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1. 為什麼塊大小很重要? 區塊鏈上單個塊的大小可能會對網絡的速度和容量產生巨大影響,但總是需要權衡取捨。 區塊鏈塊大小和可擴展性的解釋 1.為什麼塊大小很重要? 區塊鏈上單個塊的大小可能會對網路的速度和容量產生巨大影響,但總是需要權衡取捨。 正如您可能知道的那樣,區塊鏈的名字來源於它們實際上是由一個持續不斷的區塊歷史組成的。區塊本身就是成批的交易數據,每個區塊所包含的數據量與鏈的出塊速度相結合,決定了網路每秒可以處理的交易數量或 TPS。顯然,擁有高 TPS 率更具吸引力,因此開發人員一直在尋找改進這一指標的方法。 實際速率因網路條件而異,但比特幣目前最高可達 7 TPS,而以太坊在 15 TPS 也好不了多少。相比之下,Visa 可以處理大約 1,700 TPS,因此如果這些網路想要作為全球支付解決方案進行競爭,就必須進行改進。由於區塊鏈的 TPS 速率與每個區塊的大小密切相關,因此這成為尋找主流採用途徑的主要因素。然而,正如我們將看到的,簡單地無限期地增加規模只是解決這個問題的一種方法,關於如何向前推進有許多不同的理念。 2.區塊鏈可以通過哪些方式進行擴展? 擴展解決方案有兩種形式:鏈上和鏈下。兩者各有利弊,但截至目前,對於未來增長的前景,尚無定論。 鏈上擴容 鏈上擴展是指改變區塊鏈本身以使其更快的哲學。例如,一種擴展方法包括減少每個事務中使用的數據量,以便更多事務適合一個塊。這類似於比特幣通過其隔離見證更新(也稱為隔離見證)所取得的成就。通過改變交易數據的處理方式,這個比特幣彌補方式可以顯著提高整體網路容量。 另一種可能提高網路 TPS 的方法是提高塊生成率。雖然這在一定程度上是有幫助的,但這種方法在通過網路傳播新塊所需的時間方面存在局限性。基本上,您不希望在前一個塊與網路上的所有(或幾乎所有)節點通信之前創建新塊,因為這可能會導致共識問題。 在離散區塊鏈之間創建無縫通信是這些系統可以擴展的另一種潛在方式。如果不同的鏈都可以在彼此之間進行交易,那麼每個單獨的網絡就不必處理那麼多的數據,並且每個網路的吞吐量都應該提高。當然,需要一個系統來確保在網路之間發送的數據是 100% 準確的,這就是 Polkadot 等項目目前正在做的事情。通過結合多個原生鏈和智能合約,該平台使整個去中心化生態系統一旦完全實施就可以一起擴展。 然後是一種稱為分片的技術,其中事務被分解為“分片”,不同的節點只確認某些分片,有效地執行並行處理以加速系統。這可以應用於工作量證明或權益證明系統,並將成為以太坊 2.0的主要組成部分。這提供了提高網路容量和速度的潛力,開發人員希望我們將看到超過 100,000 TPS實現。 另一方面,應該注意的是,分片過程在以太坊中完全實施還需要幾年的時間,批評者指出這也增加了複雜性並損害了安全性。這是因為分片增加了由於攻擊而發生“雙花”的機會。這裡的問題是,接管單個分片所需的資源明顯少於執行傳統的 51% 攻擊所需的資源。這可能導致交易被確認,否則會被視為無效,例如相同的以太 ( ETH ) 被發送到兩個不同的地址。 一些項目試圖通過限制驗證節點的數量來提高網路速度——這與以太坊的理念截然不同。一個例子是 EOS,它將其驗證者限制在 21 個。然後,這 21 個驗證者由代幣持有者投票,以保持公平、分佈式的治理形式——結果好壞參半。據報導,這使網路達到了 4,000 TPS,開發人員有信心繼續擴大規模,這使該項目成為以太坊在該領域的主要競爭對手之一。但是,有限的驗證者通常被視為一種集中化形式,因此並非所有用戶都想使用該模型來交易。 當然,最常討論的擴展區塊鏈的方法之一是增加單個塊的大小。這就是比特幣現金在 2017 年從比特幣分叉時採用的著名方法。比特幣現金社區不希望有 1 MB 的限制,因此更改了規則,以便該項目可以擁有 8 MB 和後來的 32 MB 塊。雖然這當然意味著每個區塊中有更多空間用於添加交易數據,但有人指出,無限期地繼續增加區塊大小是不可行的。許多人認為這種解決方案只是將問題推到後面,最壞的情況是,他們認為它再次為損害區塊鏈的去中心化性質做好了準備。鑑於在實踐中,比特幣現金網路上的平均區塊仍然低於1 MB,關於此的爭論尚未解決,我們將在下面更深入地探討這個問題。 鏈下擴容 還有一些提高網路吞吐量的方法不會直接改變區塊鏈的任何內容。這些通常被稱為“第二層解決方案”,因為它們位於區塊鏈“之上”。這些項目中最著名的項目之一是比特幣閃電網路。基本上,閃電網路節點之間可以打通“通道”,直接來回交易,只有當通道關閉時,閃電網路才會傳輸最終的計數記錄在鏈上。這些節點也可以串在一起,形成一個更快、更便宜的支付系統,只在很短的時間內與主網路連結。 當然,以太坊也有類似的解決方案。一方面,有雷電網路,旨在成為以太坊版本的閃電網路,以及更通用的區塊鏈產品 Celer Network。這些項目不僅實現了鏈下交易,還實現了狀態更改,從而允許處理智能合約。目前,這些系統的最大缺點是它們正在進行中,如果通道沒有正確創建或關閉,仍然會出現錯誤和其他技術問題。 類似的想法是所謂的“側鏈”。這些基本上是從主鏈“分支”出來的區塊鏈,能夠在它們之間移動原生資產。這意味著可以為特定目的創建側鏈,這將使交易活動遠離主網路,從而為需要在主鏈上解決的事情釋放整體帶寬。這是通過 Liquid 側鏈為比特幣實現的,以太坊的版本被稱為 Plasma。這裡的一個缺點是每個側鏈本身都需要由節點保護,如果用戶不知道誰在幕後運行它們,這可能會導致信任和安全問題。 3.支持和反對增加塊大小的論據是什麼? 那些希望看到區塊大小增加的人認為,更大的區塊不僅可以提高容量和速度,還可以降低費用。批評者擔心更大的區塊會導致更大的中心化。 許多人認為增加區塊大小是將比特幣 ( BTC ) 和其他去中心化資產納入主流採用的關鍵。公平地說,隨著區塊大小的增加,不僅每個區塊可以確認更多的交易,而且平均交易費用也會下降。這聽起來是兩全其美,因為網路會更快更便宜。當支持者指出其他擴展解決方案(例如上述側鏈和分片)仍在測試中並且尚未準備好大規模實施時,這種情況變得更加強大。 這些很重要,但是當然,增加塊的大小確實會產生一些後果。同樣,許多人認為這只是在爭取時間而不是解決真正的問題,因此需要更複雜的解決方案。他們給出的為什麼更大的塊是一個問題的原因是節點運營商需要在傳播每個新塊時下載它,如果塊大小為 1 MB、4 MB 甚至 32 MB,這對於當前的硬件來說並不是什麼大問題。但是,如果要在全球範圍內採用區塊鏈,那麼這還不夠。不久之後,區塊將需要達到千兆字節的規模,這對許多人來說可能是一個障礙。如果大多數普通用戶買不起能夠處理此問題的硬件或互聯網連接,那麼大概會越來越少的人這樣做,從而導致集中化程度提高。說: “當你談論網路上的交易時,規模和去中心化之間存在固有的權衡。[...] 你需要大量的頻寬,大約是千兆連接。它會起作用的。問題是它不會非常去中心化,因為誰來運行一個節點?” 最終,決定對網路進行這些更改的是礦工,他們可以“發出信號”,表示他們支持升級網路協議。由於許多礦工被分組到大型礦池中,最終所有礦池都發出信號,這可能是另一種形式的集中化,因為這些企業集團比單獨的礦工擁有更多的發言權。幸運的是,解決這個問題的方法不止一種,並不是所有項目都希望看到開放式塊大小。其他開發人員以其他巧妙的方式否定了這個問題,希望一勞永逸地停止縮放。 4.不同的項目是如何解決這個問題的? 沒有一個解決方案是最好的,項目仍在積極探索所有這些理念的創造性版本,以嘗試建立可擴展的網路。 在撰寫本文時,自 SegWit 實施以來,比特幣並未原生升級其區塊的性質。話雖如此,閃電網路和側鏈研究仍然很強勁,許多人希望它的某種形式能夠使日常使用比特幣進行購買成為常態。如前所述,諸如比特幣現金之類的項目已經接受了更大區塊的創建,而比特幣SV 更進一步,其區塊上限高達 2 GB。誠然,這導致維護節點的成本增加,以及更頻繁地出現孤立塊的問題。 儘管 2 GB 令人印象深刻,但還有比這更雄心勃勃的平台。一個名為ILCOIN的項目使用了一種稱為RIFT的協議正如該團隊聲稱的那樣,這允許創建最大 5 GB 的塊,並且吞吐量可以達到 100,000 TPS。ILCOIN 開發人員聲稱這是可能的,因為每個塊都由 25 MB 的“迷你塊”集合組成,這些不需要單獨挖掘,因為它們是由父塊自動生成的。該團隊表示,他們正在使用這種新型系統來創建去中心化雲區塊鏈(DCB),“由於能夠同時同步塊,它將作為一種無需信任且完全抗操縱的全球數據存儲解決方案。 ” ILCOIN 開發人員也相信這將是第一個能夠在鏈上存儲用戶文件的項目。 當然,並非所有項目都採用更大的塊方法。雖然 Zilliqa 等網路已加入以太坊,希望將分片作為創建可擴展平台的主要手段,但以太坊本身正在尋求遷移到被標記為 Casper 的新權益證明系統。另一方面,Cardano 項目開發了一種稱為 Hydra 的新方法,它認為每個用戶生成 10 個“頭”,每個頭充當網路上吞吐量的新通道。這有望實現無縫的可擴展性,因為網路使用的增加也應該產生更大的容量。 5.爭論沒有解決 儘管已經完成了很多偉大的工作,但區塊鏈擴展沒有一個明確的解決方案,而且可能永遠不會有。 上面探討的所有可能性都有助於將數字資產帶入全球舞台,但目前還沒有最終決定權。正如我們所討論的,每種方法都有優點和缺點,而且根本不會有一個贏家並不是令人難以置信的。具有獨特目標的不同項目可能需要以不同的方式擴展。甚至可以將這些想法中的一個以上結合使用以增加每個想法的好處。 隨著時間的推移,關於如何擴展區塊鏈的歷史將被寫入,但我們還沒有做到。通過測試和重新構想解決方案,開發人員應該每天都更接近與現有產品相媲美或超越的全球數據處理系統。目前,保持開放的心態並願意嘗試新事物很重要,因為項目負責人正在尋找的答案可能已經在現場進行了測試。