区块链技术实用化的逻辑悖论和实操难题

区块链技术实用化的逻辑悖论和实操难题

张文广

（身份证号码:332621197103166957）

摘要：在区块链的现实社会化应用中，当数据可以自主、自由上链，链路无限扩张时， 都会面临垃圾数据和存储开销的矛盾；面临垃圾数据和链路堵塞之间的矛盾；面临数据防伪、全网广播和信息保密之间的矛盾和悖论；面临垃圾数据、失效数据湮灭还是永生的矛盾；面临垃圾数据清除和信息不可否认性、不可篡改性之间的悖论。

关键词：区块链；去中心化；全网广播；全节点记账；垃圾数据；存储开销；链路堵塞；数据湮灭；信息保密；数据关联；逻辑悖论

中图分类号：TP393 

引 言

区块链理论建立在一种去中心化或弱中心化的模型基础之上，各节点充分发挥自身的 算力按设定的规则展开竞算，以共识机制采纳最长链，自动丢弃竞算失败数据链和过往数 据链；并以全网广播来解决有效链数据的不可否认性，以全节点共同记账来解决有效链路 数据的不可篡改性，进一步以头尾相接的数据区块来解决数据连续性和区块间的关联性问 题，从而在整体上解决数据真实性和数据防伪问题。区块链技术在比特币、以太币等虚拟 货币模型上获得了阶段性成功。当下也有不少商业机构自称已将区块链技术应用于产品防 伪、电子合同管理和数据防伪等现实社会化应用领域。但从现实情况来看，区块链应用恐 怕只能停留在比特币、以太坊等乌托邦式的理想模型层面。区块链技术在与现实社会化应 用结合时，会产生很多难以自洽的逻辑悖论和实操难题。

本文所述现实社会化应用是指现有社会生活中的各种实际运行的经济或非经济管理 模式，以区别于纯粹的、纯虚拟模型环境下的比特币、以太币等虚拟货币类应用。现实社 会化应用除前述的产品防伪、电子合同管理和数据防伪之外，还包括政务、专利、法律、 医疗、文化、运输、制造、供应链等领域的管理应用。在比特币、以太坊等模型中，每一 条上链信息和在先的所有数据区块都具有不可分离的关联特性，且全网等价。但在现实社 会化应用中，几乎所有的上链信息都是有限独立的，和链上在先的绝大部分信息是不关联 的，且在价值特性上又具有特定指向性。正是这些区别特征，使得区块链在实际应用的有 效性上和虚拟货币类应用具有天壤之别。

区块链设定的全网共识机制是刚性的，这种原则又因为比特币、以太币等虚拟货币的 标准性和全网等价性得以强化。但现实社会化应用中，因为利益关联不同，在大多数情况 下，是数据相关方之间取得的，还不一定能够完全一致的弱相互共识，几乎不可能取得一 致的全网共识。比如，在产品防伪应用中，利益只与生产方和消费方形成共识，而和非交 易方构不成，也没必要构成共识。

共识机制，用现实社会来对应的话，就是价值观一致。无政府主义的乌托邦社会，就是一群价值观高度一致的人自动聚集而成的自治群体。但现实社会总是残酷而多样的，连 找到两个价值观高度一致的人都很困难，何况要形成一个具有完全独立社会化运转的无政 府主义社会环境。因此，乌托邦社会只能停留于模型层面，而无法满足于实操层面。区块 链亦然。

下面，我们以社会化应用管理逻辑为出发点，分别从数据管理、数据存储、垃圾数据、链路堵塞、数据保密、数据伪造以及链上链下关系等因素一一展开分析。

1.自主上链错误数据、垃圾数据和去中心化、全网广播、不可否认性之间的矛盾和悖 论

根据中本聪在比特币白皮书《比特币：一种点对的电子现金系统》的设定，整合每十

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分钟的交易数据，各节点按既定的共识规则，通过竞算产生一条新的有效数据链，并以全 网广播的形式“坐实”了该数据或信息事件的真实性，从而确保该数据或信息事件不可否 认。在比特币、以太坊等应用中，这是一条很好的基本原则。也就是说，数据不会由任一 节点随意产生，而是所有节点遵从同一套规则竞算而生，并有价值归属；其次，由于比特 币、以太币等虚拟货币本身的价值特性，任意节点都不会随意触发一个信息事件（丢弃或 转让虚拟货币），哪怕触发，必有捡拾人或接收人。因此，在比特币应用模型中，不存在 形成大量垃圾数据的情形；比特币新的有效链一经确认，竞算失败的数据链就自动丢弃，不再保存，也就不存在撤回数据或清除数据的问题。但如果将区块链应用于现实数据管理 中，则情况会完全不同。

在产品防伪、电子合同管理或数据防伪等现实社会化应用中，数据应当是由节点掌控者自主且自由上链的——若不自主且自由，则失去产品防伪和数据防伪的初始目的；既然 数据上链是自主的，就一定会存在上链错误数据或无用数据的情况，随之就产生了垃圾数 据。在这种情况下，要不要清除或撤回垃圾数据？但是，清除或撤回垃圾数据是和区块链 的不可否认性原则相悖的。退一步讲，如果允许清除或撤回数据，则又需要有相关机构来 判定垃圾数据，也就是说需要一个管理者。这又和区块链的去中心化初心相违背。垃圾数 据若不能清除也不能撤回，则必然累积，累积又必然造成链路堵塞。

总之，垃圾数据清除或不清除，都是一个问题。这是区块链现实社会化应用的第一个

逻辑悖论。

2.存储空间有限性和全节点记账、不可篡改性之间的矛盾和悖论

在比特币模型中，当竞算胜出的数据链经确认后，就以全节点共同记账的形式确保了这些数据或交易信息的不可篡改性。比特币的总数据量非常小，中本聪在比特币白皮书中 设定：“通过节点竞算产生一条新的有效数据链后，就可以丢弃该交易之前的数据，以回 收硬盘空间”。“不含交易信息的区块头大小仅为80字节，按设定区块生成速度10分钟 一个计算，一年生产的数据量也只有4.2MB。因此，即使将全部的区块头存储于内存之中 都不是问题”。但如果将区块链应用于现实社会化应用中，情况又会完全不同，但全节点 记账模式将带来巨大的存储压力，会面临无法解决的困境。

首先，在产品防伪、电子合同管理和数据防伪等现实社会化应用的数据并不总是标准的、小数据量的。多数情况下，恰恰是内容散乱的，且往往是大数据量的。其总存储空间需求会非常庞大，那么，这种存储开销由谁来承担？

其次，在现实社会化应用中，比如产品防伪领域，上链数据从业务指向来看，更多是特定方指向有限对象的。也就是说，该数据和链路上绝大多数的其他节点是没有直接利益   关联的。对于无利益关联的节点来讲，这些数据就是“垃圾”数据。但是，出于维护全链   去中心化原则前提下的稳定运行环境，这些占绝大多数的无关节点又不得不为这些“垃圾” 数据支出存储空间，以全网共同记账的手段来达到信息不可篡改的原则性目的。当并行数   据和并行信息事件大量出现时（对成熟链路来讲，这是常态），存储开销是海量的。在这   种情况下，难道每个节点都各自配置海量的存储空间来存储这些和自己无直接利益关联的   “垃圾”数据！？这种模式在经济是极度不划算的：绝大多数节点都要为自己区区的MB   级别的数据量，却要为别人重复配置海量存储空间。打个比方来说，就好比每个节点要建   一个10000平方的仓库保存自己只占地1平方的货物，其余99.99%空间都是为他人免费   使用。而且全网每个节点都要以此模式重复建设！区块链应用越充分，这个矛盾就越突出。

第三，根据区块链的基本原则，链路将是无限扩张的。链路系统的无限膨胀和数据存储空间的有限性矛盾必将突显。宇宙可以无限膨胀，是因为宇宙之外的虚空是无限的。数

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据的无限膨胀则需要相应无限的存储空间来匹配它。而存储空间资源总是有限的、稀缺的，是有代价的。

链路无限扩张条件下的全节点记账模式和各节点的有限存储容量之间必然爆发不可调和的现实矛盾。这是区块链现实社会化应用的第二个矛盾和逻辑悖论。

3.失效数据湮灭还是永生的悖论

根据比特币规则，竞算胜出并经确认的有效数据往前可以追溯到创世块，往后则又无限延续。链上数据和区块链本身虽不同生，但会同存同灭。而对于产品防伪来讲，其数据 是有生命周期的。比如一件产品，从生产和产品数据上链开始，到产品被终端消耗后，大 多数情况下，该产品关联的上链数据就已经完成了其使命，按理也应当随之湮灭。否则，必然会有大量过时失效数据的积存。那么这又会带来和前面同样的问题：首先，要不要确 认失效数据？谁来确认失效数据？如果要确认，则又和去中心化原则相悖。失效数据确认 后要不要清除？清除的话，又和不可否认性、不可篡改性原则相悖？如果不确认不清除的 话，这些永生的失效数据就像癌细胞一样将无限膨胀，其对存储资源的无价值占用也将是 持续而永久的。那么，区块链系统终将会被这种海量的失效数据所压垮。总不能为每一件 产品建一条专用链，从而让其同生同灭吧？

根据区块链基本原则，上链数据都是链头链尾相衔接的，后面的区块有赖于前面区块而存在。而如前所述，现实应用中，数据永生显然是不切实际的。那么，当不得不从上游 链段抽取掉失效数据或垃圾数据后，这个数据链路就失去了原始区块链的本真意义了。

相对而言，在以比特币为代表的虚拟货币模型中，其货币数总量是有限的，后续上链数据都围绕着有限货币量的流转而产生，其总数据量也不是十分庞大。因此，到目前为止，这些虚拟币模型在其自身设定的环境条件下还是运行良好。但如果以区块链技术为基础的 虚拟货币真的进行全面社会化流通的话（暂不考虑主权信用背书等否定性条件），则当时 间跨度足够长、交易数据足够海量的时候，虚拟货币模型终将也会陷入数据湮灭还是永生 的矛盾困境中。

失效数据若让其湮灭，则和不可篡改性原则相悖；失效数据若永生，则链路系统将无限膨胀，失去其实用性。这是区块链实用化的第三个矛盾和逻辑悖论。

4.全网广播、全节点记账和保密性之间的矛盾和悖论

比特币、以太币等虚拟货币，面对全网所有节点或所有人都是等价的标准信息包，除 交易人匿名外，其交易节点、交易时间和交易数量也都是公开透明的，其交易信息事件等 同于交易信息内容，因此不存在保密性问题。而对现实社会化应用来讲，保密性却具有十 分重要的意义。

以所谓电子合同区块链防伪为例，合同内容对合同关联方和全网其他人是不等价的、

非标准的。正常来说，合同内容是要对全网保密的，是不公知的。也就是说，电子合同上  链，对全网广播的应该是电子合同的签约事件而非电子合同的协议内容。那么，当日后出  现争议需要公证时，全网可以证明甲乙双方在某年某月某日某时签订过电子合同这件事情，但无法证明他们究竟签订了什么内容，否则就无法保密。但现实情况是，当争议出现时，签订合同这个事件不见得重要，签订了什么内容才是关键。若合同文本保存于本地，单纯  以合同文本的哈希值上链也许可以解决这个问题。但当链路数据无限膨胀时，这又必然会  带来巨大的数据管理、数据溯源、数据匹配及认证等管理难题。

当下在运行的一些所谓信息数据存储区块链只有少数几个存储节点，且用户数据上传的节点往往是单一的中心化节点，其他节点进行同步备份而已。因此，这种模式本质上是 分布式存储系统，最多算是一种参考区块链思想的类区块链技术。

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这就是全网广播和保密之间的矛盾，是区块链现实社会化应用的第四个逻辑悖论。

5.区块链产品防伪模式中，信息源的真伪识别难题

区块链产品防伪，基于去中心化或弱中心化原则，其防伪规则是单方声明模式。产品 防伪信息上链后，信息源的辨析与鉴别也是极度弱化的。那么谁来规范源头信息上链？又 由谁来确保上链信息源是可靠的、上链信息是真实的？这种单方声明模式，反而给伪造者 大开方便之门，虚假信息将大行其道。换句话说，在产品防伪领域，区块链信任链是一条 开放链，不能形成闭环。要么不知道信息源头在哪里，要么无法判断信息源的真假。

相比较而言，比特币就不存在这一问题。如前所述，比特币是所有节点遵从同一套规则竞算而生，因此不存在信息源真假问题；其次，比特币全网等价，并有价值归属。单方 面声明价值归属，不影响他人利益，其信息源也无所谓真假问题——至于链下多发的比特 币欺骗信息，那是另一层面的事，和区块链模式本身没有关系。而比特币交易信息的全网 广播，由于规则透明、价值公知、交易信息包标准化，因此，也无需担心信息源真假问题。

再以现有实际应用作为比较：现实中的第三方公证防伪模式，则可以建立完整的信任链闭环。通过事先资质登记的、可信的第三方担保模式来解决信息源和信息本身的真实问 题。由相关政府部门等强制力量通过资质核准来解决第三方担保人的可靠性问题。这种模 式虽然不是万能，但相对靠谱。而且对用户来讲，其可靠度大体也可事先自行评估。很显 然，这是一种强中心化模式。

在现实的第三方认证模式的信任链模式中，基于永续稳定经营的目的，认证机构对自身的信用会非常珍惜，因此会自然构建出相对稳定的多方依存关系。但区块链模式，则完 全基于对纯技术模型的信任。如果技术模型出现哪怕一丁点无法自洽的漏洞，则信任也随 之崩塌。

6.区块链产品防伪模式中，链上数据和链下产品的绑定难题

在所谓区块链产品防伪应用中，产品信息数据可以上链，而实体产品则只能链下流转。那么，在实际应用中，就会面临怎么解决链上数据和链下产品的绑定问题。本文作者曾参 加一个区块链产品防伪论坛，某教授以茶叶为例来说明区块防伪模式的实际应用。其基本 模式是，从茶园用地开始到茶叶发送到用户手中为止，构成完整的茶叶信息数据链。在源 头处，生产方将土地使用权证和茶叶产品等资料完整上链，并将茶叶流转过程的每个环节 资料也上链，以实现其信息的可溯源性——事实上也仅能实现可溯源性，而无法实现防伪 功能。本文作者当场向教授请教：如何确保上链土地使用权证的真实性？如何解决链上信 息和茶叶本身的关联性？如何防止茶叶流转过程中被人调包？若被调包时如何能及时发 现？教授顾左右而言他，没有给出解决方案。

在产品防伪领域，本文作者首创了动态数字认证防伪理论，其理论基础是：在产品消费端和生产端构成即时的信息交互闭环是可靠数字防伪模式的必要条件。而在产品端必须 设置和产品不可无损分割且不可复制的加密信息载体以解决链上数据和链下产品的绑定 难题。而在所谓区块链防伪模式中，信息始终处于单向线性链条状态，构不成闭环，因此，必然存在漏洞。现在有一些打着区块链应用旗号的，实际上只不过是传统的分布式计算或 分布式储存技术而已，并不是真正意义上的区块链技术。

在《区块链革命：比特币底层技术如何改变货币、商业和世界》一书中，也涉及土地所有权证的区块链应用，作者介绍了著名的秘鲁经济学家赫尔南多·德·索托的观点：“区 块链的中心思想是商品的所有权可以被交易——不管它们是金融、实体或智力资产。其目 标不仅仅是记录这个地块，还记录所涉及的所有权，这样权利的所有人就不能被侵犯了”。 “……。在这个新的范式里，权利的保护并不是通过枪械来实现的——而是通过技术”。 “这是一项去中心化的技术，其中没有中心化的机构去控制它，每一个人都知道其中在发

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生的事情，它里面的记录会被永久保存起来”。这种观点和认知非常不靠谱！所有权确认 只是实物资产所有权的保护的第一步。除了互认之外，最重要

的是得到政府的承认和保护 ——否则，人人都对同一物产发一个所有权声明，又该以谁的为准呢？如果政府都不承认，也不保护了，你光在数据链上证明你曾经拥有某种产权又有什么用呢？如果社会处于无政 府状态，枪械是当然足以改变土地的实际控制权的。

7.关于知识产权的区块链确权和保护

知识产权的价值和其体现形式是分离的，因此，当产权人全网广播某项发明时，怎么来确认其专利三性？专利三性确认后又怎么来保护其专利权的实施？而比特币的价值和 体现形式是一体的，因此不存在这个问题。知识类内容的区块链确权：链上发布一篇文章，其版权得以确认。这个事情当下互联网照样能实现，区块链唯一的优势是当文章被转发或 盗发时，查找源头比互联网可能要便利些。但是，如果没有权威机构审核，一来垃圾文章 终将填满有限的区块链节点空间；二来，似乎照样无法解决其他人的抄袭问题。

结语

综上所述，区块链技术思想本质上是无政府主义的乌托邦理想模型，针对少量纯虚拟的模型应用领域，在一定程度上有效，但在现实社会生活中，其实际可操作性还有待观察。 如果上述这些矛盾和悖论不能得以解决，区块链技术就无法可靠地在现实社会化应用中落 地。

参考文献：

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[10] 全面认识区块链：公有链vs私有链[EB/OL]，2016.08.09， http://www.weiyangx.com/199778.html.

作者简介:张文广，男，汉族，出生于1971年3月，浙江省临海市人(现居金华)，毕业于北京化工大学，主修材料专业，辅修计算机软件开发，大学本科学历，高级工程师，研究方向:互联网和材料。

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