區塊鏈無法擴展？至少現在不能，但有希望（一）_區塊鏈:以太坊

本文來自藍狐筆記，作者：PreethiKasireddy，編譯：鑫鑫，星球日報經授權轉發。下篇《區塊鏈無法擴展：至少現在不能，但有希望》、《區塊鏈無法擴展：至少現在不能，但有希望》第一篇比特幣論文是在2008年首次發布的。我對于區塊鏈技術潛力的激情也是從那時候開始建立起來的。去中心化數字貨幣，一個曾經遙不可及的目標，最終正在逐漸走向主流。它的自身價值是非常激動人心的，而我個人則對去中心化app的潛力感到更加興奮。金融交易，預測市場和資產管理平臺都飽含著巨大的潛力。支撐它們的去信任系統是非常有趣的：身份驗證系統、智能財產、抵制審查的社會平臺，以及類似于DAO的自治結構和監管模型。最具顛覆性的用例也許還遠沒有被創造出來。但是在可以預見的未來，這個夢想仍然只是夢想，雖然一些早期愛好者和企業家正在試驗構建這類app，目前的工作仍然存在一個阻止這些app獲得成功的巨大缺陷：擴展性。區塊鏈，按照現在的情況來看，受限于它們的可擴展能力。并不是說這個問題會永遠存在，但目前的確是這樣。事實上，我想證明這是目前區塊鏈技術所面臨的最大技術屏障之一。它已經很快成為了社區和加密貨幣中的一個非常熱門的研究領域。為什么區塊鏈無法擴展？

河南省區塊鏈產業園區正式揭牌:金色財經消息，8月6日上午，為深入推動河南省區塊鏈產業快速集聚發展，由河南省工業和信息化廳、鄭州市人民政府舉辦的河南省區塊鏈產業園區揭牌儀式在鄭州中原科技城舉行。河南省區塊鏈產業園區揭牌后，將重點開展區塊鏈核心技術研發、大力拓展區塊鏈技術應用場景，推動區塊鏈產業融合創新發展。預計到2025年，培育10家龍頭企業，培育具有上市潛力企業3-5家，孵化初創型企業30-50家。引進和培養高端技術人才200人以上，相關產業從業人員3000人以上。將河南省打造成為國內區塊鏈創新策源地、區塊鏈融合應用示范區、產業發展高地，力爭建成國家級區塊鏈發展先導區。[2022/8/10 12:13:51]

目前，所有的區塊鏈共識協議都有一個極具挑戰性的限制：網絡中的每個全節點必須處理每筆交易。回憶一下區塊鏈固有的關鍵特性“去中心化”，意味著網絡中的單個節點需要執行每一筆交易并維護完整狀態的一份拷貝。一個去中心化共識機制需要提供一些關鍵優勢，例如容錯性、強安全性保證、中立性和真實性，因此需要犧牲一些可擴展性。區塊鏈能夠處理的交易筆數不可能超過網絡中單一節點的處理能力。事實上，隨著網絡中節點數的增加區塊鏈變得更加孱弱了，因為節點間的延遲會隨著每個新增節點呈對數性增長。在一個傳統數據庫系統中，擴展方案是增加更多的服務器來處理增加的交易。在去中心化的區塊鏈世界，每個節點需要處理和驗證每筆交易，這就需要我們為網絡中每個節點增加更多的算力來進行加速。然而我們無法控制網絡中的每一個公共節點，這就讓我們陷入了困境。最終，以去中心化方式運作的所有公開的區塊鏈共識協議在低交易吞吐量和高中心化程度之間進行了折衷。也就是說，隨著區塊鏈規模的增長，對網絡中全節點的存儲、帶寬和算力的要求也在增加。在某一時刻，它將變得極其笨重，唯一可行的是讓一小部分節點處理一個區塊，從而導致中心化風險。為了能夠擴展，區塊鏈協議必須找出一種機制來限制驗證每筆交易所需要的參與節點數，同時不損傷網絡的可信性以保證每筆交易都有效。這聽起來很簡單，但是在技術上非常困難。為什么呢？1.由于每個節點不能夠驗證每筆交易，節點需要有一種統計和經濟手段來確保其他區塊是安全的。2.必須有某種方法來保證數據的可用性。也就是說，即使一個不直接驗證區塊的節點認為該區塊是有效的，如果這個區塊的數據變得不可用了，將會導致網絡中沒有其他驗證者可以驗證交易或者生產新區塊，我們就卡死在了當前的狀態下。3.交易需要被不同節點并行執行以獲得可擴展性。然而，區塊鏈上的狀態轉換也包含一些無法并行的部分，因此我們在轉換狀態的過程中均衡并行性與效用時會面臨一些限制。給我指標

A股收盤：區塊鏈概念板塊整體下跌1.21%:A股收盤，區塊鏈板塊整體下跌1.21%。81只概念股中，18只上漲，57只下跌，1只平盤，4只停牌。漲幅前三為：科藍軟（+9.98%），新開普（+3.11%），先進數通（+2.81%）；跌幅前三為：傳化智聯（-9.98%），東華軟件（-6.42%），省廣集團（-4.74%）。[2018/6/8]

那么這些可擴展性指標實際看上去是什么樣子呢？讓我們來看一看。一個以太坊節點的最大理論交易處理容量是1000筆/秒。不幸的是，實際上遠遠達不到這個吞吐量，因為以太坊有“gas限制”，目前平均每個區塊的gas限制是6,700,000。

Source:etherscan.io快速科普一下“gas”，如果你之前沒有聽過這種測量方式：在以太坊中，gas是一種測量算力消耗的方式，每一種操作都被指定了一個固定的gas。交易有一個“gas限制”字段來指定發送方想要購買的最大gas。因此，每個區塊的“gas限制”決定了有多少交易可以被打包進區塊，取決于區塊中每筆交易指定的gas限制。

金色財經現場報道 硅谷創客資本創始人趙勝：區塊鏈發展歷經“概念炒作-破滅-穿透產業-成為基礎設施”階段:金色財經現場報道，在2018全球首屆萬國區塊鏈技術博覽會上，硅谷創客資本創始人趙勝發表《從技術到哲學——區塊鏈的下一個十年》主題演講，他指出：區塊鏈是一場偉大的技術革命，如果從時間周期來看區塊鏈的演進，大概可以分為三個階段：2009-2017年的重心在比特幣、挖礦、以太坊、交易所；2017-2018年的重心在基礎鏈、監管、標準、理論體系；2019-2029年的重心在私有鏈、應用鏈、數字貨幣、產業穿透、社區、國家。大概曲線呈現“概念炒作-破滅-穿透產業-成為基礎設施”。[2018/4/21]

以太坊的gas限制某種程度上和比特幣的1MB區塊大小限制類似，區別是以太坊的gas限制是由礦工動態設置的而比特幣的區塊大小限制則是硬編碼進協議中的。以太坊的gas限制給每個區塊的網絡算力強加了一個軟頂：按照目前6,700,000的gas限制，每筆標準交易平均大約消耗21K的gas，可以算出每個區塊大約包含300筆標準交易。目前的平均出塊速度是20秒，相當于最多每秒15筆交易。如果包含復雜交易，這一數值將會更低。如果同時考慮到以太坊網絡中的交易數量正在與日俱增，你會發現這是一個相當大的問題。從2016年第二季度到2017年第二季度，每天的交易數量從40K增加到了240K，達到了500%的年增長率。此外，上個月的交易數量達到了每天440K筆的峰值！我們可以很快算一下，相當于每秒5筆交易。類似的，比特幣，先不管每秒4000筆交易的理論限制，目前有每秒7筆小交易和3筆復雜交易的硬頂。注意這些限制在私有鏈上并不存在。私有鏈實際上可以在以太坊或者比特幣上達到1,000筆/秒。為什么？因為你在運行一個私有鏈，你有能力確保網絡中的每個節點都是高性能計算機并擁有很高的帶寬。對區塊鏈進行擴展，要求我們為每個節點增加更多的算力以變得更快。由于私有管理網絡可以控制網絡中的每個節點，他們可以這么做。此外，由于你在一個私有網絡上，你可以線下處理一些線上的活動，比如確保每個參與的節點正在運行一個真實的節點。我曾經在以太坊上設計和實現了一種新的協議，親身經歷并且進一步證明了可擴展性存在的問題。我個人非常沉迷于如何解決這個問題的研究、討論和和實驗。在本文余下的部分，我將描述一些社區中提出的用于解決可擴展性問題的方案。每一種都有獨特的優勢和折衷。事情的真相是：沒有一種方案能夠為解決可擴展性問題提供完美的答案。在現實中，每一種方案都可以為改善可擴展性前進一小步。如果把它們組合在一起，區塊鏈可擴展性的未來一片光明。請注意本文的目標不是探討所有的技術難點或者討論每種方案的優點。我的目標是讓你對我所知的一些方案有一個總體的了解。如果讀者們有興趣，我可以在以后的文章中深入探討某些特定方案的細節。本文假設你對區塊鏈如何工作有一些基本的了解，開始我們的分析。方案

“區塊鏈牌照”一證難求，經紀人將其當作造富捷徑:據自媒體“45區”向業內人士求證，目前新注冊“區塊鏈牌照”的收費和現成牌照轉讓都在10萬元左右，只需身份證復印件即可辦理。在該自媒體聯系的經紀人中，也有不少表示手中已無適合的“存貨”：“現在是賣方市場了，還有很多賣家在囤貨，現在根本不想出手”。事實上，國內區塊鏈行業并無準入的許可證。[2018/3/13]

擴展區塊鏈是一個已知的挑戰并且多年來已經成為了一個熱門的研究領域。特別的，如果你曾經經歷過比特幣社區多年的災難，你應該聽過兩種比特幣的特定擴展方案：SegWit和增大區塊到2MB。這兩種方案的目標都是解決比特幣的特定問題：比特幣區塊鏈有一個內建的1MB區塊大小的硬限制，從而限制了可以被打包進區塊的交易數量。最終，比特幣面臨了處理和確認交易的延遲問題。類似的，正如我們在上一節所看到的，以太坊也在擴展能力上面臨局限。直到我們找出擴展區塊鏈的方法，否則應用場景的增長速度和廣度都將受到限制。我們看一下現存的一些解決方案。

Game.com創始人徐樂：現在誰都定義不了什么是區塊鏈游戲 :Game.com的CEO徐樂接受采訪時說：“我的第一條twitter是在07年發的。進入游戲領域10年后，我發了第二條twitter，說Game.com會告訴全世界什么是區塊鏈游戲。我說那句話的意思是：目前沒有人能夠定義什么是區塊鏈游戲。目前的概念都是錯誤的。只有干出來，干成了標準，做成了老大，再去定義才有意義。”后又在朋友圈分享想法：“1.首先需打造基礎服務，甚至比交易所還要安全的數字貨幣充提幣的自動化系統加人工風控，冷錢包存儲永不聯網的保障用戶的數字資產安全；2.有基礎后，才有資格為數字貨幣玩家群體提供娛樂服務，服務端的內容只有在非常必要的情況下才有必要放在區塊鏈上；3.一定要用區塊鏈思維去思考和設計新玩法，進行再創造，舍棄舊世界的東西。”[2018/3/3]

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