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布道区块链|规模时代:区块链系统如何变得足够强大,足以吸引全球受众? ...

2019-3-5 18:02| 发布者: admin| 查看: 34| 评论: 0

摘要:

在将要编写的区块链历史教科书中,2018年可能被称为规模扩张失败之年。2017年,对可扩展区块链系统的强烈抗议导致许多公司试图解决可扩展问题,并逐渐意识到这并不是那么简单。

去年年末时,Moderntoke的区块链科学部门概述了提高可扩展性的已知方法。

为了获得可靠的可扩展性,这场伟大的竞赛始于初创企业的爆发和筹资活动,这些活动试图将分布式账本技术(DLT)引入商业和现实应用程序。正如专家们预测的那样,第一批成功进入市场并承诺具体解决这一问题的项目明显地失去了它们的标志。

研究公司WhiteBlock的一份报告指出,最臭名昭著的例子是EOS——不是快速的,不是区块链,不是拜占庭式的容错——和IOTA,他们公开承认自己的集中化,并确认自己从未有过一个关于去中心化协议的坚实愿景。

一些不受市场营销压力的项目仍在进行中,我们希望在未来一年看到它们的进展,无论是积极的还是消极的。同时,有必要探索这个问题本身以及该行业正在解决的方法。

问题概述

从广义上讲,DLT面临的挑战可以用Vitalik Buterin创造的所谓可伸缩性三重模式来说明:在分布式网络的三个基本属性中,分散、可伸缩性和安全性,很难在不损害第三个属性的情况下有任何两个属性,不管是有意还是无意。

对于共享状态的分布式数据库,还存在cap定理,它涉及可用性(总是得到对查询的及时响应)、一致性(总是得到最新的更新或错误消息)和分区容限(如果网络被拆分,系统是否会失去活力)。看起来只有两个属性是可能的。

举例来说,如果网络分成两半,但仍在运行,则必须在一致性和可用性之间进行选择,因为网络的不可访问部分可能会更新到不会传播到可访问部分的状态。这个定理对DLT体系结构也有不同的影响。

诀窍是将状态(构成分类账的数据,即所有当前余额的列表、每个智能合约的当前状态的收集等)分解为多个部分,同时保持高安全性预期并保持交互的同质性。也就是说,任何实体(用户帐户、智能合约)都需要能够与任何其他实体进行交易,而不管它们在状态空间划分后的相对位置如何。

查询行

迄今为止,随着行业经验和理论的积累,有几种可能的方法尝试构建可扩展的区块链系统。其中一些只是概念的模糊草图,而对于其它一些项目和研究团队则致力于原型架构和概念实现的证明。

每一种方法都有其自己的分离状态的方法,并且每一种方法都需要它自己的一组约束和瓶颈。

为了关注这些概念,我们避免提及特定的公司和项目,因此任何与实际产品(活的或死的)或真实事件的相似之处都是巧合。

有桩证明的碎片

切分直接攻击问题:我们不要让每个节点复制整个状态,而是将其分解为段(切分),并在节点组之间分散它们。如果一个交易只需要在shard中发生,那么处理它就像在经典的区块链中一样:shard中的节点有足够的知识来完全验证它。否则,就需要某种交叉共享的通信。这带来了三个大问题:

如何处理交叉分片事务,因为大多数节点只将状态保存在其分片中?

对于只将状态与其碎片保持在一起的节点,它如何确定来自其他碎片的状态与协议规则一致并且是不可变的(即,我们如何防止或处理与其他碎片相关的碎片重组)?

网络应该如何处理分区?

处理切分时的一个重要要点是去掉工作证明(POW)。由于我们正试图构建一个由大量部分组成的同质网络,计算资源将需要分散得很薄,因此对特定碎片执行51%的攻击将非常容易。

另一方面,赌注证明可以具有几个重要特性:每轮随机选择赌注者(以便在一个地方协调攻击是困难的),拜占庭行为的削减赌注(与POW不同,在攻击中失败主要是机会成本)和锁定赌注(以便进入和退出赌注游戏al时间成本也是如此)。

有权威证明的切分

这种方法的切分本身最让人想起经典数据库中的切分,因为它或多或少归结为一个受信任方——或者一个受信任方的小固定集合——来维护数据。

对于DLT最大主义者来说,这是一种概念上的辞职,因为这样的网络永远不会是无许可的,即完全独立于任何现实的腐败或强迫的政党或团体。

另一方面,如果在相互透明的环境中开展有商业意义的活动,它可能仍然对大型企业和金融机构感兴趣,为联合经营和交叉验证提供一种媒介。好处是,只要可以对交互规则进行编码,只要不完全消除,就可以降低交易对手之间的信任要求。

委托股权证明

这种设计只有少数几个主节点可以验证事务、发出新的块并保证保持完整的当前状态。网络用户不在新的块上使用货币(比如在股份证明中使用货币),而是在他们首选的验证器上使用货币,这给了他们投票权。

其理念是,在主节点列表中的竞争,伴随着高收入的块奖励和费用,将驱使主节点表现良好,并拥有最好的硬件,远远超过个人计算机。

人们担心可能会出现集中化的趋势。其中之一是,由于用户只有在委托人在主节点列表中的情况下才能获得委托人权益的投资回报率,因此与外部人利益相关的做法是适得其反的:在他们加入之前,任何投票人都只需支付机会成本,而不是与内部人利益相关的成本。

因此,内部人士拥有更大的权力,因为他们只需要担心潜在的巨大的选票损失,但可能会摆脱较小的拜占庭式的东西。

可审计性也存在不确定性:少量付费验证器内的巨大状态会造成这样一种情况,即从主节点列表外部进行完全审计是一项巨大的支出,因为硬件必须匹配,但收入为零。

目前已知的这种体系结构的一些实际实现还具有状态的不透明性,因此外部观察者,即使是愿意提交资源的人,也永远不知道主节点内部发生了什么。

通用互操作性

如果有一个区块链间协议以不信任的方式交付交易和状态,从任何区块链到任何其他区块链?

如果它存在,这样的解决方案将允许扩展到状态可以被分解成单独的链的范围内。它还意味着极大的灵活性:区块链可以专门处理其特定的业务或数据细节,并且仍然能够与其他专门的链进行交互。例如,一个内容分发网络,它使用已经存在的交换网络媒介进行付费交互。

不幸的是,这是一项非常复杂的任务。房间里的大象是它应该处理叉子和链条的重新排列,这样依赖于外部状态的任意区块链上的逻辑就不会中断。例如,它需要确保不可能通过用柏拉图交易支付东西,然后对柏拉图执行51%的攻击,分叉链并移除支付的交易,从而使亚里士多德链的花费加倍。

在其他扩展方法中,通用互操作性可能是最依赖于博弈论和激励设计的方法。几乎不知道应该连接的系统的优先级,而且不能期望中继事务的使用者自己验证它们,否则中继中就没有意义。

Plasma:具有基础层出口的分层区块链

该概念于2017年8月首次提出。它涉及多个区块链层:子层区块链通过一个特殊的智能合约锚定在父层区块链上,即使子层的运营商是拜占庭式的,也允许提取资产。

子层中的每个块都锚定在智能合约中,以及树跟踪资产的merkle根。子层客户机需要监控父链中的锚合同,并确保操作员将它们提交给父链的每个块都发送给它们。

如果出现问题(即,操作员没有向用户发送他们刚提交的块,或者块格式不正确),每个用户都可以开始撤消,要求锚合同通过提供所有权证明返回其父链中的资产。等待一段时间后,当流程可能与欺诈证明发生冲突时,撤销完成,资产在父链中恢复。

虽然等离子是一个伟大的概念,但它也带来了许多自身的挑战和问题。首先,它的所有已知体系结构都依赖于用户将其资产的完整历史存储在链上,并在预期的时间窗口内积极地对恶意取款尝试进行竞争。窗口是资产在合同中停留的时间与用户期望的存在规律之间的平衡。

其次,大规模提取的场景,特别是从多个质粒同时进入同一个父链的场景,很难解释,目前还没有很好的安全模型。

最后,到目前为止,还没有提议的架构能够使任意智能合约在Plasma链中拥有自己的资产。只有用户持有的不可替换资产单位(Plasma现金)、支付渠道形式的可替换资产单位(Plasma借记)和任意UTXO(最小可行Plasma)。

与国有资产和持有资产签订合同是一个棘手的理论问题,因为对于谁以及如何在某人的拜占庭行为发生时与智能合同状态进行竞争的每一个提议场景都容易受到攻击。

直接非循环图

与其构建一个区块链,在每一个新的区块的一端添加,为什么不生长一棵向多个方向扩展的树呢?这样就不需要一个地方或一个组来验证是否要向某个特定的地方添加块,这是一个瓶颈。

更新的计算负载分布在树的当前叶之间。这也可能意味着存储在不需要同时监控的分支之间被分解,只要它们以某种方式定期进行加密链接。

对于DAGS,以一种不可交换的方式定义最终性是非常重要的。如果一个人在叶子上添加或看到一个事务,他们需要有一个强烈的期望,即分支将保持在一致状态,这可能意味着更多的事务需要扩展(从而确认)它。

因此,问题在于确保客户能够以一种可靠的方式执行叶选择,这种选择相当随机地构建在非拜占庭分支上,而忽略了拜占庭分支。如果要做到这一点,客户机就必须监视整个DAG,因为状态空间的原因,所以没有缩放。如果客户机依赖第三方,则该方将成为信任瓶颈。

挑战在于找出一种方法来进行随机叶选择,在合理的假设下,这种方法可以被证明是公平的和抗篡改的。当然,它与打破状态存储有关。

虽然2019年一个猪年,但DLT的2020年很可能是有鳞的犰狳年。

本文所呈现的内容可能包含作者的个人意见,并受市场条件的限制,不构成投资建议。在投资加加密货币之前,请您先做市场调查,仔细斟酌。布道财经及作者本人对您个人经济损失不承担任何责任。

在将要编写的区块链历史教科书中,2018年可能被称为规模扩张失败之年。2017年,对可扩展区块链系统的强烈抗议导致许多公司试图解决可扩展问题,并逐渐意识到这并不是那么简单。

去年年末时,Moderntoke的区块链科学部门概述了提高可扩展性的已知方法。

为了获得可靠的可扩展性,这场伟大的竞赛始于初创企业的爆发和筹资活动,这些活动试图将分布式账本技术(DLT)引入商业和现实应用程序。正如专家们预测的那样,第一批成功进入市场并承诺具体解决这一问题的项目明显地失去了它们的标志。

研究公司WhiteBlock的一份报告指出,最臭名昭著的例子是EOS——不是快速的,不是区块链,不是拜占庭式的容错——和IOTA,他们公开承认自己的集中化,并确认自己从未有过一个关于去中心化协议的坚实愿景。

一些不受市场营销压力的项目仍在进行中,我们希望在未来一年看到它们的进展,无论是积极的还是消极的。同时,有必要探索这个问题本身以及该行业正在解决的方法。

问题概述

从广义上讲,DLT面临的挑战可以用Vitalik Buterin创造的所谓可伸缩性三重模式来说明:在分布式网络的三个基本属性中,分散、可伸缩性和安全性,很难在不损害第三个属性的情况下有任何两个属性,不管是有意还是无意。

对于共享状态的分布式数据库,还存在cap定理,它涉及可用性(总是得到对查询的及时响应)、一致性(总是得到最新的更新或错误消息)和分区容限(如果网络被拆分,系统是否会失去活力)。看起来只有两个属性是可能的。

举例来说,如果网络分成两半,但仍在运行,则必须在一致性和可用性之间进行选择,因为网络的不可访问部分可能会更新到不会传播到可访问部分的状态。这个定理对DLT体系结构也有不同的影响。

诀窍是将状态(构成分类账的数据,即所有当前余额的列表、每个智能合约的当前状态的收集等)分解为多个部分,同时保持高安全性预期并保持交互的同质性。也就是说,任何实体(用户帐户、智能合约)都需要能够与任何其他实体进行交易,而不管它们在状态空间划分后的相对位置如何。

查询行

迄今为止,随着行业经验和理论的积累,有几种可能的方法尝试构建可扩展的区块链系统。其中一些只是概念的模糊草图,而对于其它一些项目和研究团队则致力于原型架构和概念实现的证明。

每一种方法都有其自己的分离状态的方法,并且每一种方法都需要它自己的一组约束和瓶颈。

为了关注这些概念,我们避免提及特定的公司和项目,因此任何与实际产品(活的或死的)或真实事件的相似之处都是巧合。

有桩证明的碎片

切分直接攻击问题:我们不要让每个节点复制整个状态,而是将其分解为段(切分),并在节点组之间分散它们。如果一个交易只需要在shard中发生,那么处理它就像在经典的区块链中一样:shard中的节点有足够的知识来完全验证它。否则,就需要某种交叉共享的通信。这带来了三个大问题:

如何处理交叉分片事务,因为大多数节点只将状态保存在其分片中?

对于只将状态与其碎片保持在一起的节点,它如何确定来自其他碎片的状态与协议规则一致并且是不可变的(即,我们如何防止或处理与其他碎片相关的碎片重组)?

网络应该如何处理分区?

处理切分时的一个重要要点是去掉工作证明(POW)。由于我们正试图构建一个由大量部分组成的同质网络,计算资源将需要分散得很薄,因此对特定碎片执行51%的攻击将非常容易。

另一方面,赌注证明可以具有几个重要特性:每轮随机选择赌注者(以便在一个地方协调攻击是困难的),拜占庭行为的削减赌注(与POW不同,在攻击中失败主要是机会成本)和锁定赌注(以便进入和退出赌注游戏al时间成本也是如此)。

有权威证明的切分

这种方法的切分本身最让人想起经典数据库中的切分,因为它或多或少归结为一个受信任方——或者一个受信任方的小固定集合——来维护数据。

对于DLT最大主义者来说,这是一种概念上的辞职,因为这样的网络永远不会是无许可的,即完全独立于任何现实的腐败或强迫的政党或团体。

另一方面,如果在相互透明的环境中开展有商业意义的活动,它可能仍然对大型企业和金融机构感兴趣,为联合经营和交叉验证提供一种媒介。好处是,只要可以对交互规则进行编码,只要不完全消除,就可以降低交易对手之间的信任要求。

委托股权证明

这种设计只有少数几个主节点可以验证事务、发出新的块并保证保持完整的当前状态。网络用户不在新的块上使用货币(比如在股份证明中使用货币),而是在他们首选的验证器上使用货币,这给了他们投票权。

其理念是,在主节点列表中的竞争,伴随着高收入的块奖励和费用,将驱使主节点表现良好,并拥有最好的硬件,远远超过个人计算机。

人们担心可能会出现集中化的趋势。其中之一是,由于用户只有在委托人在主节点列表中的情况下才能获得委托人权益的投资回报率,因此与外部人利益相关的做法是适得其反的:在他们加入之前,任何投票人都只需支付机会成本,而不是与内部人利益相关的成本。

因此,内部人士拥有更大的权力,因为他们只需要担心潜在的巨大的选票损失,但可能会摆脱较小的拜占庭式的东西。

可审计性也存在不确定性:少量付费验证器内的巨大状态会造成这样一种情况,即从主节点列表外部进行完全审计是一项巨大的支出,因为硬件必须匹配,但收入为零。

目前已知的这种体系结构的一些实际实现还具有状态的不透明性,因此外部观察者,即使是愿意提交资源的人,也永远不知道主节点内部发生了什么。

通用互操作性

如果有一个区块链间协议以不信任的方式交付交易和状态,从任何区块链到任何其他区块链?

如果它存在,这样的解决方案将允许扩展到状态可以被分解成单独的链的范围内。它还意味着极大的灵活性:区块链可以专门处理其特定的业务或数据细节,并且仍然能够与其他专门的链进行交互。例如,一个内容分发网络,它使用已经存在的交换网络媒介进行付费交互。

不幸的是,这是一项非常复杂的任务。房间里的大象是它应该处理叉子和链条的重新排列,这样依赖于外部状态的任意区块链上的逻辑就不会中断。例如,它需要确保不可能通过用柏拉图交易支付东西,然后对柏拉图执行51%的攻击,分叉链并移除支付的交易,从而使亚里士多德链的花费加倍。

在其他扩展方法中,通用互操作性可能是最依赖于博弈论和激励设计的方法。几乎不知道应该连接的系统的优先级,而且不能期望中继事务的使用者自己验证它们,否则中继中就没有意义。

Plasma:具有基础层出口的分层区块链

该概念于2017年8月首次提出。它涉及多个区块链层:子层区块链通过一个特殊的智能合约锚定在父层区块链上,即使子层的运营商是拜占庭式的,也允许提取资产。

子层中的每个块都锚定在智能合约中,以及树跟踪资产的merkle根。子层客户机需要监控父链中的锚合同,并确保操作员将它们提交给父链的每个块都发送给它们。

如果出现问题(即,操作员没有向用户发送他们刚提交的块,或者块格式不正确),每个用户都可以开始撤消,要求锚合同通过提供所有权证明返回其父链中的资产。等待一段时间后,当流程可能与欺诈证明发生冲突时,撤销完成,资产在父链中恢复。

虽然等离子是一个伟大的概念,但它也带来了许多自身的挑战和问题。首先,它的所有已知体系结构都依赖于用户将其资产的完整历史存储在链上,并在预期的时间窗口内积极地对恶意取款尝试进行竞争。窗口是资产在合同中停留的时间与用户期望的存在规律之间的平衡。

其次,大规模提取的场景,特别是从多个质粒同时进入同一个父链的场景,很难解释,目前还没有很好的安全模型。

最后,到目前为止,还没有提议的架构能够使任意智能合约在Plasma链中拥有自己的资产。只有用户持有的不可替换资产单位(Plasma现金)、支付渠道形式的可替换资产单位(Plasma借记)和任意UTXO(最小可行Plasma)。

与国有资产和持有资产签订合同是一个棘手的理论问题,因为对于谁以及如何在某人的拜占庭行为发生时与智能合同状态进行竞争的每一个提议场景都容易受到攻击。

直接非循环图

与其构建一个区块链,在每一个新的区块的一端添加,为什么不生长一棵向多个方向扩展的树呢?这样就不需要一个地方或一个组来验证是否要向某个特定的地方添加块,这是一个瓶颈。

更新的计算负载分布在树的当前叶之间。这也可能意味着存储在不需要同时监控的分支之间被分解,只要它们以某种方式定期进行加密链接。

对于DAGS,以一种不可交换的方式定义最终性是非常重要的。如果一个人在叶子上添加或看到一个事务,他们需要有一个强烈的期望,即分支将保持在一致状态,这可能意味着更多的事务需要扩展(从而确认)它。

因此,问题在于确保客户能够以一种可靠的方式执行叶选择,这种选择相当随机地构建在非拜占庭分支上,而忽略了拜占庭分支。如果要做到这一点,客户机就必须监视整个DAG,因为状态空间的原因,所以没有缩放。如果客户机依赖第三方,则该方将成为信任瓶颈。

挑战在于找出一种方法来进行随机叶选择,在合理的假设下,这种方法可以被证明是公平的和抗篡改的。当然,它与打破状态存储有关。

虽然2019年一个猪年,但DLT的2020年很可能是有鳞的犰狳年。

本文所呈现的内容可能包含作者的个人意见,并受市场条件的限制,不构成投资建议。在投资加加密货币之前,请您先做市场调查,仔细斟酌。布道财经及作者本人对您个人经济损失不承担任何责任。