以太坊扩展野望之:解决方案和权衡
携手到老啊
发表于 2022-11-17 15:48:48
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首先,如果您对各种虽然深入但容易理解的扩展技术感兴趣,请阅读JoshStark关于第2层扩展解决方案的内容(编者注:中译本见文末超链接)。7 a; ]& V# _$ G" ^+ A8 S
我也会在这里介绍/总结它们,但您应该大致了解交易分片、状态分片、状态通道(支付通道是其子集版本)、Plasma和Truebit。) @! D, |2 G1 M! p9 K) d6 H* p1 ^
太长不看版:第2层还没有来,并且再等6-12个月也不会。我们现在可以做的最好的事情是修复区块链网络的用户体验,即“信任但验证”积极的状态转换。
在XLNT我们正在与gnarly一起解决这个问题。欢迎来到XLNT.chat的#gnarly频道进行讨论。
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首先,从哪儿开始扩展?
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我们已经理解了第一层,第二层和第n层扩展解决方案的概念。
第一层解决方案是核心协议级别扩展,如各种分片方法,它们必须是共识协议的一部分才能正常运行。
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第二层协议差了一个维度,它通过利用第一层协议(如以太坊)进行操作,并允许用户在客观上没有第一层安全的环境中进行交易,但其安全性由第一层解决方案支持。例如,如果状态通道中存在欺诈,则用户可以提交由第一层网络验证的欺诈证明。同样在Truebit中,如果对解算器(solver)提出的链下计算解决方案存在分歧,那么质疑者可以通过在以太坊上玩验证游戏“将解算器带到法庭上”。在乐观的情况下,我们使用可以被整体信任的网络子集来计算信息,即便悲观的情况下,我们已经恢复到第一层共识的安全性,最终仍然能得到一个正确的答案。
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第n层解决方案是我们创建的这些想法的延伸,例如,从以太坊分支的Plasma链,我们可以创建更多的Plasma链,将第一个Plasma链作为基链。如果n级Plasma链被驱逐,它可以恢复到其根链的安全性,如果根链也受到攻击,它也可以恢复到其基链的安全性,如此一直回溯到以太坊主链。! O3 q* v6 d6 ]/ x' b& C
第一层和第n层解决方案之间的区别在于提供的不同安全属性。最佳解决方案是第一层,因为它可以保证(在矿工看来)所有状态转移的安全性,而不会有任何妥协。也就是说,你的所有内容都将在此安全环境中计算,因此你的状态转换会相对区块确定性的失败或成功(因为你的状态转换是共识机制的一部分)。/ s; x2 X J8 @/ G& W
而对于第二层解决方案来说,由于状态转移不是第一层区块链的共识机制的核心,因此第二层方案依赖于其它的安全保证。例如,第二层Plasma链可以在权益证明或权威证明下运行,在此环境中以牺牲部分安全性为代价允许更高的交易吞吐量。
第二层解决方案的主要优势在于,一旦我们确定可以回退到较低层级的安全环境,攻击就会变得不合逻辑,我们将看到唯一的攻击类型是来自具有恶意,但不理性的攻击。
第二层解决方案的主要缺点是,当发生攻击或欺诈时,恢复到主链安全性的过程代价非常高,并且通常用户体验非常差。例如,在Truebit中,因为要花O(log(n))步来定位解算器的错误,因此就要在O(log(n))个以太坊区块之后才能揭晓。每步15秒,意味着在最坏情况下可能需要花费数小时和数千美元来挑战解算器。通常来说,攻击第n层解决方案代价非常高,但恶意用户可能会愿意支付该成本以破坏网络。同样,许多第二层解决方案依赖于经济上的安全性,这种安全性基于“花钱来攻击系统不划算”的想法,但如果其中的经济要素没有得到完美模拟,这肯定会是一个缺点。% g' c9 p; ?( }* G1 B7 y$ `
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其次,你要扩展什么?
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“扩展”涵盖了很多方面,分布式区块链的不同方面都可以扩展,每个方面都需要不同的技术、架构和权衡。
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事务(Transaction)扩展8 c( P3 u+ ~, n: G+ i# x. }0 ?
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一种主流的方法是事务分片,比如Zilliqa。通过并行执行交易,允许更高的吞吐量。值得注意的是,这种技术并没有像许多Casper实现那样尝试分割区块链的状态。据我所知没有一个成功实现事务分片的生产环境网络。
区块链空间扩展
这会使区块链变得非常大。如下图所示。9 }$ ^# x: U: D4 O! O
数据非常大。Casper及其变种试图对区块链的状态进行分片,因此独立的节点可以是完全的(full)、验证节点(validatingnode),且无需存储臃肿的状态。2 o7 k: k: h1 T4 ~* ^+ W" B6 v3 z
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还原状态转换扩展! q& Z! _2 }) ^2 T0 ]/ H" r; h" k
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状态通道8 M# Z6 S( ]6 n/ Q- D4 E
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假设我们有某种状态,如两个不同用户的余额,经历了许多频繁的小变化。如果我们可以完全在链下协商并且快速交易,然后只有在各方满意时才提交最终状态,那就很酷了。这就是状态通道(针对支付的用例被称为“支付通道”)。
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状态通道的主要缺点是,它要求你与所有想要进行状态转换的人“打开一个通道”。因此,如果我想付钱给你,我必须开一个状态通道,这需要质押金钱(还是加密经济安全性),然后关闭通道(成本还更高)。在简单的情况下,额外工作并没有提供任何好处,但它确实提高了效率,将多个状态转换压缩到单个状态转换,可以支持小额支付或点对点游戏逻辑。你也可以像雷电或闪电网络那样通过中间人使用状态通道,这可能会缓解大部分不利因素。
一般而言,状态转换具有最终确定性,但该确定性是以“质疑期(Challengeperiod)”为代价的(仅在单边退出的情况下)。质疑期让一位参与者有时间窗口提交另一位参与者的欺诈证明,从而使双方提议的状态变化无效。从用户体验的角度来看,这个质疑期非常烦人,因为要渡过质疑期,状态通道关闭的最终状态才能实际使用。
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闪电和雷电网络正在开发针对支付的通道。Counterfactual正致力于以太坊的通用状态通道实施。观看他们最近在ETHDenver2018上的演讲,了解一些很棒的信息。
https://www.youtube.com/watch?v=kZH_ty82jKY&feature=youtu.be
状态通道还没有完成,周期可能要6-12个月,因为整个生态系统并没有意识到这些东西实现起来比听起来更难。
Plasma( g4 F: y( s" e" D- L" N
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从比较抽象的角度看,Plasma是区块链的经典实现,当需要更高级别的安全性时,它能够在攻击的情况下以“基链”的视角重放其状态转换(主要的就是如果Plasma链发布了无效的状态转换)。它允许不同的参与者加入和离开Plasma区块链,这意味着它对于多方通信更合理。它与状态通道有类似的缺点,因为基础链的逐出过程需要大量计算与时间,会极大地破坏网络以及用户的网络体验。
理想情况下,一旦我们证明驱逐有效,理性的恶意参与者就不会发动攻击,但恶意用户仍然可以攻击网络。由于防御机制,这种攻击因为成本太高而不可行,但该防御机制也增加了普通用户的使用负担。L4的文章中还包含许多其他攻击面和缓解措施。8 R1 U" P( D& c/ i# \
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Plasma的主要缺点是它还需要一个“挑战期”来敲定由Plasma区块链管理的状态,但是,因为它设计的时候考虑多方,状态转换要在挑战期结束之后才能最终确定,导致额外的不确定性。
从开发时间上来说,Plasma要花的时间远远超过状态通道,并且实际上在接下来的10-16个月内都不能用于生产。OmiseGo以及以太坊基金会是Plasma的管理者,并正在开发它以用于去中心化交易协议。还提出了“最小可行Plasma”,一些团队正在研究它,但时间表尚不确定。
通用计算扩展/ F& `* W# `1 z
Truebit扩展了交易的“大小”,因为它允许部分计算由网络的一个非常小的子集完成,但这是由于全网都信任协议的加密经济属性。这主要适用于非常昂贵的交易,例如工作量证明的验证,概率视频编码验证,Bulletproof验证,Plasma状态转换验证等。; B0 c) i. ^0 l- U- A
与Plasma类似,Truebit可以回退到根链的安全环境,允许它乐观地离线执行通用计算,但在链上验证结果。这个过程既缓慢又昂贵,并且与之前的第二层解决方案具有相同的缺点。
修复第一层的体验,如何?! ]% z" G, t% `/ ]
扩展分布式区块链网络非常困难(正如我们在过去2年时间看到的那样,扩展是一个热门话题)。我们现在可以实现的修复,只是提供比现有第一层解决方案更好的体验。这是gnarly的目标,它提供了用于面向用户的应用程序的积极状态转换。' V1 ]2 F9 [+ [! R9 Y2 E2 O8 L5 e+ F
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您可以通过下面的链接详细了解gnarly的技术细节,但我们将主要讨论它为创建面向用户的应用程序提供的属性。 L( u5 q$ p+ [/ s) r4 G
https://medium.com/xlnt-art/solv ... gnarly-51f5310e55439 h4 g8 ?2 }" Y" u! w# K2 D, `" V
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Gnarly:
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启用声明式、响应式客户端,
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具有置信区间的“即时”更新,即积极状态转换,
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积极的UI模式,即时因应预期的变化,但一旦获得可信来源响应就会恢复内容,客户端只需要知道当前状态是正确的,并且具有适当的信心以便开展业务,* N5 K1 V( ^5 a. K
友好的错误管理意味着(i)开发人员获得合理的错误环境,且(ii)消费者获得有关错误的解释,
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友好的错误管理允许任何人知道(i)发生的事情和(ii)发生的原因以及(iii)该错误如何影响他们的行为,
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支持从任意块重放到(i)引导稳定状态和(ii)在失败后恢复,
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默认输出是针对graphql消费者客户端的
gnarly方法的主要优点是用户可以获得状态转换的即时更新。他们不必担心交易,他们不需要停止手上的事情来等待确认,他们可以立即对新信息进行操作,并且通常只需使用app。
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声明:该文观点仅代表作者本人,本文不代表比特池塘立场,且不构成建议,请谨慎对待。
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