“比特幣在其技術的驗證環節采用的是工作量證明(PoW)，這就不可避免的會出現51%攻擊的風險。”美國普林斯頓大學教授Miles Carlsten表示。

霍夫斯特拉大學的教授Krishnan Pillaipakkamnatt也在郵件里表示，比特幣和其衍生產品，如以太坊的底層數據結構在編碼效率上有很大的缺陷。

比特幣與以太坊被認為是區塊鏈1.0與2.0的代表，他們分別基于工作量證明(PoW)共識算法與權益證明(PoS)共識算法。除了51%攻擊和編碼效率低，這兩種算法還存在著耗費大量計算資源的短板。

為了推動區塊鏈技術的大規模應用，新的算法隨即出現，如企業級區塊鏈操作系統(EOS)所基于的授權權益證明(DPoS)共識算法，以及天空鏈(Skycoin)底層鏈生態系統所基于的信任網絡(Obelisk)共識算法。

去中心化、安全與高效，當新的算法真正實現這幾個關鍵突破，意味著區塊鏈3.0時代正在到來。

區塊鏈1.0與2.0的短板

在回復記者的郵件中，Miles Carlsten教授進一步解釋了“51%攻擊”。他說，當比特幣系統中某一成員或群體由其計算能力決定的工作量達到整體礦池中工作量整體的51%時，該成員就具有比礦池中其他成員更快地延長區塊鏈的能力，甚至偽造新的區塊。

他表示，根據他們的研究，在未來的比特幣礦池中，51%攻擊出現的可能性將大大增加。這是由于比特幣的獎勵機制決定的。比特幣挖礦收益以每四年50%的速率降低，很快比特幣的挖礦收益將低于交易費用。“這使得礦池中采取不同策略的用戶群體增加，挖礦者整體將放棄延長主鏈以獲取穩定收益的策略方向，轉而偏向于更加激進的制造分支私鏈策略。”

若該預測實現，那么私鏈將耗費礦池中大量的算力，從而也使得偽造私鏈代替主鏈的算力成本降低。

此外，據報道，目前比特幣挖礦市場基本被三大礦池所主導，出現51%攻擊的風險在這種寡頭壟斷的格局中也大大增加。

解決51%攻擊風險而出現的權益證明(PoS)算法，同樣難以避免走向中心化的趨勢：依據權益結余來選擇，會導致利益占優者的權力更大，有可能支配記賬權。

這兩種算法最為人所詬病，也是最明顯的一個弊端是耗費了巨大的計算資源。無論是工作量證明還是權益證明，都需要大量的計算能力進行“挖礦”，其背后是巨大的電力耗費。

據Digiconomist統計，比特幣近年來年均挖礦與交易耗電量超過了30太瓦時，以太幣超過了14太瓦時。比特幣2017年的耗電量超過了159個國家的年均用電量。

Obelisk算法另辟蹊徑

除了前述的弊端，Krishnan Pillaipakkamnatt教授提及的“底層數據結構在編碼效率上有很大的缺陷”，讓區塊鏈技術很難在其基礎上進行大規模應用。

“以比特幣的轉賬交易為例，在比特幣錢包之間進行的比特幣轉賬操作一般完成時間需要10分鐘以上，有時可能延長至數小時，無法滿足一些需要及時到賬的交易需求。”Krishnan Pillaipakkamnatt教授介紹道。

在此背景下，授權權益證明(DPoS)共識算法和信任網絡(Obelisk)共識算法應運而生。

授權權益證明(DPoS)類似于政治制度中的代議制，以多中心化的形式，實現了整體網絡的安全與效率，其每秒可實現上千筆交易，出塊最低1.5秒確認。

資料顯示，由比特幣與以太坊團隊的早期成員離開后推出的信任網絡(Obelisk)共識算法則另辟蹊徑，其簡化了拜占庭將軍問題的信息傳播模式，創造了公共廣播頻道——只讓相互信任的節點參與共識確認，有點類似微信的朋友圈，去中心化方面比授權權益證明(DPoS)更為徹底。同時，因共識確認效率得到了保障，其交易速度每秒可超過3000筆。

在安全方面，Obelisk算法可以自動識別且切斷違規、具有攻擊性的節點連接，并且通過信任傳遞、黑名單傳遞等機制，能夠防止大規模惡意節點的協同攻擊。

授權權益證明(DPoS)和信任網絡(Obelisk)算法讓區塊鏈技術大規模應用成為了可能，業界普遍認為，公鏈算法實現突破意味著區塊鏈進入了“3.0時代”，將推動聯盟鏈與私鏈快速擴張，深度改造金融、物流、政務、版權、商品溯源等領域。信任網絡(Obelisk)算法所支撐的天空鏈(Skycoin)底層鏈生態已經吸引全球30多個團隊入駐，所開發的項目覆蓋了流媒體、視頻、能源、農業等多個行業。

隨著區塊鏈技術越來越廣泛地被應用，相信其底層算法還將繼續演進。