计算所博士、创新工场人工智能研究院副院长王嘉平等人提出了高性能区块链系统Monoxide模型。该模型在尽量不引入额外的实体和机制的前提下，可同时满足安全、高性能和去中心化的三角特性，使得区块链横向扩展1000倍以上，从而使数据吞吐量提升1000倍以上。与此相关的论文发表在2019年NSDI（网络系统设计与实现）国际会议上。

Monoxide模型打破了区块链技术的“不可能三角”瓶颈。首先，采取多链取代单链；其次，让多链系统协同发挥作用。共识组是由多个同质、完全一致、完全平等的、逻辑上尽量隔离的独立共识系统的实例所构成。由于共识组之间完全并行、异步，即使个别共识组发生拥塞，也不会干扰其他共识组的数据吞吐和产出新数据块。这使得去往不同目的地的人都可以直接买票，不同窗口售票员会在后台协同发挥作用，使单位时间内卖出的车票数量最大化。区块链的数据吞吐量和容量将有大幅提升，即单位时间每个窗口卖出的票数与单位时间售票大厅容纳的人数明显增加。

为了验证Monoxide模型的可行性，王嘉平等人在由4.8万个全球节点组成的真实环境中进行了测试。实验证明，Monoxide模型可以将一个现有的单链共识算法，横向扩展1000倍以上，从而使数据吞吐量提升1000倍以上，同时也将全网计算能力（CPU）提升2000倍以上。理论上，横向扩展的倍数上限甚至能够达到10万量级。

中科院计算所博士王嘉平等人的论文入选2019年NSDI国际会议，这是该会议今年录取的唯一一篇与区块链相关的论文，也是中国在区块链领域入选该会议的首篇文章。Monoxide将上线测试网络，赋能金融支付、医疗卫生、智慧城市等实际场景。创新工场将与中科院计算所展开更深入的技术和产业合作，促进区块链技术更好地落地应用。