簡單科普:4種主流區塊鏈可擴展性解決方案的進展

區塊鏈發展到現在,大家都在問什麼時候能夠實現大規模落地應用?尤其在國內將區塊鏈技術提升到戰略高度的今天,這一問題顯得尤為緊迫。


但區塊鏈技術在“出圈”路上,有一個極大的技術障礙,那就是“可擴展性”。德勤的一份報告也指出,“對於依賴高性能的遺留交易處理系統的企業來說,區塊鏈緩慢的交易速度是一個主要問題。”


就安全性和去中心化而言,區塊鏈無可挑剔,但在可擴展性方面(以TPS衡量)則完全不能和現有的中心化系統同日而語。比特幣區塊鏈在實現4 TPS時,VISA則是1700 TPS。支持智能合約和DApp的以太坊,平均每天約10 TPS,最多可達到20 TPS。


2017年,區塊鏈遊戲“Cryptokitty”事件,給以太坊PoW(工作證明)共識算法的侷限性敲響了警鐘,也讓業內人員意識到我們在技術性能上的缺陷。但好在這使區塊鏈開發人員提高了對區塊鏈可擴展性的關注,併為此提出了很多解決方案。


這些方案有進展了嗎?讓我們來看看其中幾個主要解決方案的最新進展。


以太坊2.0

Ethereum2.0,一般被稱為以太坊的寧靜(Serenity)版本,它是獨立於Ethereum1.0進行開發的一條鏈。並且官方說Ethereum2.0在3-5年內不會在功能上取代Ethereum1.0。


Ethereum2.0中最重要的一個升級就是可擴展性的升級,包括Sharding(分片),以及轉向POS共識。


Sharding是一種在中心化數據庫中使用的流行技術,在中心化數據庫中,整個數據集被分割成很多小的碎片。在區塊鏈網絡中,分片是用來將交易分解成一個個小分片,並分佈式存儲在整個網絡中,這樣每個節點就不必下載和保存整個區塊鏈狀態。通過並行化,分片可以顯著提高交易處理速度。


根據以太坊披露的信息,Ethereum 2.0第一階段的部署日期現在定為2020年7月。


鏈下狀態通道

在Sharding流行之前,開發人員的理念是“修補”鏈下狀態通道。狀態通道是網絡參與者之間的雙向通信通道,使他們能夠在區塊鏈外進行交易,然後將交易的最終狀態廣播給區塊鏈。


由於所有中間交易都發生在鏈外,並且只有最終狀態在區塊鏈上得到驗證,因此狀態通道能夠指數級地減少交易時間。


比特幣的閃電(Lightning)網絡、以太坊的Raiden和Celer網絡都使用了該方法。


DAG

DAG(有向無環圖)是另一個在區塊鏈開發者中很受歡迎的可擴展性解決方案。"有向"指的是有方向,準確的說應該是同一個方向,"無環"則指夠不成閉環。在DAG中,沒有區塊的概念,他的組成單元是一筆筆的交易,每個單元記錄的是單個用戶的交易,這樣就省去了打包出塊的時間。驗證手段則依賴於後一筆交易對前一筆交易的驗證,換句話說,你要想進行一筆交易,就必須要驗證前面的交易,具體驗證幾個交易,根據不同的規則來進行。這種驗證手段,使得DAG可以異步併發的寫入很多交易,並最終構成一種拓撲的樹狀結構,能夠極大地提高擴展性。


與傳統的區塊鏈相比,DAG網絡中沒有交易區塊,單個交易彼此間互相驗證。所以理論上,交易量越大,DAG驗證速度就越快。


COTI發佈了MultiDAG協議,並將其集成到它的主網節點中,這是第一個基於DAG的協議。


閃電網絡

閃電網絡是比特幣區塊鏈上一個超級快的支付層,允許用戶快速並且低成本地進行交易,在過去幾個月裡也取得了重大進展。在2019年第四季度,Layer-2上的規模達到了10000個節點。


比特幣的區塊鏈機制提供了很好的可信保障,但是很慢。從另一角度考慮,對於大量的小額交易來說,是否真的需要這麼高的可信性?閃電網絡的思路十分簡單:將大量交易放到比特幣區塊鏈之外進行,通過智能合約來完善鏈下的交易渠道。


閃電網絡的核心概念有兩個:RSMC(Recoverable Sequence Maturity Contract)和 HTLC(Hashed Timelock Contract)。


RSMC類似準備金機制,先假定交易雙方之間存在一個“微支付通道”(資金池)。雙方都預存一部分資金到“微支付通道”裡,之後每次交易,就對交易後的資金分配方案進行共同確認,同時簽字作廢舊的版本。當需要提現時,將最終交易結果寫到區塊鏈網絡中,被最終確認。也就是說,只有在提現時候才需要通過區塊鏈。任何一個版本的方案都需要經過雙方的簽名認證才合法。任何一方在任何時候都可以提出提現,提現需要提供一個雙方都簽名過的資金分配方案。


微支付通道是通過HTLC來實現的。這個其實就是限時轉賬,理解起來也很簡單,通過智能合約,雙方約定轉賬方先凍結一筆錢,並提供一個哈希值,如果在一定時間內有人能提出一個字符串,使得它哈希後的值跟已知值匹配(實際上意味著轉賬方授權了接收方來提現),則這筆錢轉給接收方。


解決可擴展性只是區塊鏈廣泛應用的基礎,而可擴展性方案的進展,也讓區塊鏈的大規模應用越來越成為現實。


萬向區塊鏈一直以來都在不遺餘力地推動區塊鏈的落地應用,目前在供應鏈金融、汽車整車物流、慈善信託等領域,都取得了不錯的進展。


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