區塊鏈:a16z：能否公平準確地評估一條鏈的性能？

公鏈的那些性能指標，都代表了什么？

本文來自a16z?

原文作者：JosephBonneau

由Odaily星球日報譯者Katie辜編譯。

性能和可擴展性是加密領域備受討論的挑戰，與L1項目和L2解決方案有關。然而，我們沒有標準化的指標或基準。數據報告的方式往往不一致且不完整，這使得準確比較項目變得困難，并常常模糊了實踐中最重要的內容。

我們需要一種更細致和徹底的方法來衡量和比較性能——將性能分解為多個組件，并在多個數據軸上比較權衡。本文定義了區塊鏈性能基本含義和概述了其存在的挑戰，并提供了評估區塊鏈性能時需要牢記的指導原則和關鍵原則。

可擴展性?vs.?性能

首先，可擴展性和性能具有標準的計算機科學含義，在區塊鏈中經常被誤用。性能度量系統當前能夠實現的目標。正如我們下面將要討論的，性能指標可能包括每秒交易數或交易確認時間中位數。另一方面，可擴展性衡量系統通過添加資源來提高性能的能力。

區別很重要：如果定義正確，許多提高性能的方法根本不能提高可擴展性。一個簡單的例子是使用更有效的數字簽名方案，例如BLS簽名，其大小大約是Schnorr或ECDSA簽名的一半。如果比特幣從ECDSA切換到BLS，每個區塊的交易數量可能會增加20-30%，一夜之間性能就會提高。但我們只能這樣做一次——沒有比這更節省空間的簽名方案可以切換。

在區塊鏈中也可以使用其他一些一次性的技巧，但你需要一個可擴展的架構來實現持續的性能改進，其中添加更多的資源可以隨著時間的推移提高性能。這也是許多其他計算機系統的傳統思路，比如構建一個網絡服務器。通過一些常見的技巧，可以構建一個運行速度快的服務器。但最終需要一個多服務器架構，通過不斷添加額外的服務器來滿足不斷增長的需求。

a16z報告：加密驅動的 Web3 可能是十年來最好的機會之一:金色財經報道，加密風險投資公司 Andreessen Horowitz (a16z) 發布一份報告。該報告重申了該公司對 Web3 的樂觀看法，預計該行業將出現長期增長。a16z將報告要是關于 Web3 和以太坊的狀態。這家風險投資巨頭將最近的市場拋售歸因于季節性低迷的可能跡象，同時堅稱加密驅動的 Web3 可能是十年來最好的機會之一。

該公司認為，Web3 提供的經濟條款比 Meta 等 Web2 巨頭要公平得多。根據其數據，2021 年，基于以太坊的 NFT 的初級銷售加上 OpenSea 二級銷售支付給創作者的版稅總計 39 億美元，是 Meta 到 2022 年獎勵其創作者的四倍。

除了將 DeFi 視為傳統金融業的顛覆者之外，a16z 還將 Flowcarbon、Helium 和 Spruce 等區塊鏈項目確定為通過利用 DLT 在隱私、透明度和去中心化方面的優勢來解決重大現實世界問題的有力候選者。[2022/5/22 3:33:29]

理解這種區別還有助于避免在語句中發現的常見類別錯誤，比如“區塊鏈X是高度可擴展的，它每秒可以處理Y個交易”。第二種說法可能令人印象深刻，但它是一個性能指標，而不是可擴展性指標，并不是指通過添加資源來提高性能的能力。

可擴展性本質上要求利用并行性。在區塊鏈空間中，L1擴展似乎需要分叉或類似于分叉的東西。分叉的基本概念是將狀態分割成塊，以便不同的驗證器可以獨立處理，與可擴展性的定義非常匹配。在L2還有更多的選項，允許添加并行處理，包括鏈下通道、Rollup服務器和側鏈。

a16z：零知識證明保護去中心化和隱私，將取得一系列進展:4月15日消息，a16z發文《去中心化的速度：零知識證明的進步》表示，隨著區塊鏈吸引了數以百萬計的用戶，并且它們所承載的應用程序的復雜性不斷提高，圍繞隱私和可擴展性的兩個關鍵需求已經出現。需要識別的一個關鍵趨勢是，雖然正在為其中許多應用開發專用硬件，但也有一項運動正在優化消費者級硬件的算法，以保護去中心化和隱私。這一趨勢的一個特別好的例子是零知識證明。

我們目前正處于一個非常早期的時刻，零知識證明計劃將取得一系列進展。我們已經從零知識領域中極少數面向消費者的應用程序，發展到在很短的時間內為隱私和可擴展性提供應用程序和區塊鏈的整個生態系統。像這樣的新技術最令人興奮的一點是，很難預測另一面到底是什么樣子。[2022/4/15 14:27:35]

延遲?vs.?吞吐量

通常，區塊鏈系統性能是通過兩個維度進行評估的，即延遲和吞吐量。延遲度量確認單個交易的速度，而吞吐量度量隨著時間的推移交易的總速率。這些軸既適用于L1和L2系統，也適用于許多其他類型的計算機系統。

但是延遲和吞吐量的測量和比較都很復雜。此外，個人用戶實際上并不關心吞吐量。他們真正關心的是延遲和交易費用。更具體地說，他們的交易盡可能快、盡可能通過便宜的價格得到確認。盡管許多其他計算機系統也以成本/性能為基礎進行評估，但交易費用是區塊鏈系統的一個新的性能軸，這在傳統計算機系統中并不真正存在。

測量延遲的挑戰

a16z領投Mainframe Industries 2300萬美元B輪融資，用于構建元宇宙:11月30日消息，a16z宣布領投云游戲初創公司Mainframe Industries B輪融資。根據Mainframe Industries新聞稿，該輪融資總額為20.3萬歐元（約合2300萬美元），其他投資者包括 Riot Games 等所有先前投資者、Twitch 聯合創始人 Kevin Lin、Huuuge Games 創始人兼首席執行官 Aton Gauffin和Dreamhaven等。

Mainframe成立于2019年4月，為一家泛歐游戲開發商，目前正在利用云和云流媒體服務，構建一個完全云原生的 MMO游戲（大型多人在線游戲）。a16z曾參與其A輪融資。[2021/11/30 12:40:57]

延遲一開始看起來很簡單：交易需要多長時間才能得到確認？但有幾種不同的方法來回答這個問題。

首先，我們可以測量不同時間點之間的延遲，得到不同的結果。例如，當用戶在本地點擊“提交”按鈕時，還是當交易到達內存池時，我們開始測量延遲？當交易在一個提議的區塊中，或者當一個區塊被一個或六個后續區塊確認時，我們才停止計算時間嗎？

最常見的方法是從驗證者的角度，測量從用戶第一次廣播交易到合理地“確認”交易的時間。當然，不同的商家可能采用不同的驗收標準，甚至單個商家也可能根據交易金額的不同采用不同的標準。

以驗證器為中心的方法在實踐中忽略了一些重要的事情。首先，它忽略了點對點網絡上的延遲和客戶端延遲客戶端延遲可能性非常小，對于簽署以太坊支付等簡單的交易來說是可以預測的，但對于更復雜的情況，如證明屏蔽的Zcash交易是正確的，則可能非常重要。

GameFi游戲公會A16完成100萬美元種子輪融資:據官方消息，GameFi游戲公會A16公會獲得100萬美元種子輪融資，投資機構包括想象力基金、科銀資本、紅鏈資本、水木未名、DeFi七點鐘資本、北方資本、天水資本、極豆資本等。

此外，Yohero與游戲公會A16達成合作協議。A16公會將在Yohero游戲上線后提供20萬活躍用戶，向Yohero核心社區用戶提供賬戶租賃及代打服務，用戶可在Yohero社區向A16公會運營人員提出租賃申請。[2021/9/24 17:03:06]

即使我們將試圖測量延遲的時間窗口標準化，答案也是視情況而定。迄今為止，還沒有一個加密貨幣系統提供固定的交易延遲。一個基本的經驗法則是：

延遲是一個分布狀態，而不是一個數字。

網絡研究界早就明白這一點。特別強調的是分布的“長尾”，因為即使0.1%的交易的高延遲也會嚴重影響最終用戶。

在區塊鏈中，確認延遲的變化有很多原因：

批處理：大多數系統以某種方式將交易批處理，例如，在大多數L1系統上將交易批處理到區塊中。這將導致可變的延遲，因為一些交易將不得不等待，直到批處理填滿。其他人可能會幸運地最后加入。這些交易立即得到確認，并且不會經歷任何額外的延遲。

可變擁塞：大多數系統都會出現擁塞，這意味著發布的交易比系統能夠立即處理的交易要多。當交易在不可預測的時間進行廣播時，或者當新交易在一天或一周內的速度發生變化時，或者在對像熱門NFT啟動這樣的外部事件時響應，擁塞的程度會發生變化。

風險投資公司a16z發布在線版本“加密創業學校”課程:風險投資公司Andreessen Horowitz（a16z）已開始發布在線版本的“加密創業學校”，這是針對行業企業家的為期七周的教育課程。第一周的兩次演講于5月13日通過 TechCrunch發布，而其余材料最終將在該公司的網站上發布。（Cointelegraph）[2020/5/14]

共識層差異：在L1確認交易通常需要一組分布式節點來達成對一個區塊的共識，這可能會增加可變的延遲，無論擁塞情況如何。工作量證明系統在不可預測的時間找到區塊。PoS系統還可以添加各種延遲。

基于這些原因，一個好的指導原則應該是：

關于延遲的聲明應該顯示確認時間的分布，而不是像平均值或中位數這樣的單個數字。

雖然像平均值、中位數或百分位數這樣的匯總統計提供了部分情況，但準確地評估一個系統需要考慮整個分布。在某些應用程序中，如果延遲分布相對簡單，則平均延遲可以提供很好的洞察。但在加密貨幣中，這種情況幾乎從未發生過。通常情況下，確認時間很長。

支付渠道網絡就是一個很好的例子。這是一個經典的L2擴展解決方案，這些網絡大多數時候提供非常快的支付確認，但偶爾他們需要通道重置，這可能會增加延遲的數量級。

即使我們對確切的延遲分布有很好的統計，它們也可能會隨著系統和系統需求的變化而變化。另外，如何比較相互競爭的系統之間的延遲分布也并不總是很清楚。例如，假設一個系統確認的交易延遲均勻分布在1到2分鐘之間。如果一個競爭系統在1分鐘內準確確認95%的交易，而在11分鐘內確認另外5%的交易(平均90秒，中位數60秒)，那么哪個系統更好？答案可能是，有些應用程序更喜歡前者，有些則更喜歡后者。

最后，需要注意的是，在大多數系統中，并非所有交易的優先級都是相同的。用戶可以支付更多的錢來獲得更高的優先級，所以除了以上這些，延遲也取決于所支付的交易費用。總而言之：

延遲是復雜的。報告的數據越多越好。理想情況下，應該在不同的擁塞條件下測量完整的延遲分布。將延遲分解為不同的組件也是有幫助的。

測量吞吐量的挑戰

表面上看吞吐量似乎也很簡單：一個系統每秒可以處理多少交易？但有兩個主要的困難：究竟什么是“交易”，以及我們是否在度量一個系統今天做什么或者它可能做什么？

雖然“每秒交易數”是度量區塊鏈性能的實際標準，但作為度量單位的交易存在問題的。對于提供通用可編程性或甚至有限功能的系統，如比特幣的多路交易或多信號驗證選項，其基本問題是：

不是所有的交易都是平等的。

這在以太坊中明顯是正確的，在以太坊中，交易可以包括任意代碼和任意修改狀態。以太坊中的gas概念用于量化交易正在進行的總體工作量，但這與EVM執行環境高度相關。沒有簡單的方法來比較一組EVM交易與一組使用BPF環境的Solana交易所做的工作總量。將兩者與一組比特幣交易進行比較同樣令人擔憂。

將交易層劃分為共識層和執行層的區塊鏈可以使這一點更加明確。在共識層，吞吐量可以用每單位時間添加到鏈上的字節來衡量。執行層更復雜。

更簡單的執行層，例如只支持支付交易的Rollup服務器，避免了量化計算的困難。即使在這種情況下，支付也會因投入和產出的數量而變化。支付通道交易可能因所需的“跳躍次數”而異，這將影響吞吐量。Rollup服務器吞吐量取決于將一批交易“聯網”到更小的匯總更改集的程度。

吞吐量方面的另一個挑戰是超越經驗測量今天的性能來評估理論容量。這就引入了各種建模問題來評估潛在能力。首先，我們必須為執行層確定一個實際的交易工作負載。第二，實際系統幾乎從未達到理論容量，尤其是區塊鏈系統。出于穩健性的原因，我們希望節點實現在實踐中是異構和多樣化的。這使得精確模擬區塊鏈吞吐量更加困難。

總而言之：

吞吐量聲明需要仔細解釋交易工作負載和驗證器的數量。在沒有任何明確標準的情況下，來自以太坊等流行網絡的歷史工作量就足夠了。

延遲和吞吐量權衡

延遲和吞吐量通常是一種權衡。這種權衡通常不是一帆風順的，當系統負載接近最大吞吐量時，延遲會急劇增加。

零知識匯總系統是吞吐量/延遲權衡的一個自然例子。大量的交易會增加證明時間，從而增加延遲。但鏈上的足跡，無論是在證明大小和驗證成本方面，將分攤到更多的交易，更大的批處理大小，增加吞吐量。

交易費用

可以理解的是，終端用戶更關心延遲和費用之間的權衡，而不是延遲和吞吐量之間的權衡。用戶根本沒有關心吞吐量的直接原因，他們只關心能夠以盡可能低的費用快速確認交易。高額收費受多種因素影響：

1.有多少市場需求進行交易？

2.系統實現的總體吞吐量是多少？

3.系統提供給驗證者或礦工的總收入是多少？

4.這部分收入中有多少是基于交易費用還是基于通貨膨脹獎勵？

前兩個因素大致是導致市場清算價格的供需曲線。在其他條件相同的情況下，更高的吞吐量應該會導致更低的費用，但還有更多因素要處理。

特別是上面的第3點和第4點是區塊鏈系統設計的基本問題，但是我們對它們都缺乏良好的原則。相對于交易費用，我們對給予礦工以通貨膨脹獎勵的好處和壞處有一定的了解。然而，盡管有許多關于區塊鏈共識協議的經濟分析，我們仍然沒有一個被廣泛接受的模型來說明需要多少收入給驗證器。今天，大多數系統都建立在一個有根據的猜測中，即有多少收入足以讓驗證器誠實地工作，而不會扼殺系統的實際使用。在簡化的模型中，可以看出，安裝51%攻擊的成本與驗證程序的回報成正比。

提高攻擊成本是一件好事，但我們也不知道多少安全措施才“足夠”。想象一下，你正在考慮去兩個游樂園。其中一輛聲稱在車輛維護上比另一輛少花50%的錢。去這個公園是個好主意嗎？這可能是因為他們更有效率，用更少的錢獲得了同等的安全。另一種可能是花費超過所需的費用來保證游樂設施的安全，而沒有任何好處。但也可能是第一個公園很危險。區塊鏈系統也類似。一旦剔除吞吐量，費用較低的區塊鏈的費用較低，因為它們對驗證者的獎勵較少。我們現在沒有好的工具來評估這是否可性，或者它是否會使系統容易受到攻擊。總而言之：

比較不同系統之間的費用可能會產生誤導。雖然交易費用對用戶來說很重要，但除了系統設計本身之外，還會受到很多因素的影響。吞吐量是分析整個系統的更好指標。

結論

公平準確地評估性能是很難的。這同樣適用于測量汽車的性能。就像區塊鏈一樣，不同的人會關心不同的事情。對于汽車，有些用戶會關心最高速度或加速，有些人會關心油耗，還有一些人會關心牽引能力。所有這些都不容易得到準確值。例如，在美國，環境保護署就制定了詳細的指導原則，規定如何評估汽油里程數，以及在經銷商處必須如何向用戶展示。

區塊鏈空間距離這個級別的標準化還有很長的路要走。在某些領域，未來我們可能會使用標準化的工作負載來評估系統的吞吐量，或者使用標準化的圖形來表示延遲分布。目前，對評價者和建設者來說，最好的辦法是收集和公布盡可能多的數據，并對評價方法進行詳細的描述，以便它能夠被復制和與其他系統進行比較。

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