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区块链扩容前史:状态通道、DPoS、大区块与侧链

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《比特币、以太坊的发展瓶颈即将消失,盘点过去 4 大方向的扩容方案,你看好哪些?》

一眨眼,从 17 年「扩容」这个词进入圈内大众的视线至今,已然 4 年过去了。

4 年里,无数的团队为了区块链扩容大计做出了卓绝的努力,他们有的致力于提升比特币或以太坊的可扩展性,有的则干脆另起炉灶,想要没有技术包袱的实现更好更快的比特币或是以太坊。

而随着 Arbitrum 的主网上线,我们对于「扩容」这本书,已经翻到了倒数第二章。相信几年之后伴随着 ETH2.0 分片+Rollup 的「最终章」,扩容将不再是区块链技术发展的主旋律。

在终章之前,让我们简单回顾下过去几年,我们一起追过的那些扩容方案:

通道:闪电网络、Raiden、Celer、Connext
区块链扩容前史:状态通道、DPoS、大区块与侧链

提到扩容,通道可能会是很多老玩家脑子里蹦出的第一个词。

最早的扩容技术应该算是比特币闪电网络,然后 ETH 上面有了类似的 Raiden (雷电网络),包括后来的 Celer 等项目。

闪电网络作为最早的扩容方案,拿发展时间和今天的数据来看,无疑算是「失败」的,Raiden 在 ETH 的扩容方案里更是存在感最弱的一个。

原因无它,通道技术的原理是在交易双方间开启多个微支付通道,互相连结并形成网络,多数时间里只适合固定交易对象的高频交易场景,且通道节点需要质押金额,由于质押金额的不同,非常容易形成不同的路由瓶颈而导致转账失败。

闪电网络在 17 年时有一个视频的讲解和推导特别火,随着通道节点越来越多,那些中大型节点,也就是有着更大质押金额的节点,会越来越受欢迎,因为其不会造成路由瓶颈。而那些小金额的节点,会逐步淘汰。

很简单,如果你想在 A 到 Z 之间通过闪电网络转 10 个 BTC,那么途径的的 B,C,D 等闪电节点,其 BTC 余额大于 10 的才会被选中,小于 10 的自然要绕开。长此以往,很容易推演出来,闪电网络会慢慢自发演化汇聚到一个最有效率的方式,即几个超大节点参与到几乎所有的路由。

嗯?这和我们传统的用户 – 银行 – 用户有什么区别?这些超大节点不就是银行么?这还是主打去中心化的区块链和比特币么 ?

关于通道技术,除了闪电网络,目前最值得关注的两个项目是 Celer 和 Connext,原因在于 ETH 目前 Layer2 割裂严重,若是短时间无法形成一家独大的局面,那么在几个 Layer2 之间搭建状态通道网络,在一定程度上缓解这种「割裂性」,反而会成为必不可少的技术方案。

但不管怎样,通道技术注定只能作为一个扩容方案的「辅助位」,站不到前排,更不用提 C 位。

DPoS:EOS、Tron、BSC
区块链扩容前史:状态通道、DPoS、大区块与侧链

EOS,Tron 作为 17-18 年最富盛名的「以太坊杀手」,其技术核心,无疑就是 DPoS,后面更是催生出好多其他的 DPoS 和 DPoS 变种系列高速链,现如今大名鼎鼎的 BSC,同样是用的 DPoS。

DPoS 其实最早由 Bitshare 在 2014 年提出,然而进入主流视线,却是 17 年的 EOS。

EOS 刚一上线便饱受争议,批评的人指责 21 个节点的设计无论是从数量上,还是对硬件的要求上都完全「不去中心化」,赞成的人认为这种一币一票的机制最符合现阶段人类政治领域的「代议制民主」,并反驳说,BTC PoW 目前有影响力的大矿池数量,其实还不到 21 个。

客观的说,EOS 还是给区块链带来了很多新的思路,比如把全网的 CPU,内存等转化为可以买卖的资源,是第一个拥有「宪法」的区块链,提出了仲裁委法庭的概念,把「链上投票」这个概念深入人心……

当然,这些与扩容无关,所以暂且不表。

DPoS 在扩容领域,最大的特点就是让 21 个「高性能超级节点」来处理所有的事务,包括打包,出块,验证等等。

这里有个概念要特别强调,即「高性能超级节点」,后面我们讲其他扩容方案的时候,你也会经常看到。

DPoS 本质上来说依旧是 PoS,但区别于普通的 PoS,为了提升整个网络的性能和 TPS,DPoS 对于节点的要求比之前的 PoS 高了无数倍,要求节点拥有超高的运算性能与足够的带宽,尽可能的提升整个链的处理能力和节点之间的通信速度,相当于是把传统 PoW,PoS 里面木桶理论中所有短的木板统统消除,只用 21 块基本上等长又结实的木板来做这个桶。

DPoS 这 21 个节点是通过 Token 持有者链上投票选举出来的。

后面 DPoS 的各路变种,LPoS,BPoS,NPoS 等共识机制,以及后面许多的新型公链 – 比如 IOST,Algorand 之类,其实都有着 EOS 的影子,只不过节点数量不再是 21,DPoS 里面的 D 去掉,节点的方式从直接投票生成变成了委托投票,或是可验证随机函数指定等方式等生成,对于节点硬件的要求没有 EOS 那么「变态」,然而高性能依旧是必须的。

很有意思的是,目前所有这些「XPoS」里面,最能打的,反而是年龄最小,几乎没什么原创,只是单纯 Fork 了 ETH 然后把共识机制从 PoW 变成了 DPoS 的 BSC,不知道算不算是一种讽刺。

但不管怎么说,高性能节点从 EOS 的 DPoS 时代,算是正式进入了区块链「矿工」阶级,不仅趋向中心化,但凡区块链项目,都会存在。

大区块:BCH、BSV

大区块是一个比 DPoS 更加「直观」的扩容方式。

既然现在 TPS 这么低,主要原因就是因为一个区块里面可以容纳的交易太少,那我把区块扩大 10 倍,甚至 100 倍,从 1M 提升到 10M,100M,甚至 1G,TPS 不就相应的扩大了 10 倍,100 倍,1000 倍了么。

大区块主要是围绕着 BTC 扩容,与 ETH 无关,也诞生了区块链历史上著名的 BCH 与 BSV 分叉事件,三大阵营口水战了数年不止,基本上谁都无法说服谁,颇有当年「基督教」分叉的既视感。
区块链扩容前史:状态通道、DPoS、大区块与侧链

这其中,BCH 算是「温和大区块」流派,认为区块大小应该随着网络的需求和互联网的技术进步逐步提高,BSV 则是「极端大区块」流派,一开始就把区块大小提升到很大,后来更是开放了「无上限区块」的扩容方案。

然而简单提升区块大小并没有想象的那么简单,18 年末 BCH 的压力测试,有 16% 的全节点掉线,无法同步数据;19 年 4 月,BSV 的压力测试则造成了 6 个区块的重组。节点掉线,区块重组,孤块等一系列问题,会随着单个区块数据(非区块上限)的逐步增大而逐渐显现出来。

以 BSV 为例,在 BSV 的构想中,最终的成熟形态,应该是类 EOS 那种超级节点风格,甚至比 EOS 更高的硬件和带宽要求,差不多是数据中心级别。最终通过市场的优胜劣汰,留下几家或是十几家「超高性能超级节点」来做矿工。只不过不是投票,而是依旧保持纯正的 PoW,强调的并非节点数量或是「去中心化」,而是「Permissionless」(无许可)。

你看,高性能节点,又在这里出现了。

关于使用高性能节点是否伤害去中心化这个区块链最为重要的特性,依旧是一个当前有所争论的话题,而大区块,无疑是高性能节点的一个前排代表。

两个项目在智能合约的方向上也走出了完全不同的道路,BCH 最早开始起草的是虫洞协议,后来宣布失败,走回了纯电子现金路线,再后来 BSC 火了之后,开始开发一个叫做 SmartBCH 的侧链,类似于 BSC,走兼容 EVM 的路线,据说已经基本完成,相信大家很快就能体验到了。

BSV 则是一开始就坚持打造原生的 PoW+UTXO+脚本,来实现类智能合约的功能,目前也有了不错的生态。SmartBCH 的竞争对手是 ETH 的各个侧链以及 L2,BSV 则是一开始就把 ETH 本身作为竞争对手来看的。相信至少还得有三五年,大区块这种扩容方式是否可行或是证伪,市场才会给出一个相对确切的答案。

侧链:Matic、Skale、BSC、Heco、Near、Avax、Fantom
区块链扩容前史:状态通道、DPoS、大区块与侧链

严格意义来讲,侧链本身只是一个概念,并不能算是一种具体的扩容技术手段。

比如当前的 Matic 和 Skale 就是侧链,都是 PoS 链,他们的共识机制有所不同,但都是为了 ETH 而服务,他们最开始的目的便是扩容 ETH。

BSC,HECO 这种「交易平台链」,直接 Fork 了 ETH,然后共识改成 DPoS,ETH 上面的很多资产也能跨过去,所以也可以算是 ETH 的侧链。

Near 是分片,Avax,Fantom 是 DAG……他们一开始的定位是一条原生的高速链。但不管什么技术手段,只要他们做了一个去 ETH 的桥,那么便可以某种意义上看成是 ETH 的侧链。

如果 EOS 上面做了一个桥,连接到 ETH,那么你也可以说 EOS 是 ETH 的一个侧链。

当然,侧链的概念其实是相互的。比如波卡,上面有类似 Moonbeam 这种平行链来负责「桥接」ETH,一开始肯定会有许多 ETH 上面的资产通过桥到波卡上,你感觉波卡也可以算 ETH 的侧链。

但如果某一天波卡上面的资产比 ETH 更丰富,市值比 ETH 更大,许多原生资产反过来通过桥从波卡去了 ETH 上,那是不是也可以说,ETH 是波卡的侧链?

所以侧链本身是个相互的概念。只是当前 ETH 基本一家独大,几乎所有的有价值资产都在 ETH,ETH 自身性能又弱,所以会让人感觉所有「搭了桥去 ETH」的链,都可以算是 ETH 的侧链。
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