LANA:深度調查：新公鏈們為何頻現宕機事故？

作者：RichardLee

編輯：龔荃宇

邁入1月，Solana、Harmony、Arbitrum等多條公鏈/Layer2出現停止出塊的網絡宕機現象，以太坊側鏈Polygon則出現嚴重擁堵現象，用戶反映長時間內無法發起交易或提幣。

上述公鏈多以「高性能」作為主打口號，但卻在相近時間內不約而同開始「罷工」。在此之前，Solana、Arbitrum、BSC、Fantom也已多次暴露出類似問題。

新公鏈集體停擺，反映的是一場廣泛存在、影響深遠的基礎設施危機。鏈捕手通過采訪當事方Harmony團隊，以及Conflux等國內公鏈的專業人士，試圖還原這場危機，并厘清值得重視和深思的問題。

一、為什么「公鏈宕機」值得重視？

Web3.0以同時結合了Web1.0的開放性和Web2.0的經濟效益著稱，是加密圈對下一代互聯網浪潮的統稱。這一舊術語重新成為熱詞，除了它給加密經濟賦予的合法性外，更因為它象征了區塊鏈和加密技術的大規模采用。

公鏈賽道在2021年迎來爆發式發展，Solana的登場是原因之一：號稱每秒數萬的TPS，致力于給用戶帶來更快、更低廉的鏈上使用體驗。SBF、美國銀行等多個名人或機構都將Solana看作促進大規模加密采用的「門戶」。

在鏈上應用有望進一步出圈的未來，公鏈作為最底層的基礎設施，其安全與穩定性至關重要。以Solana為代表的新公鏈計劃向以太坊發起挑戰，并成為很多新用戶進入加密行業的第一站，但相繼遭遇宕機等尷尬狀態，反映出這些新公鏈在快速發展過程中也逐漸暴露出自身的弊端。

Cathie Wood：區塊鏈等新興技術相關股票正處于“深度價值領域”:金色財經報道，知名投資公司 Ark Invest 首席執行官“木頭姐” Cathie Wood 在社交媒體上表示：在當年科技股/電信股泡沫時期，大量股票也被拋售，投資者認為這些公司的愿景無法在 20-25 年內實現，狀況和現在類似。因此基因組測序、自適應機器人、能源存儲、人工智能和區塊鏈技術，這些新興行業里的公司股票現在似乎處于深度價值區域。[2022/5/13 3:12:50]

上述公鏈網絡動輒癱瘓長達數小時的現象如不能及時得到解決，勢必將給新入場的主流用戶帶來糟糕的使用體驗和印象，成為制約加密經濟大規模發展的重要瓶頸。畢竟，公鏈作為分布式節點維護的去中心化網絡，如果還像基于中心化服務器的平臺一樣頻頻宕機、卡頓，如何令主流人群信服？

二、流量失控：新公鏈們「停擺」根因

「DDoS攻擊」是項目方在解釋網絡性能下降時，最常用到的術語之一。DDoS攻擊的全稱是「distributeddenial-of-serviceattack」，指的是通過使用多個來源的流量，讓流量超出系統的處理范圍，從而使真實用戶無法及時獲得所需的網絡服務或資源。攻擊者通常通過向某一網絡發送超出網卡處理能力的流量，或向某一應用發送超出其管理能力的請求數量，來達到效果。

據區塊鏈白帽黑客組織Halborn介紹，傳統DDoS的做法通常是造成系統中的固定單點故障，比如一臺Web服務器出現故障，訪問者可能無法訪問由其運營的網站。也因此，對DDoS攻擊的抵抗力通常是區塊鏈技術的主要賣點之一——區塊鏈網絡中沒有一個節點是必不可少的，單一節點下線并不會導致整個網絡癱瘓。

聲音 | 數字貨幣專家：中國市場有必要深度學習Libra的設計架構和運行方式:近日，數字貨幣專家王林曦博士接受采訪時表示，未來數字經濟的發展，扁平化、一體化、成本共享化的勢頭日趨明顯。以金融驅動創新，以支付引領產業，將在未來趨于常態化。一個新產業的打造，一個新產品的發展，都離不開全球市場通過互聯網進行聯動。產品是全球的，技術是世界的，這樣的思維將越來越成為互聯網經濟的共識。而金融工具和數字貨幣的普及，將有可能成為鏈接下一個互聯網浪潮的契機。中國市場有必要深度學習Libra的設計架構和運行方式，利用數字貨幣的特點對現有的中國互聯網特色的在線生態系統進行升級，并積極探求由中國人民銀行授權發行央行數字貨幣的可能性。（經濟網）[2019/10/16]

不過這并不意味著區塊鏈就能免受DDoS的影響。Halborn指出，攻擊者可以發送大量垃圾交易，讓其充斥整個區塊鏈網絡，從而減少「合法用戶」的使用機會和空間資源。在真實場景中，通常所謂的「攻擊」不是真的有預謀的「攻擊」，而是在熱門項目IDO、GameFi交易或市場大行情下，真實用戶借助計算機程序「開掛」，實施的作弊行為。

那么，持續提高節點服務器的內存容量，可以解決這一問題嗎？答案是否定的。這由大多數區塊鏈網絡共有的特性決定：大多數區塊鏈都有固定容量，它們會定期創建具有特定大小限制的區塊，節點在打包區塊時，任何不適合當前塊的內容都將存儲在「內存池」中，等候下一個區塊打包。

因此，這一根本屬性也決定了公鏈網絡都需面對的普遍問題：特殊情況下，可能觸發如洪水般泛濫的交易請求。

如何應對這一難題，以及應對措施是否有效，是考察各大網絡近期表現的重要指標。

聲音 | 燕趙晚報：建設多層次金融服務體系 要推進金融與大數據、區塊鏈等深度融合:9月26日，燕趙晚報發表文章《支持民企發展 金融責無旁貸》。文章指出，要徹底解決民營企業融資難、融資貴，在立足當下貫徹好、執行好各級政策的同時，還應著眼長遠，以深化金融改革化解民企融資困局。要建設多層次金融服務體系，不斷提高直接融資比重，放寬金融市場準入，發展多元金融業態，推進金融與大數據、區塊鏈等深度融合，降低民企融資成本。[2019/9/26]

Solana用戶可能對「交易泛濫」的體驗最為熟悉。追溯至去年9月14日，Solana全網中斷17小時，所有鏈上服務都無法使用，官方后續報告稱是由于去中心化社交網絡協議GrapeProtocol在Raydium平臺上的IDO活動火熱，許多用戶通過編寫的機器腳本發送大量交易，這些交易造成「內存溢出」，導致驗證節點崩潰，最終整個網絡無法達成「共識」而離線。

而根據SolanaStatus公告，Solana網絡從去年12月初出現、延續至今的擁堵現象，也與「9·14」宕機事件暴露的問題有關。SolanaStatus是Solana基金會運營的發布網絡性能公告的推特賬戶。

據區塊鏈公司Laine分析，近期市場行情波動性大，DeFi項目中的許多杠桿倉位都達到清算標準。執行DeFi清算的人會收到獎勵，任何人都可以申請充當清算人。因此這也開創了一個市場，許多人競相清算來爭奪賞金，其中有不少人使用的是自行開發的自動化程序，為了確保能「贏得」比賽，這些「機器人」會發送幾十次、甚至上百次相同的交易請求。

「我們看到每秒有接近200萬個事務到達同一節點，其中90%以上是完全相同的重復。」Solana聯合創始人AnatolyYakovenko1月27日凌晨在TwitterSpace活動中表示。

聲音 | 工信部副部長陳肇雄：推動數字經濟與實體經濟深度融合:據人民網消息，2018中國信息通信大會在成都召開，中國工業和信息化部副部長陳肇雄指出，順應數字經濟發展大勢，推動數字經濟與實體經濟深度融合，是加快新舊動能接續轉換的重要舉措。今后中國將加快推進數字產業化、產業數字化，做大做強數字經濟，打造高質量網絡，強化基礎支撐。[2018/12/17]

針對宕機原因，邊界智能研究院院長胡智威則進一步向鏈捕手表示，由于Solana將共識消息也作為一種特殊的事務消息在驗證節點間傳遞，大量的消息堵塞導致了共識消息無法正常傳遞，而使得共識無法正常進行。

SolanaTPS的結構組成?來源：solanabeach

「同時Solana的一些特性被針對性的利用導致了網絡宕機。例如為了并發處理事務的寫入鎖定在很多重要地址上被鎖定，使得事務變成順序執行而非并發，極大的影響了對消息的處理能力；節點為處理分叉，不斷保留了可能的分叉信息，導致內存溢出等。」胡智威說。

國內知名公鏈Conflux的CTO伍鳴向鏈捕手分析，在Solana網絡中交易過多導致網絡擁塞的情況下，區塊的轉發延遲就會增加，賬本隨之容易出現分叉；當賬本分叉情況嚴重時，共識算法的壓力就會增加，如果處理不好，最終就會導致系統徹底崩潰。

「這里面一個很重要的問題是，節點不應該無節制地轉發成本很低的垃圾交易，Solana應該是在這方面的流控沒有做好。」伍鳴表示。

AnatolyYakovenko也在上述TwitterSpace活動中承認了該問題。他稱，主要問題在于，原先的程序設計中，「重復交易檢查」是在簽名驗證之后進行，因此所有的重復數據都必須先經過簽名驗證，才會被檢查是否屬于「垃圾交易」。此外，在節點客戶端升級前，Solana用于刪除重復數據、清除網絡冗余的程序運行得非常緩慢，需耗時幾百微秒。

北京銀行業績發布會透露：將深度學習區塊鏈技術:北京銀行召開業績發布會，北京銀行副行長魏德勇表示，“北京銀行未來幾年的零售戰略關注以下三個方向：一是，進一步優化操作流程，實現全面數字化轉型，北京銀行已經和騰訊阿里等展開合作。二是，數據深度學習，包括運用智能投顧和區塊鏈等。三是，拓展主要的零售客群。”[2018/4/27]

為避免下次大行情期間，「機器人」交易再度干擾網絡，AnatolyYakovenko稱接下來將在Solana主網beta的1.9版本中引入「實際的流量控制」。

另一條熱門公鏈Harmony也面臨類似問題。1月15日，Harmony網絡中斷數小時，團隊官方將基礎gas費提高到30gwei，來提高發送垃圾交易的門檻。

Harmony社區發布的事后分析顯示，網絡的領導節點收到了大量垃圾流量，再加上驗證節點的舊版客戶端對高流量情況的處理不佳，內、外部的因素綜合導致了這一「宕機」事故的發生。

HarmonyCTORongjianLan對鏈捕手表示，點對點網絡數據包重復發送，造成了p2p網絡的擁堵，正常的共識消息無法順利發送，網絡因此無法達成「共識」。其中內部原因在于，Harmonyp2p網絡的參數不夠優化、存在潛在bug，因而發生了上述現象。

「新的Web3基建需要更好的流量監測和流量限制的機制，才能杜絕網絡被濫用。」RongjianLan稱，Harmony對p2p網絡協議層參數進行優化后，將開展長期性的系統改良工程，在共識、網絡和RPC層都進行優化。

此外，以太坊二層擴容網絡ArbitrumOne曾分別在去年9月14日和今年1月9日出現網絡中斷現象，但從官方公告來看，這與流量失控沒有直接關系，主要還是與該網絡由于仍在測試階段而特意保持的較高中心化程度有關。

據悉，ArbitrumOne首次事故的原因是其Sequencer存在bug，而最近一次掉線則是由于主Sequencer節點出現硬件故障，同時備份Sequencer未能及時生效，導致網絡「罷工」數小時。

「雖然我們通常有冗余，可以讓備份Sequencer無縫控制，但由于正在進行軟件升級，這些功能未能生效。結果就是，Sequencer停止處理新事務。」OffchainLabs稱。

據悉，序列器是Arbitrum開發團隊OffchainLabs運營的一個全節點。序列器具有一定特權，可控制收件箱中每筆交易的排序，來保證用戶的交易結果能夠立即被確定。

OffchainLabs在上述公告中表示，一旦Arbitrum完全去中心化，最有力的保證就會到來。

三、提高「基礎gas費」是最終解嗎？公鏈穩定性的未來在哪里？

事實上，在一定動機激勵下，編寫腳本、「開掛」作弊，是互聯網用戶長期以來的自然行為，隨著鏈上交互的增多，「交易泛濫」和「機器人」困擾不可避免地會進入區塊鏈空間。

同期網絡運行狀態遭遇「惡評」的還有Polygon網絡。1月初，因Polygon上的P2E游戲SunflowerFarmers火爆，參與玩家發送了大量事務請求，一時間內該款鏈游的智能合約Gas消耗，一度占據了整個Polygon網絡的41.8%，導致Polygon上的其他類型交易被暫時擱置，網絡呈現高度擁堵狀態，平均Gas價格數日內上漲近7倍。

Polygon近三個月平均Gas價格走勢?來源：Polygonscan

Polygon長期為「交易泛濫」所困，網絡擁堵現象不時發生。此前在去年10月，Poygon已經將節點客戶端的最低gas價格調高30倍，以應對海量的「垃圾交易」。

這一應對方式與Harmony采取的應急措施一致。但調高基礎gas價格一方面提高了用戶「開掛」的成本，另一方面也會給用戶體驗帶來影響。

對于項目方的這一慣用操作，伍鳴對鏈捕手分析表示，調高基礎gas作為一種「流控」方式肯定是有效的，這一措施的本質是降低了系統所能支撐的吞吐率。

但他也指出，「如果想要做得更好，需要在系統本身下功夫，提高系統自身能支持的最大吞吐率，就會涉及到共識算法、網絡轉發算法、存儲和執行優化等多方面的改進。」

Solana聯合創始人AnatolyYakovenko披露的「流量控制」改進中，就涉及到引入新的協議機制。AnatolyYakovenko稱，新升級中將引入按質押權重的qos流控機制，這一機制由「QuicProtocol」實現，據稱這一協議由谷歌開發，已有5-6年的歷史。通過這一協議，Solana可以對發件人實施「評級」限制。其中，如何決定如何在不同的區塊之間分配帶寬是開發團隊最需攻克的命題——這一過程需要驗證者接收來自網絡其余部分的消息流，并根據這些消息的來源權重，對服務質量和擁塞控制進行優先級排序。

AnatolyYakovenko在推特表示，上述「流控」措施將在接下來4-5周內推出。

胡智威則表示，對于流量攻擊，公鏈還可以采取對于驗證人的網絡流量保護措施，如采用哨兵節點。對于TPS更高的解決方案，除了在本鏈進行優化外，還可以考慮跨鏈+應用專有鏈的擴展處理方式。

而這也是BSC正在探索的方案。近日，BSC官方在其年度總結中承認其運行機制存在諸多挑戰，包括「網絡擁塞和節點運營商面臨管理其完整節點以與最新區塊同步的困難」，這導致BSC在去年曾多次短期宕機情況。

對此，BSC表示這是因為大區塊的設定導致驗證節點需要較多存儲空間和時間來同步區塊，將在2022年向多鏈和跨鏈發展，推出BSC應用側鏈(BAS)和BSC分區鏈(BPC)?，以減少主鏈的數據存儲量。

BSC今年的技術規劃?來源：BSC博客

技術改進和去中心化程度提高，就能保障公鏈網絡運行的穩定性嗎？

針對這一問題，也有網友效仿區塊鏈「可擴展性」的「不可能三角」，提出了「交易質量」的選擇困境：交易泛濫、抗審查性和低費用三者之間，實現其二，剩下的另一目標就必定不能實現。

實際是否如此，在上述項目團隊實施改進措施前，尚屬未知。

但無論如何，公鏈宕機現象都給予啟示：未來很長一段時間內，公鏈作為底層基礎設施都還處在早期階段，還需迎接在網絡穩定性、生態完善性等層面的更多考驗，特別是需要采取更多措施應對交易激增等特殊情況，避免對普通用戶的使用體驗造成負面影響。

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