影響區(qū)塊鏈交易性能的有哪幾個(gè)環(huán)節(jié)？

主要影響區(qū)塊鏈的交易性能包括廣播通信、信息加解密、共識(shí)機(jī)制、交易驗(yàn)證機(jī)制等幾個(gè)環(huán)節(jié)。

廣播通信：

由于區(qū)塊鏈的核心技術(shù)之一就是P2P網(wǎng)絡(luò)，因此P2P網(wǎng)絡(luò)通信的效率是對(duì)性能的影響非常重要。首先，為了能最大程度的改善交易性能，推薦你采用聯(lián)盟鏈而不是公鏈，假如你的應(yīng)用是高頻應(yīng)用，如果運(yùn)行基于比特幣或以太坊的公鏈，那用戶體驗(yàn)會(huì)比較差。由于公鏈必須保持高度的去中心化，節(jié)點(diǎn)軟件必須能夠在標(biāo)準(zhǔn)的消費(fèi)級(jí)電腦上運(yùn)行，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)器的性能和網(wǎng)絡(luò)情況都是千差萬(wàn)別的，導(dǎo)致交易性能形成一個(gè)天然的限制。而對(duì)于聯(lián)盟鏈，我們可以指定節(jié)點(diǎn)機(jī)器的物理配置和節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并盡量以高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，則可以很大程度改善區(qū)塊鏈的交易性能。

信息的加解密：

信息的加解密是區(qū)塊鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要是哈希函數(shù)和非對(duì)稱加密兩部分的算法。哈希函數(shù)目前主要有SHA家族算法、MD5、SCRYPT、RIPEMD、WHIRLPOOL、CUCKOO HASH、HAVAL、Tiger、LYRA2、Equihash、Hashimoto、Dagger、Ethash（以太坊目前Pow機(jī)制下的算法）等多種算法，還有其中算法的串聯(lián)和并聯(lián)使用。由于商業(yè)應(yīng)用一般都不考慮挖礦問(wèn)題和更注重性能問(wèn)題，更推薦大家采用常用的SHA256算法為主。而非對(duì)稱加密部分，主要有非對(duì)稱加密算法包括RSA、DSA、橢圓曲線算法等，區(qū)塊鏈一般使用橢圓曲線算法，包括ECDSA和SCHNORR，還有國(guó)密算法(SM2橢圓曲線公鑰密碼算法、SM3密碼雜湊算法、SM4分組密碼算法)，其中，比特幣使用的簽名算法是ECDSA，而Schnorr簽名的驗(yàn)證速度比ECDSA簽名的快，而且這種簽名體積可以更小，還原生地支持多重簽名。

共識(shí)機(jī)制：

共識(shí)機(jī)制是分布式賬本為了使得所存儲(chǔ)信息的準(zhǔn)確性與一致性設(shè)計(jì)的一套機(jī)制，機(jī)制的設(shè)計(jì)主要由業(yè)務(wù)與性能的需求決定，從PoW到PoS再到DPoS和各種拜占庭容錯(cuò)算法，共識(shí)機(jī)制不斷創(chuàng)新，區(qū)塊鏈平臺(tái)性能也得到大幅提升。在類似DPoS或PBFT的共識(shí)機(jī)制下，區(qū)塊鏈上交易的確認(rèn)很迅速，交易吞吐量也滿足現(xiàn)有的金融交易規(guī)模，部分私鏈性能達(dá)到萬(wàn)筆/秒，能夠滿足絕大多數(shù)業(yè)務(wù)需求。

交易驗(yàn)證：

從交易驗(yàn)證機(jī)制角度出發(fā)，目前有幾種優(yōu)化處理方式：

1.分片處理(sharding)，總體思路是每個(gè)節(jié)點(diǎn)只處理一部分交易，比如一部分賬戶發(fā)起的交易，從而減輕節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)。

2.閃電網(wǎng)絡(luò)（LightningNetwork）和狀態(tài)通道(State Channels)，這兩種策略是保持底層的區(qū)塊鏈協(xié)議不變，盡可能將交易放到鏈外執(zhí)行，通過(guò)改變協(xié)議用法的方式來(lái)解決擴(kuò)展性問(wèn)題。在這種策略下，分布式賬本上只是記錄粗粒度的賬本，而真正細(xì)粒度的雙邊或有限多邊交易明細(xì)，則不作為交易記錄在分布式賬本上。

3.北航鏈設(shè)計(jì)了獨(dú)有的ABC（賬戶區(qū)塊鏈）和TBC（交易區(qū)塊鏈），當(dāng)有新的銀行成立或者原有銀行需要進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，可以設(shè)立ABC來(lái)解決；當(dāng)交易量較大時(shí)，系統(tǒng)可以增加TBC來(lái)增加處理速度，通過(guò)這兩種途徑來(lái)解決可擴(kuò)展性方面的需求。

從比特幣到以太坊，從Ripple到HyperLedger fabric或Corda，通過(guò)共識(shí)算法的創(chuàng)新以及聯(lián)盟鏈的部署使得吞吐量等性能得到大幅的提升，當(dāng)前延時(shí)已能夠控制在秒級(jí)別，吞吐量達(dá)萬(wàn)筆每秒，單節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間需求也能夠進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化與壓縮，性能瓶頸已經(jīng)被逐步突破。