區(qū)塊鏈鏈外之上的第二層解決方案能否解決區(qū)塊鏈的可伸縮性問題

目前的加密貨幣還處于初級階段，沒有任何意義上的規(guī)模采用。區(qū)塊鏈技術(shù)的可伸縮性是主流采用的一個(gè)關(guān)鍵障礙，它涉及事務(wù)總量和處理事務(wù)獨(dú)立參與者的數(shù)量。在考慮到安全和分散的挑戰(zhàn)時(shí)，這一點(diǎn)尤其值得深思。

Visa以最快的速度處理大約24000筆交易（TPS），但是，像比特幣和以太坊這樣的領(lǐng)軍企業(yè)的交易額遠(yuǎn)低于這一數(shù)字。 許多其他項(xiàng)目聲稱全球規(guī)模的TPS - 例如EOS或Zilliqa--但這些大多是未經(jīng)測試的聲明。

目前已經(jīng)提出了許多縮放的方法，無論是第一層的“鏈上”解決方案還是在區(qū)塊鏈“鏈外”之上構(gòu)建的第二層解決方案。但對于如何最好地部署可伸縮性度量，有許多不同的觀點(diǎn)，而這些對話最終都被項(xiàng)目技術(shù)復(fù)雜性或部落關(guān)系所籠罩。

第一層vs第二層

隨著閃電、等離子體、Raiden 和 Sprites等第二層解決方案的不斷發(fā)展，第一層解決方案繼續(xù)在區(qū)塊鏈的進(jìn)化中扮演著重要的角色。

正如倫敦國王學(xué)院（King’s College London）助理教授、英國首個(gè)加密貨幣博士帕特里克?麥考利（Patrick McCorry）所言：“區(qū)塊鏈（和一個(gè)中央操作符一起使用）為各方提供了一種美麗的方式，來證明中央操作符沒有作弊?！蔽以O(shè)想了許多區(qū)塊鏈鏈，希望它們是從流行的區(qū)塊鏈中引導(dǎo)出來的。我相信第二層，但是沒有第一層就不行。

未來可能不會壟斷吃的局面，相反區(qū)塊鏈將采用各種互補(bǔ)的補(bǔ)丁來大規(guī)模執(zhí)行。但是現(xiàn)在區(qū)塊鏈中有太多的活動，所以我們有可能超越我們自己，超越第一層。

第一層解決方案在未來將扮演什么角色？在麥考利看來，“閃電、等離子體、Raiden 和 Sprites等第二層協(xié)議應(yīng)該被視為‘樂觀協(xié)議’?！比绻總€(gè)人都進(jìn)行合作，那么所有事情都可以在相關(guān)方之間本地執(zhí)行，而不是所有事務(wù)都需要發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。

“第二層最終受到第一層可伸縮性的限制——因此兩者并行解決至關(guān)重要。這份聲明中所暗示的樂觀取決于每個(gè)人是否合作，麥考利承認(rèn)，事實(shí)可能并非如此?！叭欢?，如果一方不合作，那么在第二層解決方案（即支付、游戲等）中執(zhí)行的應(yīng)用程序必須回到區(qū)塊鏈。因此，第二層最終受到第一層可伸縮性的限制——因此，兩者并行解決至關(guān)重要。

對吞吐量的追求

比特幣的TPS不斷變化。不過，在目前的形式下，網(wǎng)絡(luò)支持的TPS不超過7個(gè)，而以太坊在14個(gè)TPS左右的性能也好不到哪里去。如果最終的目標(biāo)是建立一個(gè)分散的全球金融體系，那么弄清楚如何大幅增加這些數(shù)字顯然是至關(guān)重要的。

“一種方法是增加比特幣和以太坊的塊大小，但這還不夠好，”麥考利說?！霸谝?guī)模上，一旦在網(wǎng)絡(luò)上傳播一個(gè)塊所花的時(shí)間比創(chuàng)建一個(gè)塊所花的時(shí)間要長，這就會崩潰?！?/p>

“我們需要新的區(qū)塊鏈和共識協(xié)議，可以加快‘確認(rèn)’一個(gè)塊所需的時(shí)間，我們需要評估一些簡單的問題，比如一次確認(rèn)一個(gè)塊或一個(gè)塊的分支是否更有效？”以及還有其他需要問的基本問題：每個(gè)對等點(diǎn)應(yīng)該驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)事務(wù)，還是我們可以分配驗(yàn)證工作？

多種解決方案

好消息是，技術(shù)領(lǐng)域中的一些最聰明的頭腦正在研究區(qū)塊鏈可伸縮性第三重問題問題——如何平衡可伸縮性解決方案與安全性和分散性的考慮。

如果您查看文獻(xiàn)，區(qū)塊鏈可伸縮性的主要思想之一是分片的概念：不同的節(jié)點(diǎn)子集處理區(qū)塊鏈的不同部分，從而減少每個(gè)主節(jié)點(diǎn)的工作。

分片并不是一個(gè)新概念，但是數(shù)據(jù)分片以減少區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)必須存儲和處理的數(shù)量是它的一個(gè)新應(yīng)用。

分片

以太坊已經(jīng)證明了成為一個(gè)功能強(qiáng)大、開源、真正分散系統(tǒng)的潛力，盡管可伸縮性瓶頸似乎是一個(gè)嚴(yán)重的生存威脅。分片目前正在以各種各樣的新形式進(jìn)行探索。也許最引人注目的是Ethereum Foundation developer和Vlad Zamfir背后的一個(gè)想法，他認(rèn)為分片是真正的區(qū)塊鏈縮放解決方案。

當(dāng)然，以太坊正在從多個(gè)角度來解決這個(gè)可伸縮性問題——這是一個(gè)經(jīng)過長期討論的項(xiàng)目，涉及到Beacon Chain， Casper FFG和eWASM等領(lǐng)域。具體來說，PoS共識可以簡化驗(yàn)證誰擁有最大利害關(guān)系和最大哈希值能力的過程，從而使區(qū)塊鏈更快。

OmniLedger

另一個(gè)最近推出的解決方案是OmniLedger，一個(gè)安全的，可擴(kuò)展的分布式分類帳。OmniLedger宣稱，它是首批實(shí)現(xiàn)“簽證級別”吞吐量的公司之一，同時(shí)保留了完全分散的功能，并能抵御錯(cuò)綜復(fù)雜的對手。OmniLedger通過將狀態(tài)分割為多個(gè)分片并使用分布式隨機(jī)性安全地分配驗(yàn)證器來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。為了保持分片之間的一致性，OmniLedger建議驗(yàn)證器同時(shí)使用一個(gè)新的并行共識算法和一個(gè)原子提交。

Chainspace

chainspace由穆斯塔法?巴薩姆（Mustafa Al-Bassam）和倫敦大學(xué)學(xué)院（University College London）的一組研究人員開發(fā)，其口號是“在全球范圍內(nèi)分散基礎(chǔ)設(shè)施”。它們的創(chuàng)建是一個(gè)分散的平臺，支持智能合約，并在對象上執(zhí)行用戶提供的事務(wù)。

Chainspace以一種新的方式實(shí)現(xiàn)了可伸縮性——它提供了“高吞吐量和低延遲，通過一個(gè)快速、兩階段切分的拜占庭原子提交協(xié)議（S-BAC），一個(gè)分布式提交協(xié)議來保證一致性”?！八€具有一個(gè)無領(lǐng)導(dǎo)的共識協(xié)議，為每個(gè)分片內(nèi)部的操作提供快速的終結(jié)。

Polyshard

Polyshard是由Yu Mingchao和南加州大學(xué)的一組研究人員創(chuàng)建的，是一種用于區(qū)塊鏈編碼存儲和計(jì)算的新協(xié)議。用他們的話說，“Polyshard是一種多項(xiàng)式編碼的分片方案，它在存儲效率、系統(tǒng)吞吐量以及信任方面達(dá)到了信息理論的上限，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)真正可伸縮的系統(tǒng)?！?/p>

“許多分片提案在效率擴(kuò)展方面失敗了，因?yàn)樗鼈儞p害了信任。在最近發(fā)表的一篇論文中，Yu等人討論了許多分片提案在效率擴(kuò)展方面失敗的事實(shí)，因?yàn)樗麄冊谛湃紊贤讌f(xié)，并接著解釋了Polyshard是如何解決這個(gè)問題的。Polyshard的論文還包括一些令人著迷的數(shù)值模擬，這些數(shù)值模擬演示了協(xié)議固有的性能改進(jìn)。

最終的想法

許多區(qū)塊鏈不能伸縮的原因是關(guān)鍵的基礎(chǔ)存儲和計(jì)算方法涉及到完全復(fù)制，這意味著每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)必須存儲整個(gè)區(qū)塊鏈并復(fù)制所有計(jì)算。雖然這使得比特幣之類的東西高度安全，但它也導(dǎo)致了當(dāng)前的可伸縮性困境。

對于當(dāng)前一代的區(qū)塊鏈來說，規(guī)模擴(kuò)張可以說是最大的挑戰(zhàn)，盡管過去幾年大肆宣傳，但仍需要更多的時(shí)間來消除這些問題，并讓其中一些解決方案成熟起來。

從內(nèi)部看

今年11月， InsTItute研究所在阿姆斯特丹共同舉辦了一個(gè)以第一層解決方案為重點(diǎn)的主工作室。在研討會上，將會有來自Chainspace和Omniledger等公司的專家來分享他們的工作和對區(qū)塊鏈未來的展望。

這是一個(gè)深入挖掘區(qū)塊鏈可伸縮性核心問題的機(jī)會，也是一個(gè)學(xué)和與那些在這一重要領(lǐng)域突破界限的人合作的機(jī)會。區(qū)塊鏈技術(shù)正在以令人眼花繚亂的速度發(fā)展，成為社區(qū)的活躍分子是跟上潮流的最好方法。