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比特池塘 区块链技术 正文

子母链杂谈:区块链的容量问题

李悔之2015
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容量的极限:内存。+ i$ @' z/ A4 h$ P& I
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    吞吐量解决之后,容量的瓶颈" I, U; A6 H$ c& u+ _6 T

9 y% ?( C1 U' L7 \& f    「容量」这个问题的关注度远远少于吞吐量,原因很简单:因为吞吐量这个短板还没解决,所以容量问题被掩盖住了。请记住,一旦吞吐量实现了大幅提升,容量问题马上就会出现:在一个高吞吐的系统上,如果用户量上不去,很可能高性能根本跑不满。
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* L& d; R. t  p    一个典型的例子是EOS。当EOS以丧失去中心化特性为代价而解决了吞吐量问题之后,容量的问题马上就凸显出来了。然后,EOS把账簿容量瓶颈这个问题包装成了一个稀缺资源,并将其代币化,成了EOSRAM虚拟币。当然除了内存,单台全节点CPU也会成为容量的瓶颈,所以也被代币化,成了EOSCPU虚拟币。不过,在类金融应用场景中,通常计算复杂度非常低,所以,内存会是主要瓶颈。
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/ J1 V* G) D8 y( c! g3 Q$ k    另外,我的另外一个观点是:共识算法其实帮不了解决性能和容量的瓶颈,试图从标新立异的共识算法出发,提升「ChainofBlocks」系统性能的努力,基本上不会让系统性能有实质上的大幅提升。总之,解决上面所提及的两个瓶颈问题,需要的是分布式系统设计上的巧思妙想,这和共识算法相关,也和密码学相关,但是本质的出发点不是共识算法和密码学。8 B$ ~) ^+ q( p# I) l: Z# H
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    在单链架构下容量存在一个横向扩展Scale-out的约束边界,CPU或者内存。一个单链结构的区块链,是一个分布式的计算机。任何一台计算机都有其约束边界,时间或者空间,对应在这个分布式计算机结构里面的就是CPU和内存如何平衡的问题。8 L7 _* r- W2 \- e2 L( m
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    那么通常我们的思路有两种,一种是单点的技术进步,一种是工程上的优化。比如你可以用超级计算机,也可以用谷歌的工程学做法,把廉价的二手机器做工程上的优化,同样可以满足应用的需要。一个是做局部的最优,一个是做全局的最优。
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    回到区块链这个架构下,和云计算不同的是,区块链无法通过直接加机器来实现性能和处理能力的提升。在一个网络下有其确定边界,但是现实世界的数据处理对于性能的要求是动态的。就像12306的火车票,日常卖不完,过年的时候不够卖。如何既能够做到满足日常的经济型,又能够动态的扩展满足弹性?这个就不是通过加机器,改善节点的处理能力能够解决的了。3 U4 ~( W" n3 g& x; o. ?/ \

  N/ |" w9 ^! {3 R; ~- b    一个可能的做法就是做并行链,比如北京一条链,河北一条链,天津一条链。这样就好比原来每个省市的高速公路,在一个区域内具备网络效应,实现局域互联,局域网链接在一起的时候就是一个广域网。: @$ R* \. E* |- Q7 M4 e6 y' V2 r
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    同构的子母链: c9 s, J. e; n: |2 P0 Z5 p
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    那么对应在区块链上,就是把不同的链拼接互联在一起,每条链不受制于其他链而独立工作。而这些链又分别拿出一部分资源来做协议的互通,通常叫做跨链。但是这种结构都是同构的,比如三个基于以太坊技术的联盟链互通在一起。
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    异构的子母链
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: Z2 q; W6 F* @' r    但是在整个广域网的结构上,不同的场景需要的区块链也各不相同。比如在物联网场景里面,DAG就比区块链结构更合适。一个相对稳定的组织内部,可能用POS的结构比POW更合适。基本上不存在一个绝对通用的共识协议适用于任何场景。
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    那么POS的链,POW的链,BFT的链如何互通,在一种弹性可扩展的广域网区块链上。第一解决性能的问题,第二解决容量的问题,第三解决适用场景的问题。基于以上几点解决弹性可扩展的问题。# Z; r6 i/ X* l- }* _

; o: X5 f8 u0 G. Y    想到这一层面,我忽然对于MOAC提出的子母链设计有了更深入的理解。好消息是这个架构设计也会移植到井通公链上来。未来也会支持异构的区块链,比如Fabric的链也可以迁移过来。
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    对于区块链会存在一个路径依赖效应,主要的不是技术迁移,数据迁移的困难,而是已经在稳定运行的区块链,所对应的时间戳,区块数据结构,要和新的业务需求相适应。有没有可能遇到以下这些问题呢:
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    1:一个无币的区块链在2022年,突然需要发币了。那么是分叉还是怎么处理?
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7 z2 Q% ?9 u" s, h: N    2:分叉后,需要采用新的共识协议,如何桥接?
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    3:原来运行在以太坊上的项目如何无缝桥接到新的链上来?" H+ B) J$ Z- O# M# \
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    容量问题,确实接下来会遇到的一个问题。说服别人采用自己的链的难度比我原想的要大很多很多。目前的感觉,也就是很难通过商业运作来达到技术的统一。一家机构,死活都认IBM的Fabric,很多时候你无法说服。如何提供一个兼容的环境,让这些不同技术流派都可以互通互联,也许是各个局域网(链)成熟之后的一个更重要的问题。
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