Hunter Hillman是Connext的增长负责人。 Steven McKie是Amentum Capital的联合创始人。 Eric Olszewski是一位以太坊开发人员


在过去几个月中,我们注意到大量文章宣称由于无法扩展并且整体缺乏用户牵引力而导致以太坊平台即将发生故障和崩溃。这并不奇怪随着许多新兴技术的出现,我们看到了类似的炒作周期。在Gartner着名的模型中,“膨胀期望的高峰”紧随“幻灭的低谷”。

在以太坊的情况下,我们已经通过前者并且正在通过后者。

这些文章中提出的问题是合法的,但通常忽略了每天在可扩展性方面取得的惊人进展。不,以太坊无法扩展成为当前状态的世界计算机。吞吐量低,成本高。然而,自从以太坊作为区块链发布之前,这些问题已经得到了预期并且得到了很好的理解。在本文中,我们将讨论过去几年中为解决这些限制而创建的各种解决方案。

在ICO泡沫期间,高交易量挤占了网络并提高了天然气的价格,这是为交易提供动力所需的少量以太。这带来了扩展挑战,以太坊开发人员已经很清楚并且已经开始解决这个问题,尽管媒体的关注会让你不这么认为。

虽然以太坊缩放可能对某些人来说是一个勇敢的新世界,但解决吞吐量的选择多年来一直在开发人员的雷达上:

  1. 规模以太坊本身能够处理增加的交易负荷(例如,通过称为Serenity和Casper的升级)。
  2. 通过在交易结算期间仅使用基础层将大量交易移动到第二层来减少主链上的负荷(例如,支付渠道,州渠道,等离子和侧链)

像分片和卡斯珀这样的“第一层”解决方案已经在以太坊路线图上使用了几年,但一直受到多次挫折的困扰,这些挫折阻碍了实施和开发前沿的重大进展。即使经过这些改进,仍然需要“第二层”扩展机制,它提供更高的吞吐量,私人交易和更低的交易费用。

在深入探讨各种第二层解决方案之前,我们要求您将以太坊视为全球结算层而不是整体世界计算机。这意味着以太坊用于解决在主链上进行的任何和所有交易,并相应地执行价值转移。区块链的这种用例是作为无偏见的第三方进行仲裁,所有第二层解决方案都在该仲裁中运行。

在高级别,任何第二层解决方案都遵循此公式或其中的一些变体:

  1. 两方或多方同意一套规则,他们将加入和退出第二层解决方案。
  2. 然后,这些当事方将这些规则编码为智能合约,要求各方放下保证金。
  3. 在放下他们的保证金后,所有各方都可以在彼此链接之间进行操作,同时提交对链上智能合约的间歇性更新。
  4. 当一方或多方希望退出第二层解决方案时,他们通常会提供一些加密证明,准确表示各方的剩余保证金。
  5. 有一个挑战期,可以对证据进行争议和抛弃。如果挑战期过去,那么关联方将退出第二层解决方案及其更新后的余额

第二层创新,如等离子和支付渠道/国家渠道,其中一些已经在生产中处理实际支付,将促进大量的以太坊交易。对于公共区块链(特别是具有如此强大的共识机制的区域链)的扩展很难确定。但这绝不是不可能的实际上,智能合约支持和以太坊虚拟机(EVM)允许新的扩展解决方案和更大的可扩展性,试图通过第二层扩展,其中脚本严格基于未使用的事务输出(UTX),这些不是可扩展的,按设计(一套不同的权衡和利益,就像计算机科学中的所有东西一样)。

分布式应用程序(dapps)保留用户的困难得到了很好的宣传。但多年的扩展研究和实施正在为支持具有大量月活跃用户(MAU)的dapps所需的用户体验和低延迟提供支持。

简而言之,以太坊的第二层解决方案几乎已准备好迎接黄金时段- 像Cent和Spankchain这样的公司(警告: NSFW )和其他公司,已经为现场区块链上的用户提供服务- 并准备好颠覆了以太坊无法扩展的叙述。以下部分讨论了高度吹捧的传统缩放方法的局限性,并为以太坊的强大,通用解决方案提供了案例。

传统的缩放方法

大多数传统的缩放方法归结为观察到许多交互不需要严格的共识才能被有关各方认为是最终的。例如,如果零售商和客户同意以令人满意的方式提供服务以换取指定的付款,则没有理由进行第三方,第四方和第五方确认。

重要的是两个因素:(i)确定付款人将履行他们的交易,以及(ii)付款人和收款人都不得不相信第三方会忠实地执行交易。

这个框架允许我们考虑离线扩展,其中交易是在主区块链之外进行的,后来在链上进行了结算。为了遵守(i),付款人必须以加密方式和不可撤销的方式承诺转移资金为了遵守(ii),这些资金必须以无信任的方式转移,并且如果需要,交易必须在链上强制执行。

这些标准支撑着比特币的闪电网络,该网络(正确地)成为媒体广泛报道的主题。可以把它想象成一个酒吧标签:参与者同意在一个晚上支付少量费用,但只能在晚上安顿下来。这当然是对闪电网络的过度简化更详细的解释可以在找到

闪电无疑对比特币有利,并且具有第二层比特币缩放的巨大潜力。部分由于广泛的媒体报道,闪电通常被视为比特币扩展问题的灵丹妙药。与此同时,有大量文章称赞“以太坊 – 杀手区块链”,并认为以太坊无法扩展。简而言之,这是错误的。

首先,以太坊能够以非常类似于闪光的方式缩放支付量。基于散列时间锁定合约(HTLC)的支付渠道在以太坊上与比特币一样可行,事实上,以太坊可以实现比bBitcoin更多的创新和用户友好的多跳策略,并且它们可以远程部署更容易。

因为比特币使用UTXO模型,实际上必须利用传统的加密消息传递方法传递资金来进行交易(甚至是那些离线交易)。相比之下,以太坊的账户余额系统可以实现更简单,成本更低的脱链余额更新。

例如,Connext的付款渠道实施(已经处理Spankchain 生产中的付款近几个月)使用“线程”,一个多跳实现,允许各方直接在其自身之间传递余额更新,而不是依赖于哈希锁定的支付路由。这是一种计算上更便宜,同样快速且同样安全的方法,可能比闪电更适合许多交易模式。

此外,由于比特币脚本在某种程度上受到限制,因此复杂的合同交互对于部署来说需要更多的开销。 UTXO模型虽然是发送和接收在基于区块链的网络上验证的签名交易的绝佳方法,但意味着您必须为更多新用例(即托管)增加脚本。

凭借以太坊的普遍性,以及创建令牌,注册表,不可替代资产(如CryptoKitties,或奢侈品数字标识符)和其他社区认可的智能合约标准的能力,构建模块化针对EVM的可互操作合同更加无缝。

广义国家频道

以太坊的智能合约和EVM支持使得各种应用程序在比特币之类的非 Turing-complete 平台上无法实现,因为其架构和设计决策- 降低了整体攻击表面,反过来更加关注其无权的点对点支付用例作为其最受欢迎的功能。

因为图灵完整脚本的执行比简单事务更复杂,但是,这些功能会增加以太坊的整体拥塞(并导致的规模以更快的速度增长)。

我们已经讨论了支付渠道如何降低点对点支付的费用和延迟,但是以太坊支持支付渠道无法解决的更复杂的交易逻辑。

然而,广义状态信道提出了一种解决与复杂合同交互相关的问题的解决方案。现在,必须在区块链上执行有状态的合同交互,以启用以太坊已知的用例。许多以太坊熊的想法是,随着越来越多的合同被部署,功能调用将慢慢压倒网络并推动天然气价格通过屋顶。

第一层扩展已经收到绝大多数媒体报道,询问我们如何在现场区块链或主网上容纳更多这些复杂的交互第二层解决方案,如广义状态通道和等离子体(稍后会详细介绍),询问我们如何能够在离线时移动更多这些功能,同时保留主网提供的安全性和完整性(给定一定的权衡)。

支付渠道的安全性依赖于各方“上链”并使用智能合约来裁决和纠正纠纷的能力。也就是说,支付渠道让两方表现得好像他们在链上进行交易,即使他们不是。

因为他们有能力在争议中随时进行连锁(因为他们来回发送的余额更新承担了链上交易的重量),合同只是决定谁的余额更新是最新的轮询主网链。然而,在时间和气体方面,链上争议解决成本很高,因此理性行为者会避免这种情况。而且,如果大多数州渠道使用安全和审计标准,我们可以创建具有快速终结性的可互操作系统,这些系统受到与主要网络交互相同的加密保证的约束,并且大大降低,几乎为零天然气成本。

反事实实例化

这种方法提出了一个问题:如果我们能够激励各方表现得就像在链上存在一个简单的合同那样,我们能否为更复杂的逻辑做同样的事情?一种策略称为反事实实例化。

有一些不同的实现,但它们围绕着相同的原则:状态在开始时被传递到通用框架中,并且可以在打开通道时根据指定的合同(但未部署)进行操作。争议案件也由合同裁定。因为参与者有能力进行链接并调用合同,所以所有人都被鼓励表现得好像存在一样。

利用反事实实例化的生产就绪广义国家频道的影响将是双重的:

  1. 涉及现在可以反事实实例化的合同的操作都将在链外发生部署合同的绝对数量将相对于现状减少。这将减少网络拥塞,使必须在链上部署的合同受益。
  2. 在广义国家频道中发生的离线操作不会产生确认时间或燃气费这将从根本上改善用户体验,并允许以太坊(作为一个整体)适应数量级更大的交易量。

Connext, Counterfactual Perun 和其他人正在积极致力于广义状态通道框架,这将直接解决许多网络拥塞,用户体验和成本问题引用以太坊的阿基里斯的高跟鞋。这些解决方案通过智能合约功能实现,比基于UTXO的扩展解决方案更具可扩展性,保留底层区块链的安全性,并有可能解锁以太坊承诺的新市场和商机。我们认为,广义国家通道有可能像以太一样对以太坊进行变革由于信息无障碍或宣传力度不足,他们没有得到应有的重视。

闪电

闪电是基于UTXO的支付渠道的起点,原子交换等等。 Olaoluwa Osuntokun,Joseph Poon以及整个生态系统闪电研究人员和工程师所做的工作令人印象深刻。

闪电协议和规范有一些工作实现,包括LND项目(由Lightning Labs领导,由其首席科学家Olaoluwa领导,用Go编程语言编写),以及 C-lightning项目(以C编写)

除了“了望塔”这些令人兴奋的新增功能(观看您的支付渠道以进行欺诈,并保持在线以便您的节点不必是- 以换取费用),中微子钱包 (Lightning Labs的实验光客户端,也用Go编写),随着闪电规范和开发人员社区的成熟和发展

,管道中还有一系列其他改进。

目前一些艰苦的研究主要集中在:拼接(部分存款/取款和并行渠道部署) Wumbo(删除信道容量限制)多路径支付(将支付分成几个,允许它在多个路由上路由- 认为分片)隐藏的目的地(支付私人渠道的公共路线)和更多的辛勤工作正在世界各地的会议和独立团队中反复进行。

闪电团队的工作和基于UTXO的扩展链 – 利用一些前沿的加密实现 – 是一项不小的壮举,并且不能轻视。通常,问题是人们寻求直接比较闪电和以太坊的第二层扩展测量,使用类似的方法,不考虑两种不同解决方案提供的权衡和独特能力,因为底层根链的独特架构(即UTXO模型与以太坊中的账户模型。)

等离子体

广义状态通道远不是缩放以太坊的唯一选择。等离子是第二层扩展解决方案,与州渠道一起,寻求提供额外的吞吐量和最终结果,但需要进行一些额外的权衡。

将Plasma视为一种“原型链”,旨在尽可能模仿根链的完整性和安全性,只需使用不同的成本组件,通常高于与状态通道相比的成本组件(由于将更多主链的功能复制到其上方的新基板上)。

等离子体占据了整个脱链状态,并保持其完整状态,并与根主链网络进行混合(它具有自己的一套风险权衡,尽管通过额外的研究不断改进)。

虽然吞吐量可能比主链更大,但与没有正式的一致性算法的状态通道不同,等离子链可以带来他们自己独特的一致性算法,完成其自定义块时间(具有他们自己的一系列的权衡)。虽然吞吐量和终结性不是那么快,但与状态通道相比,它们更容易访问,因为任何人都可以访问已经广播和加入的根链的状态- 而状态通道只能用于他们商定的对手方(在大多数当前的实现中) )。并且,在通道关闭后,状态通道不再可用,这使得它们具有有限寿命的经济机器,因为它们被特意构建为更半永久性的。

然而,在Plasma中,由于您必须将所有状态交互保存到根链中,从您的子链中,这些成本会更高,具体取决于您选择实施的Plasma版本。随着全球范围内许多团队定期如何最佳地实施等离子体的突破,我们确信通过一系列可以应用于各种用例的合理权衡取得共同标准。

可互操作标准的力量

非监管流动性- 以及如何在涉及多个参与者的多种不同情景中最有效和安全地传输它- 是一项持续的发现,继续扩展新出现的加密经济学以及各种机制如何在对抗中运作条件。

ERC-20(用于令牌)和ERC-721(用于非可替换资产)等标准使得以太坊第二层可扩展性技术和dapps更具社会安全性,因为有社区公认的规范和最佳实践围绕哪些标准实施对于某些用例。当这些各种标准 – 最终寻求相互流动以实现“分散式融资” – 能够以最小的摩擦和成本进行互操作性交谈时,这一点尤其重要。

由于令牌,非可替换资产和第2层可扩展性之间的新型互操作性而产生的那些无摩擦的交互和经济为更大的以太网网络创造了进一步的安全性,因为所有参与者现在在附加层上的复杂经济活动中交织在一起它上面所有这些都是建立在安全标准之上的,并得到了更大的技术社区的审核和接受。

非监管架构的重要性,以及对最可扩展和可推广功能的抵抗力最小的路径,不能低估。这些是将新的和新颖的经济机器带入生活的关键组成部分和基本原理,这要归功于费用,监管和计算限制,曾经被认为无法在现实世界中实施。

新叙事的时间

缩放区块链很困难,以太坊也不例外。但是狮子化的“以太坊杀手”区块链,或其先前存在的替代品,都是因为以太坊无法扩展,最大限度地减少了以太坊社区在第二层技术上所做的卓越工作。第一层解决方案正在开发中,可能会为未来的网络带来变革,但第二层解决方案正在进入市场。

以太坊无法扩展的叙述以及第一层解决方案是扩展网络的唯一计划的想法是令人厌倦的,并且每天都在生产环境中积极地被证实。今天,以太坊是可编程货币的缓慢且不可阻挡的平台这种系统的潜力是不言而喻的。一个完全新颖的金融体系可以建立在以太坊之上,第二层解决方案将为利用这种分散的金融集团的激进新市场铺平道路。

以太坊可以实现价值转移,治理,新型市场和激励结构,社区协调,甚至税收政策的正确实施。以太坊开发人员看到了这个未来,正在建立实现这一目标的领域。其他以太坊开发人员正在构建协议,以使网络可用于足够大的规模,以迎来未来。

本文不打算作为替代区块链实现的敲门声,其中许多正在推进如上所述的加密研究的前沿。也不是ICO,先令和误导炒作的案例。

相反,对于分散的经济未来,使用以太坊区块链作为结算层并利用第二层技术促进大量交易的是以太空可扩展性的情况。

我们看到的是以太坊的情况,我们希望在公众眼中能够得到应有的效果,并且能看到光明的一天。

通过CoinDesk档案的以太坊图像。

        

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