在一个夏日的下午，我（wǒ）们（men）两（liǎng）人坐在咖啡馆里海阔（kuò）天空地（dì）讨论区（qū）块链技术。我们发现（xiàn）讨论的焦点就在于区（qū）块链的效（xiào）率（lǜ）。这（zhè）种对于效率的考量（liàng），主要（yào）是与现有（yǒu）基（jī）于中心化（huà）云计算模式构（gòu）建的（de）标准（zhǔn）互联网架构进行对比（bǐ）。进一步深入下去，我们觉得这是一种（zhǒng）去伪存真的（de）过程，会影响到未来区块链（liàn）和数字（zì）资产技术应用落（luò）地的发展（zhǎn）。

与（yǔ）区块链行业火热不同的是，作（zuò）为一个普（pǔ）通的用户（hù），似乎除了比（bǐ）特币、以太坊钱（qián）包之外，依然用不到（dào）什么（me）真正（zhèng）基于区（qū）块链的产品。为此（cǐ），区块链为普通用户到底能带来什么？这（zhè）是值得我们所有人去深刻反思的。也许，我们未（wèi）必需（xū）要（yào）用传统互联网产品的标准去（qù）要求这些（xiē）分布式新技术（shù）。然而，面向未来可能出现的各种（zhǒng）技术融合的可能，与传统（tǒng）方（fāng）法和技术的对比，有利于我们梳理清楚这（zhè）些新兴技（jì）术（shù）的性（xìng）能特点与发展趋（qū）势，进而实现“区块链的可（kě）信与效率”二（èr）者兼顾。

1. 问题与（yǔ）挑战

1.1 区（qū）块（kuài）链技术（shù）真的有效（xiào）率吗？

区块链是（shì）一（yī）种区（qū）别于传统集中化分布式计算构架的技术（shù）。该技术（shù）反其（qí）道而行之，采用了（le）点对点的网络通讯（xùn）模式，通过冗余的区块链数（shù）据存储模式和共（gòng）识计算过程，去除了（le）物理上（shàng）的中心化。这种技术确实带来了焕然一新的网络结构模（mó）式，

但是，另一方面，区块链的架（jià）构模式，让人（rén）们对其实际（jì）应用中的效率（lǜ）产生了疑问： 区块链（liàn）的存储和计算，会（huì）有多个节点来做重（chóng）复的存储和计算，会不会效率较低并（bìng）且费用昂贵？特别是与中心化分（fèn）布式计算（suàn）技（jì）术（shù）比较，可以看（kàn）到，去中心（xīn）化的（de）方案千好万好，最不好的一点就是：不经济和（hé）低效。目前，在以（yǐ）太坊（fāng）及之后的一些（xiē）区块链里（lǐ），秒级（jí）成交已经成（chéng）为（wéi）了宣传点之一。为此（cǐ）我们就具体（tǐ）的情况从（cóng）网络（luò），账本存储（chǔ），共（gòng）识算（suàn）法（fǎ），智能合约等效率维度进行对比，提出（chū）挑（tiāo）战，引（yǐn）发（fā）思考（kǎo），从（cóng）而与业界同仁一起去追（zhuī）寻（xún）更好的答案。

为了便于进行实际（jì）的横向对比，我（wǒ）们取2018年8月15日的主流区块链（liàn）运行数据做（zuò）一（yī）个比较。在下文中，我们选取了目（mù）前（qián）区块（kuài）链中最主流的比特币（btc）和以太坊（fāng）（ETH），有较长历史（shǐ）的莱特币（bì）（LTC），以及新近得（dé）到普遍（biàn）关注的加密币种达世币（DASH）等4个区块链公链（liàn）项目，进行了专门（mén）的（de）比（bǐ）较（jiào）。

1.1.1 典型区块链的计（jì）算效率

2018年8月15日这一（yī）天，这四（sì）种（zhǒng）公链基本的算力相关数据如下表所示。

该（gāi）表中，“H/s”表示每秒（miǎo）钟hash函（hán）数（shù）的（de）计算（suàn）次数，前缀（zhuì）“T”表示10的9次方（即10亿），“P”表示10的12次方（即1万亿（yì）），”E“表示（shì）10的15次方（即1千万亿（yì））。所（suǒ）以，基（jī）本看到为了维持整个公链的共识计算（suàn）效果，各个公链的计算都是非（fēi）常惊人。

接下来，我们将以以太（tài）坊为例，仔细分析（xī）一下（xià）以上（shàng）算力是否经济，效率（lǜ）如何：

（1）以太坊的共识计（jì）算（suàn），每年（nián）耗电（diàn）48亿元

由于各种公链往往采用各（gè）自不同的（de）共（gòng）识计算方法，进而会采用不同的hash计算方法，表面上（shàng）难以直接横向比较（jiào）各个公链的计算效率。所以（yǐ），有一个变（biàn）通的（de）方法是估算在同一类（lèi）硬件中的执行效率，从而有直（zhí）观的（de）对比（bǐ）。例如，以ETH为（wéi）例（lì），我们可（kě）以假设全网（wǎng）采用了（le）较（jiào）为优（yōu）化的AMD 580系列显卡。以此为基准，我们可以进行一个大概的估算。由各个数据（jù）来源（yuán）报告（gào）所知（zhī），该显（xiǎn）卡的（de）实际计（jì）算能力为30 MH/s，即每秒钟计算“Ethash”的hash函数约3千万次，实际消耗功（gōng）率（lǜ）为（wéi） 0.135 KW/h（即用电（diàn）单位”度（dù）”）。为此，简单可以（yǐ）估算出ETH全网约需要8,100,000张显卡。而主流的（de）ETH矿机为8块显卡的（de）配置，所以估（gū）计需要约 1,000,000台（tái）的以太坊显卡矿机。进一步估计（jì）出，ETH公链的小时耗（hào）电数为，1,093,500 KW/h，而每天（即24小时）需要耗（hào）电 26,244,000 KW/h，来维持全网（wǎng）的运行。大致（zhì）按照每度电0.5元的（de）费（fèi）用核算，每天需要（yào）的电费成本估算为（wéi）13,122,000元，即（jí）每天千万元级别以上的成本。而一整年更将耗（hào）资47.9亿元之巨（jù）。从中可以看出，要维持（chí）区块（kuài）链的公链（liàn）系统———这种去（qù）中心化（huà）公共设施的计算，能源消（xiāo）耗（hào）惊人。

（2）以太（tài）坊的硬件（jiàn）设备投入与（yǔ）维（wéi）护，每年硬件设备成本131亿元

从公链系（xì）统（tǒng）所需投入的设备成本考虑，目（mù）前以太（tài）坊主流显（xiǎn）卡矿机，包含8块显卡（kǎ），其（qí）成本大约为2.5万元。那么，据（jù）此估算总共的网络需要250亿元的设（shè）备投入。按照三年折旧（jiù）来换算，估（gū）计（jì）为83亿元的每年费用。如果不考虑（lǜ）网络带宽成本，加上（shàng）维护费用则进一步可以推算，一年（nián）的以（yǐ）太坊公链系统设备成本在131亿元。因此可知，目前公链的设备投入与维护（hù）成本非常高。

（3）交（jiāo）易（yì）成本：以太（tài）坊VS中心化方案=52:0.000013

交易费用上，以太坊的交易成本也远远高于（yú）中心化解（jiě）决方案。据 https://etherscan.io/ 数据统计，从2017年9月1日至2018年9月1日（rì），总（zǒng）共（gòng）发生了约（yuē）2.5亿笔（bǐ）交（jiāo）易。所以根据（jù）上述年（nián）度成本折算，则平（píng）均每笔交（jiāo）易的成本在52元。与目前（qián）银行转账的费用相（xiàng）比（bǐ），没有任何优（yōu）势。就国内银行的普遍情况（kuàng）看，各行的（de）柜台（tái）转账，普遍按照汇款金额（é）的（de）0.5%至1%收取手续费，50元封顶。而网银（yín）和（hé）手机转账是免费的。因而，除非（fēi）是（shì）高于5000元（yuán）以上（shàng）的大额（é）度转账，用（yòng）区块链进（jìn）行小额度转账有点（diǎn）的得不偿失（shī）。当然，在某些特殊情（qíng）况下，例如跨境跨（kuà）行的数（shù）字货币转账，由于不需（xū）要跨各国（guó）银行系统进行复杂的（de）兑换（huàn）和结（jié）算，区块链方案的成本和转账（zhàng）时间会（huì）优于（yú）传（chuán）统（tǒng）方案。

另一（yī）方（fāng）面，以全（quán）年2.5亿笔的交易量推算，以太（tài）坊网络（luò）平均（jun1）每秒钟约执行8笔左右的交易，即8TPS。在基（jī）于（yú）工作量证明的去中（zhōng）心化（huà）方案中（zhōng），近百万台矿机仅是在为了获得记账权，就消耗（hào）了大（dà）量（liàng）的（de）电力，并没有对记账（zhàng）本身带来（lái）多大帮（bāng）助。而上（shàng）万台（tái）全帐节点也是在（zài）任一时刻，只有一个节点（diǎn）在（zài）记账。对比传统的中心化解决方（fāng）案，要达到10TPS左右的交易量，用一台中（zhōng）等性能的服务器即可做到，其成本约为每年1万（wàn）元。最后换（huàn）算成交（jiāo）易（yì）成（chéng）本，仅为0.000013元，这（zhè）是值得深思的数字。

（4）转账费（fèi）用：以太坊VS中（zhōng）心化方（fāng）案（àn）=0.6:免费

与此相关的是，矿工费（fèi）太（tài）贵。如果你（nǐ）要让一（yī）笔（bǐ）以太坊交易成立，是（shì）需要花费一定的矿（kuàng）工费的。所（suǒ）谓矿工（gōng）费，对于以太坊公链来说（shuō），就是指交易（yì）发（fā）起者（zhě）需要（yào）燃烧（shāo）一（yī）定的燃（rán）料Gas，但是Gas的费用是用以太（tài）坊结算（suàn），用（yòng）于奖励（lì）那些主动传播这笔交易的人。而如果你想要在以太坊上（shàng）实现“秒级信息传递”，高额的（de）矿工费自然是少（shǎo）不了的。例（lì）如，据最近区块链浏览器应用 https://etherscan.io/txs中的数据，每笔普（pǔ）通速率的以（yǐ）太坊公链交易矿工（gōng）费大（dà）约在（zài）0.0005ETH左（zuǒ）右。按照目前1个ETH兑（duì）换约1200元（yuán）（2018年9月初（chū）的价格）换（huàn）算，即0.6元左右。所以与目前银行转账的费率（lǜ）相比，并没（méi）有太大的优势。因为大多数（shù）小额的银行（háng）转账（zhàng）是免费的。如果想做到（dào）高速（sù）转账，每笔（bǐ）会（huì）上（shàng）涨（zhǎng）到0.003ETH左右，即3.6元左右，甚至（zhì）更高。

幸运的是，目（mù）前以太坊等数字货币价格（gé）在（zài）历史的低位，所（suǒ）以（yǐ）转（zhuǎn）账（zhàng）费率相对便宜。但在（zài）牛市行情下，交易（yì）火爆时，以（yǐ）太坊的（de）交易（yì）费率（lǜ）也会（huì）水涨船高。例如，2018年初以太坊曾上涨到1个ETH兑换约10000元左右。那（nà）么在那（nà）时，以（yǐ）人（rén）民币作为结（jié）算单位，交易费率是现在费率的（de）10倍，远（yuǎn）远高于目前中心化的（de）解决方案。

（5）全网有（yǒu）效记账计算能力仅（jǐn）相当于单机（jī）全帐节点

以太坊全网庞大的硬件设备（每年（nián）131亿元）支持的巨大算力（244TH/s）和巨（jù）大的电力消耗（每（měi）年（nián）48亿元）仅仅是为了达成POW共识（shí），获（huò）取记账权，全网（wǎng）有效计（jì）算（suàn）能力（其有效记（jì）账算力）仅相（xiàng）当于单机全帐节点（一台（tái）普通的服务器）。