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區塊鏈:科普 | 帶寬和區塊鏈:開發者如何最小化開銷

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區塊鏈將全世界都記錄在了同一個賬本上。每挖出一個新的區塊,這個賬本就會生成一個新的狀態來代替之前的狀態。共識機制旨在確保這個狀態得到了社區中大多數人的認可。在巧妙設計的系統中,激勵機制可以確保不可變性。只要等待足夠長的時間,已成歷史的狀態就無法被篡改。區塊鏈為我們帶來了可編程貨幣,并且俘獲了許多人的想象力。

比特幣和以太坊是區塊鏈世界的兩大領頭羊。事實證明,這兩種賬本技術流行程度高,而且發展勢頭強勁,但是人們普遍不看好它們的可擴展性。為什么會出現這種情況呢?又如果改善這種狀況呢?

背景

區塊鏈本身也叫作Layer1。區塊鏈充當的是網絡中所有數字資產歸屬權的全局信任來源。網絡中的全節點會追蹤賬本的當前狀態。要想保持這種去中心化或無權力中心的狀態,就必須讓小礦工也能夠參與驗證并為區塊鏈做貢獻。小礦工手中的系統資源和帶寬遠比不上大礦工。

穩定幣crvUSD科普創新清算機制LLAMMA,可在抵押品價格下跌時逐步替換為穩定幣:1月17日消息,Curve官方科普其穩定幣crvUSD創新的清算機制LLAMMA,解釋了LLAMMA通過AMM的特性進行針對債務人更友善的清算方式,讓抵押品在價格下跌時逐漸轉移成穩定幣,讓原本要清償的債務有一定程度的穩定幣可以償還,同時在價格回穩時再逐漸把穩定幣換回抵押品,而不是直接的觸發清算導致債務人的虧損。

此前報道,2022年11月23日,去中心化交易平臺CurveFinance開發者發布Curve即將推出的去中心化Stablecoin“crvUSD”的官方代碼和白皮書。[2023/1/17 11:17:13]

為實現免信任性和抗審查性,區塊鏈不能由某個實體或小團體控制。開發人員認為要讓掌握不同資源的人都能夠參與進來,從而避免權力集中和單點控制的問題。因此,比特幣的區塊大小上限得不到提高。這一上限會抑制整個系統在資源要求上的膨脹,讓更多人能夠參與進來。

民盟中央建議加速元宇宙科普和立法:3月4日消息,民盟中央已起草了《關于“元宇宙”技術發展的提案》,并將提交全國政協十三屆五次會議。在提案中,民盟中央建議,在科普層面需加速知識傳播,法律層面則需加快立法步伐。民盟中央擬提交的提案指出,目前,在新興網絡層面,相關政策法規相對缺失。“元宇宙”在未來將會帶動形成全新的網絡形態,當遇到突發輿情,全虛擬的環境、場景將更難進行源頭追蹤、問題疏導。因此建議應盡早加快立法研究,盡快形成與技術、市場發展相適應的治理模式和法律基礎,全面提升我國社會治理的水平。建議組織相關部門,針對“元宇宙”相關需求、風險進行立法研究,并盡快發布。此前消息,民進中央擬向全國政協十三屆五次會議提交《關于積極穩妥推進元宇宙技術和產業發展的提案》。建議推進元宇宙技術產業發展,建立相關監管治理體系。(華夏時報)[2022/3/4 13:37:12]

要注意的是,參與方之間也可以通過局部協議進行轉賬,無需進行全局更新。這就是我們通常所說的二層方案或鏈下交易,對于擴大交易的規模具有深遠影響。其思路是,各方之間的交易在上鏈之前可以聚合起來。在某些設計中,這種局部協議從開啟到將狀態上鏈可以歷時幾個月或者更久。

歐科云鏈集團正式啟動區塊鏈科普行動“星途計劃”:歐科云鏈集團于4月26日,正式宣布啟動了區塊鏈科普行動——“星途計劃”,行動包括將在全國范圍展開系列沙龍,加大力度推進區塊鏈科普進機關、進國企、進校園等,聯合政府部門、行業協會等共同構建起更加完善和有效的區塊鏈科普教育生態,與此同時,直擊區塊鏈科普現存痛點,推出簡單易懂的“秒懂區塊鏈”公益短視頻課。

該計劃旨在全維度推動社會建立對產業更清晰的認知,與“鯤鵬計劃”一道助力數字經濟及區塊鏈產業本身健康發展夯實“人才”和“產業認知”兩大基礎。[2021/4/26 20:59:37]

工程師都很看好二層解決方案,認為它能夠大幅提升區塊鏈的可擴展性,對于密碼學貨幣能否滿足大用戶群的需求具有決定性作用。然而,盡管二層解決方案具有很大的影響力,但它能做的只是提升底層區塊鏈的吞吐量,而非帶來無限的可擴展性。因此,重點還是要對網絡進行優化,最小化每個交易所需使用的資源。

IMF今日發布的加密貨幣科普視頻實為兩年前舊聞,且存在諸多疏漏:國際貨幣基金組織IMF今日在推特上發布了一條關于加密貨幣的科普視頻,這段時長兩分鐘的視頻最初發布于2018年6月。該視頻稱加密貨幣是“貨幣進化的下一步”,但沒有特別提到DLT、區塊鏈,甚至是代幣名稱等術語。BTC、XRP和ETH只出現在說明加密交易的圖形中。盡管這段視頻到目前為止已經獲得了超過13.7萬的點擊量和2900個贊,但來自加密社區的許多反應都是批評的,他們指出了信息中的漏洞和似乎具有誤導性的措辭。

Reddit用戶nanooverbtc稱:“他們犯了很多錯誤,比如把私鑰稱為密碼。”該視頻也沒有討論挖礦或加密貨幣供應。Kraken策略師Pierre Rochard等知名人士表示:“可證明的稀缺性是比特幣有趣的原因,你忘了提這一點。”(Cointelegraph)[2020/8/24]

問題

去中心化的比特幣區塊鏈是全球共享的廣播媒介——很有可能是人類設計過最低效的通信方式。

——GregMaxwell

一層區塊鏈的基本問題是全網的副本必須與總賬同步更新。每一個全節點都會存儲一個區塊鏈的副本,每個副本都是完全相同的,并經過了每一個全節點的獨立驗證。

新挖出的每一個區塊必須廣播給其他節點。延遲對挖礦節點來說尤為關鍵,因為它們需要緊接著最新挖出的區塊繼續挖,否則就會白費力氣。為了驗證最新挖出的區塊,礦工需要知道區塊中包含哪些交易,并且掌握所有交易的副本。

目前來說,比特幣軟件采用的是一種幼稚的方法來廣播交易和區塊。節點接收到交易之后會將它們廣播給其他節點。創建的區塊會被廣泛傳播出去,不管接收者是否已經掌握其中的部分數據段。對于需要實時跟進出塊情況的礦工來說,這么低效的流程簡直不能忍。

補救措施

比特幣的低效問題是眾所周知的。多年來,提高網絡效率的努力都在減少帶寬成本和加快傳播速度上。前比特幣維護者GavinAndresen在2014年發布了一個O(1)區塊傳播路線圖。后來,這個路線圖經過了大幅修改,不過基本思路沒怎么變。

-FIBRE網絡示意圖-

中繼網絡

礦工已經在積極實現FIBRE和Falcon之類的區塊中繼網絡了。這些中繼網絡采用的是低延遲+高帶寬的連接方式,不過存在一些缺陷,例如中心化程度高,為實現延遲最小化消耗了大量帶寬等等。這些網絡不會減少運行非挖礦節點所需的帶寬總量,這在工程師擴大系統規模之前是必需實現的。

壓縮區塊

如果在傳輸區塊的時候,區塊中包含的交易是接收者已有的,就不是最優方案。密碼學家GregMaxwell曾指出,新挖出的區塊中有大部分交易都是接收者已知的。說明白點,新挖出的區塊中有很多交易很可能是接收者的內存池中已有的。GregMaxwell研究了這一問題,并在2015年12月草擬了一個提議。

核心開發者MattCorallo在Greg研究的基礎上改進了這個提議,并于2016年初正式提出了BIP152,闡明了壓縮區塊的概念。壓縮區塊協議指的是發送者向接收者發送的不再是完整的區塊數據,而是接收者肯定沒有的區塊頭、交易ID縮寫和交易集。這一改動旨在節省帶寬,不過也有降低延遲的效果。

Erlay

比特幣采用的是“大水漫灌”型的區塊廣播方式,顯然不是在網絡中傳播交易的最佳方式。一個節點可能會接收到同一個交易的多個副本,而且必須將這些副本廣播給所有與之相連的節點。由此一來,消耗了大量帶寬,造成了不必要的開支。此外,這會打擊節點與更多節點建立連接的積極性,因為多連接一個節點,每傳播一個交易所需的帶寬就會相應遞增。

連接的節點越少,消耗的帶寬就越低。然而,這可能會帶來一定的危險,使用戶更容易遭受日蝕攻擊。TumbleBit的創建者EthanHeilman在2015年發布了一篇關于日蝕攻擊的研究論文。這篇論文的基本思路與女巫攻擊有關。攻擊者偽裝成多個不同的實體來迷惑受害者。攻擊者會壟斷被攻擊節點的所有外部連接。作為被攻擊節點僅有的信息來源,攻擊者會通過創建特殊的區塊來偽造當前狀態。這種攻擊的成本很高,但是如果攻擊者可以讓被攻擊者相信自己收到了一大筆比特幣,實際上卻將這筆資金轉移到了其他地方,被攻擊者可能就會被騙過,以為自己已經收到了錢并且愿意出貨。

Erlay可以實現一個連接更好且更強大的網絡。如果是在每個節點都連接到其它32個節點的網絡種,Erlay的研究人員發現,優化過后,節點使用的帶寬會比當前軟件下使用的帶寬減少75%。

下一步怎么走?

一方面讓挖礦節點使用中繼網絡,另一方面讓普通節點用戶使用壓縮區塊協議,區塊廣播就能得到極大的優化。研究人員仍在努力減少系統的開支,并盡可能精簡流程。只有當開發人員認為當前吞吐量下帶寬消耗量足夠低之時,談論提高吞吐量的問題才會提上日程。

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