ห่วงโซ่สาธารณะ blockchain จะเร็วขึ้นได้อย่างไร

หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้มาจากข่าวลูกโซ่ ChainNewsหมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้มาจาก

ข่าวลูกโซ่ ChainNews

(ID: chainnewscom) ผู้เขียน: Wang Jiaping ผู้อำนวยการบริหารของ Sinovation Ventures จัดพิมพ์โดย Odaily โดยได้รับอนุญาต

นับจากเอกสารของ Satoshi Nakamoto เรื่อง "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" ที่ตีพิมพ์ในเดือนพฤศจิกายน 2551 Bitcoin กำลังจะครบรอบสิบปีแรก ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา Bitcoin และเทคโนโลยีบล็อคเชนที่อยู่เบื้องหลังมันได้เฟื่องฟูในนามของเทคโนโลยีแบบกระจายอำนาจ (decentralized technology) มันมีแรงผลักดันและความทะเยอทะยานที่จะเปลี่ยนแปลงโลกดิจิทัลออนไลน์ทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม ความทะเยอทะยานเป็นของความทะเยอทะยาน และเทคโนโลยีบล็อกเชนที่เฟื่องฟู โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านของเชนสาธารณะ มีปัญหาคอขวดที่ยังไม่สามารถทำลายได้: ด้วยขนาดและปริมาณของโลกดิจิทัลในปัจจุบัน ระบบออนไลน์ใดๆ หากไม่มี โครงสร้างพื้นฐานที่มีความจุสูงและปริมาณงานสูงไม่สามารถดำเนินการได้แม้แต่แอปพลิเคชันระดับอินเทอร์เน็ต

นี่เป็นปัญหาที่เกิดขึ้นทั่วโลก และนักวิชาการและนักพัฒนาที่ฉลาดที่สุดในโลกกำลังพยายามแก้ไขปัญหานี้ ฉันทำงานให้กับ Microsoft เป็นเวลาหลายปีในตำแหน่งนักวิจัยที่ดูแล Microsoft Research Institute โดยเน้นที่การวิจัยระบบแบบกระจายมาเป็นเวลานาน หลังจากออกจาก Microsoft ฉันดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการบริหารที่ดูแลการลงทุนด้านบล็อกเชนและปัญญาประดิษฐ์ใน Innovation Works . ประสบการณ์การวิจัยในระบบแบบกระจายเป็นเวลาหลายปีรวมถึงประสบการณ์ในการประเมินโครงการเครือข่ายสาธารณะหลายโครงการในด้านการลงทุนบล็อกเชนทำให้ฉันเข้าใจอย่างลึกซึ้งว่าเป็นเรื่องยากมากที่จะบรรลุการออกแบบที่มีประสิทธิภาพสูงในระบบที่กระจายอำนาจอย่างสมบูรณ์ งานสูงและท้าทาย .

ฉันเห็นว่ามีการพูดคุยกันมากมายในอุตสาหกรรมเกี่ยวกับปัญหาคอขวดของประสิทธิภาพและการแก้ปัญหาของเชนสาธารณะ blockchain บางคนเต็มไปด้วยข้อมูลเชิงลึกและให้ประโยชน์มากมาย การส่งเสริมโครงการของตนเอง , เสี่ยงต่อการทำให้การสนทนาเข้าใจผิด หลังจากแลกเปลี่ยนเชิงลึกกับนักวิชาการ นักพัฒนา และนักลงทุนชั้นนำมากมายในอุตสาหกรรม พวกเขาสนับสนุนให้ฉันแบ่งปันมุมมองของฉัน หลังจากคิดอยู่สองครั้ง ฉันตัดสินใจบันทึกความคิดเห็นอันต่ำต้อยของฉันในหัวข้อนี้ เพื่อให้ความคิดของฉันตกตะกอน และในขณะเดียวกัน ฉันหวังว่าจะได้พูดคุยกับเพื่อนร่วมงานที่สนใจในหัวข้อนี้มากขึ้น

ชื่อเรื่องรองอย่าเพิ่งมุ่งเน้นไปที่คอขวดของประสิทธิภาพและมองข้ามคอขวดของความจุให้ฉันพูดถึงหนึ่งในข้อสรุปของฉันก่อน: ในสถานการณ์ปัจจุบันที่แอปพลิเคชันที่มีลักษณะเหมือนการเงินเป็นสถานการณ์แอปพลิเคชันหลัก

คอขวดด้านประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุดของระบบบล็อกเชนเกิดจากความล่าช้าในการออกอากาศของข้อมูลบล็อก「Chain of Blocks」โดยพื้นฐานแล้วจะถูกจำกัดโดยแบนด์วิธและความล่าช้าในการสื่อสารของอินเทอร์เน็ต ซึ่งจำกัด TPS ของทรูพุตโดยตรงเพียงแค่。

ไม่ว่าจะใช้อัลกอริทึมที่สอดคล้องกันแบบใดในระบบ ไม่ว่าจะเป็น PoW แบบพิสูจน์การทำงาน, PoS แบบพิสูจน์สถานะของ Stake, BFT แบบทนทานต่อข้อผิดพลาดของ Byzantine หรือ DPoS แบบพิสูจน์สถานะการเดิมพันที่ได้รับมอบหมาย ก่อนที่จะมีการออกบล็อกถัดไป จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าบล็อกก่อนหน้าอยู่ในเครือข่ายทั้งหมด มีอัตราการซิงโครไนซ์ที่แน่นอนซึ่งจำกัดว่าแต่ละบล็อกต้องไม่ใหญ่เกินไป และความถี่ของบล็อกต้องไม่สูงเกินไป จากนั้นไม่มีวิธีแก้ไขปัญหานี้โปรดทราบว่าระบบบล็อกเชนที่กล่าวถึงในที่นี้หมายถึงระบบ "Chain of Blocks" โดยเฉพาะ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือ「Graph of Blocks」ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบสามารถรวมกันเป็นโครงสร้างรายการที่เชื่อมโยงได้ในที่สุด

และเฉพาะบล็อกที่อยู่เหนือเชนนี้เท่านั้นที่ได้รับการยืนยัน ตัวอย่างที่แย้งคือระบบ เช่น โครงสร้าง DAG ที่ IOTA นำมาใช้สมมติว่าสามารถละเว้นแบนด์วิดท์และความล่าช้าของเครือข่ายจริงได้ เช่น EOS ตามลิงค์ความเร็วสูงของศูนย์ข้อมูล

คอขวดที่สองของระบบคือความจุหนังสือที่จำกัดจะถูกจำกัดโดยความจุของหน่วยความจำของโหนดเต็มเพียงโหนดเดียว ซึ่งจะจำกัดจำนวนที่อยู่ของผู้ใช้โดยตรงและจำนวน DApps ที่สามารถดำเนินการในห่วงโซ่ได้ ไม่ว่าจะใช้อัลกอริทึมที่สอดคล้องกันแบบใด ตราบใดที่ผู้ใช้รายใดอาจมีส่วนร่วมในกระบวนการตรวจสอบธุรกรรม/การดำเนินการได้ตลอดเวลา โหนดเดียวแบบเต็มจะต้องเก็บสถานะของผู้ใช้แต่ละคนและแต่ละ DApp แต่ละตัวในเครือข่ายทั้งหมดได้ตลอดเวลาในหน่วยความจำ สำหรับการทำธุรกรรมยืนยันการเข้าถึงตามเวลาจริงระบบ "Chain of Blocks" กระแสหลักทั้งหมดรวมถึง Bitcoin blockchain, Ethereum, EOS และอื่น ๆ มีปัญหานี้ และเช่นเดียวกัน

คำถามนี้ยังแก้ไม่ได้. เทคโนโลยีฐานข้อมูลแคชหลายระดับ เช่น RocksDB สามารถปรับปรุงข้อจำกัดนี้ได้เล็กน้อย เพื่อให้เฉพาะผู้ใช้ที่ใช้งานอยู่เท่านั้นที่ถูกจำกัดด้วยหน่วยความจำ และฐานผู้ใช้ทั้งหมดจะถูกจำกัดด้วยความจุของฮาร์ดดิสก์ แต่สิ่งนี้ไม่ได้แก้ปัญหาโดยพื้นฐาน

ปัญหาของ "ความจุ" ได้รับความสนใจน้อยกว่าทรูพุตมาก เหตุผลง่ายๆ คือ เนื่องจากข้อบกพร่องของทรูพุตยังไม่ได้รับการแก้ไขโปรดทราบว่าเมื่อปริมาณงานได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ปัญหาด้านความจุจะปรากฏขึ้นทันที: ในระบบความเร็วสูง หากจำนวนผู้ใช้ไม่เพิ่มขึ้น มีแนวโน้มว่าประสิทธิภาพสูงจะไม่สามารถทำงานได้เลย .ตัวอย่างทั่วไปคือ EOS

เมื่อ EOS แก้ไขปัญหาปริมาณงานโดยสูญเสียคุณสมบัติการกระจายอำนาจไป ปัญหาด้านความจุก็กลายเป็นปัญหาใหญ่ในทันทีจากนั้น EOS ได้รวบรวมคอขวดของความจุหนังสือไว้ในทรัพยากรที่หายากและแปลงเป็นโทเค็นเป็นสกุลเงินเสมือนของ EOS RAM แน่นอนว่า นอกจากหน่วยความจำแล้ว CPU แบบเต็มโหนดเดียวจะกลายเป็นคอขวดของความจุด้วย ดังนั้นมันจึงถูกแปลงเป็นโทเค็นและกลายเป็นสกุลเงินเสมือนของ EOS CPU อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์แอปพลิเคชันทางการเงิน ความซับซ้อนในการคำนวณมักจะต่ำมาก ดังนั้นหน่วยความจำจะเป็นคอขวดหลักอัลกอริทึมที่สอดคล้องกันไม่สามารถแก้ปัญหาคอขวดของประสิทธิภาพและความจุได้ การพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ "Chain of Blocks" ตามอัลกอริทึมที่สอดคล้องกันโดยทั่วไปจะไม่ปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบอย่างมีนัยสำคัญ

. กล่าวโดยย่อ การแก้ปัญหาคอขวดทั้งสองข้อที่กล่าวถึงข้างต้นต้องใช้ความเฉลียวฉลาดในการออกแบบระบบแบบกระจาย ซึ่งเกี่ยวข้องกับอัลกอริทึมที่สอดคล้องกันและการเข้ารหัส แต่จุดเริ่มต้นที่สำคัญไม่ใช่อัลกอริทึมที่สอดคล้องกันและการเข้ารหัส

ชื่อเรื่องรอง

• คอขวดของประสิทธิภาพ: สิ่งที่ผู้ผลิตบล็อกกำลังทำอยู่

• ประการแรก โหนดที่ผลิตบล็อกยังเป็นโหนดเต็ม ยอมรับบล็อกที่ได้รับการยืนยันและธุรกรรมที่ไม่ได้รับการยืนยันของเครือข่ายทั้งหมด และสร้างห่วงโซ่ รักษาสถานะล่าสุดของบัญชีแยกประเภทอย่างต่อเนื่อง จากนั้นจึงคว้าโอกาสพยายามเพิ่มใหม่ บล็อกที่ส่วนท้ายของห่วงโซ่ ไม่ว่าจะใช้อัลกอริทึมฉันทามติแบบใด จะต้องผ่านขั้นตอนต่อไปนี้:

• ในขั้นตอนแรก ตามสถานะล่าสุดของสมุดบัญชี ให้เลือกธุรกรรมทางกฎหมายที่ตรวจสอบแล้วจำนวนหนึ่งจากชุดธุรกรรมที่ไม่ได้รับการยืนยัน จากนั้นสร้างบล็อกใหม่

ขั้นตอนที่สองคือการเข้าร่วมการแข่งขันหรือผู้สมัครรับสิทธิ์ในการผลิตบล็อกสำหรับบล็อกใหม่นี้ ในขั้นตอนนี้ มีความเป็นไปได้สูงที่จะถูกขัดจังหวะเนื่องจากมีการอัปเดตสถานะสมุดบัญชี นั่นคือ โหนดอื่นสำเร็จ สร้างบล็อกและกลับไปที่ขั้นตอนแรกขั้นตอนที่สามคือการเผยแพร่บล็อกใหม่ไปยังเครือข่ายทั้งหมดหลังจากได้รับสิทธิ์ในการสร้างบล็อก อัปเดตสถานะสมุดบัญชี และกลับสู่ขั้นตอนแรกความแตกต่างที่สำคัญระหว่างอัลกอริทึมที่สอดคล้องกันนั้นอยู่ที่วิธีการทำขั้นตอนที่สองของการแข่งขันให้เสร็จสมบูรณ์หรือผู้สมัครรับสิทธิ์ในการสร้างบล็อค แต่

ความขัดแย้งนี้ทำให้จำเป็นต้องมีช่วงการบล็อกที่ค่อนข้างยาวเพื่อให้แน่ใจว่าบล็อกนั้นเผยแพร่อย่างสมบูรณ์ในเครือข่ายทั้งหมดก่อนที่จะสร้างบล็อกถัดไปหากแต่ละบล็อกมีขนาดค่อนข้างใหญ่และสามารถมีธุรกรรมได้มากกว่า

หากการแพร่กระจายไม่เพียงพอ ในระบบ PoW และ PoS จะแสดงเป็นอัตราการแยกที่สูงกว่าและบล็อกที่ไม่ถูกต้อง ในขณะที่ในระบบ BFT จะแสดงเป็นบล็อกที่มีอัตราความล้มเหลวสูงกว่าซึ่งไม่สามารถรับ 2/3 ของ ตั๋วยินยอม

ชื่อเรื่องรอง

หลักฐานการทำงานและหลักฐานการเดิมพันPoW กำหนดว่าค่าแฮชต้องน้อยกว่าค่าที่ระบุโดยการตั้งค่าเป้าหมายแฮช ตัวอย่างเช่น ถือว่าค่าแฮช 256 บิตเป็นจำนวนเต็มมาก ค่าแฮชต้องคำนวณจากข้อมูลบล็อกใหม่และข้อมูล Nonce ค้นหาโหนดใด ๆ ที่ตรงกับเป้าหมายแฮชที่สอดคล้องกับ Nonce และคุณจะมีสิทธิ์สร้างบล็อก เนื่องจากสามารถพบ Nonce ได้ด้วยวิธีสุ่มอย่างละเอียดเท่านั้น การแข่งขันนี้จึงเปลี่ยนเป็นการแข่งขันเพื่อคำนวณพลังการประมวลผลของแฮช PoS เช่น Peercoin เป็นตัวแปรหนึ่งของ PoW ซึ่งแนะนำกลไกของการบริโภค Coin Age เพื่อเพิ่ม Hash Target เพื่อให้การแข่งขันเพื่อการผลิตพลังงานบล็อกสามารถถูกแทนที่ด้วยเวลาและจำนวนของสกุลเงินดิจิทัลที่ถือครองได้บางส่วนจะเห็นได้ว่าข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของกลไก PoW คือใช้อัลกอริทึมอย่างง่ายเพื่อรับรู้การมอบหมายแบบสุ่มของสิทธิ์ในการผลิตบล็อกแบบไม่มีสิทธิ์อนุญาตโดยสมบูรณ์ ไม่จำเป็นต้องมีการประสานงานและการสื่อสารระหว่างโหนดที่แข่งขันกัน และสามารถทำได้ง่าย รองรับโหนดการผลิตบล็อกจำนวนเท่าใดก็ได้ การแข่งขัน มีลักษณะการกระจายอำนาจที่ยอดเยี่ยม มันเป็นเพราะเหตุนี้

อัลกอริทึมนี้นำไปสู่ความขัดแย้งระหว่างการหน่วงเวลาการออกอากาศของบล็อกและช่วงเวลาการบล็อกเมื่อช่วงเวลาการสร้างบล็อกสั้น ก่อนที่บล็อกใหม่จะออกอากาศอย่างสมบูรณ์บนเครือข่ายทั้งหมด นักขุดอีกคนหนึ่งจะสร้างบล็อกใหม่ที่ความสูงเท่ากัน ซึ่งเรียกว่าทางแยก ในกรณีนี้ บล็อกใดบล็อกหนึ่งจะถูกทิ้งโดยโอฟาเนดในที่สุด ความน่าจะเป็นของเหตุการณ์นี้ไม่ควรสูงเกินไป มิฉะนั้นจะลดเกณฑ์มาตรฐานการโจมตีพลังการประมวลผลแบบดั้งเดิมที่ 51% ลงอย่างมาก Selfish Mining และในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้ Fork ไม่มีทางบรรจบกันได้อย่างมั่นคง

ความล่าช้าในการออกอากาศของบล็อกถูกกำหนดโดยขนาดบล็อกและแบนด์วิธระหว่างโหนดในเครือข่ายทั้งหมดเป็นหลักในสภาพแวดล้อมอินเทอร์เน็ตปัจจุบัน จะใช้เวลาประมาณ 10 วินาทีในการเผยแพร่ไปยังโหนดมากกว่า 90% ดังนั้นในเครือข่าย Bitcoin ช่วงเวลาบล็อกประมาณ 10 นาทีทำให้ความน่าจะเป็นของการบล็อกส้อมต่ำมาก ตลอดครึ่งแรกของปี 2561 มีเพียงสองทางแยก ในเครือข่าย Ethereum ช่วงเวลาบล็อกประมาณ 15 วินาทีทำให้ความน่าจะเป็นของการฟอร์กบล็อกอยู่ที่ประมาณ 10% แม้ว่าบล็อกนั้นจะเล็กกว่า Bitcoin มากก็ตาม ควรสังเกตว่าช่วงเวลาการสร้างบล็อกของ PoW อยู่ในความหมายทางสถิติ สถานการณ์จริงคือช่วงเวลาการสร้างบล็อกนั้นใหญ่และเล็ก และความคาดหวังทางสถิติคือ 10 นาที สิ่งนี้ไม่ได้เกิดจากความผันผวนของพลังการประมวลผลของเครือข่ายทั้งหมด แต่เนื่องจากกระบวนการค้นหา Nonce เป็นกระบวนการตรวจสอบแบบสุ่ม กลุ่มการขุดจำนวนมากจึงให้เส้นโค้งค่าโชคของตนเอง

สำหรับเครือข่าย Bitcoin ช่วงเวลาการบล็อก 10 นาทีถือเป็นการจองจำนวนมากในสภาพแวดล้อมอินเทอร์เน็ตปัจจุบัน คุณต้องรู้ว่านี่เป็นข้อเสนอที่เสนอเมื่อ 10 ปีที่แล้ว ซึ่งทำให้สามารถขยายขนาดบล็อกได้ วิธีการปรับขนาดที่เรียบง่าย แต่เนื่องจากความขัดแย้งพื้นฐานของการบล็อกการออกอากาศล่าช้า การปรับปรุงนี้มีผลในระดับหนึ่งเท่านั้นนอกจากนี้ยังควรค่าแก่การกล่าวถึงโปรโตคอลผี

. โปรโตคอลให้เกณฑ์ใหม่เพื่อพิจารณาว่าส้อมใดยอมรับเมื่อทำการฟอร์ก มันเปลี่ยนหลักการสายโซ่ที่ยาวที่สุดที่เสนอโดย Satoshi Nakamoto ให้เป็นทรีย่อยที่มีกำลังการประมวลผลมากที่สุด เกณฑ์ทั้งสองจะเทียบเท่ากันอย่างสมบูรณ์เมื่อความน่าจะเป็นของการ Fork ต่ำมาก แต่เมื่อความน่าจะเป็นค่อนข้างสูง เช่น การ Fork 10% ของ ETH โปรโตคอล GHOST สามารถหลีกเลี่ยงการทำเหมืองแบบเห็นแก่ตัวและปรับปรุงความปลอดภัยได้ แต่ไม่ว่าโปรโตคอล GHOST จะถูกนำมาใช้หรือไม่ก็ตาม ก็จะไม่ช่วยประสิทธิภาพของห่วงโซ่สาธารณะอย่างมีนัยสำคัญพลังการประมวลผลของ PoW ไม่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของระบบบล็อกเชน และซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ใดๆ ที่เร่งอัลกอริทึมแฮชจะไม่ปรับปรุงปริมาณงานของระบบบล็อกเชนต่อหน่วยเวลา

นอกจากนี้,นี่คือสาเหตุที่พลังการประมวลผลแฮชของเครือข่ายทั้งหมดของ Bitcoin blockchain เพิ่มขึ้นหลายล้านล้านเท่า แต่ทรูพุตของมันอยู่ที่ประมาณ 7 TPS เสมอนอกจากนี้,เนื่องจากปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ลงทุนในการทำเหมืองนั้นถูกกำหนดเมื่อเหมืองแต่ละแห่งถูกสร้างขึ้น เมื่อมีเทคโนโลยีหรืออุปกรณ์การทำเหมืองที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น การแข่งขันเพื่อพลังการประมวลผลจะทำให้นักขุดทุกคนใช้เทคโนโลยีใหม่ ซึ่งจะขับเคลื่อนทั่วโลกในที่สุด อุตสาหกรรมการขุด ความยากในการขุดของเครือข่ายไม่มีอะไรมากไปกว่านั้น

ดังนั้น การใช้พลังงานโดยรวมที่เกิดขึ้นจริงในเชิงมหภาคจึงเกี่ยวข้องกับราคาสกุลเงิน ราคาไฟฟ้า และความเชื่อมั่นในการลงทุนในสกุลเงินดิจิทัลเท่านั้น และไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพการขุด

ชื่อเรื่องรอง

ไบแซนไทน์ Fault Tolerant BFTอัลกอริทึมฉันทามติที่ทนต่อความผิดพลาดของไบแซนไทน์ใช้อัลกอริทึมแบบสุ่มเพื่อกำหนดโหนดสำหรับแต่ละบล็อก โดยอ้างอิงจากที่อยู่สกุลเงินดิจิทัลในบัญชีแยกประเภทแทนที่อยู่ IP โหนดทั้งหมดที่เข้าร่วมในตัวเลือกบล็อกไม่จำเป็นต้องแข่งขัน บล็อกใหม่จะได้รับการตรวจสอบและลงนามโดยสมาชิกทุกคนของคณะกรรมการ กลุ่มผู้ตรวจสอบ และลงคะแนนเสียง จากนั้นจึงเผยแพร่ไปยังเครือข่ายทั้งหมด จากนั้นจึงเริ่มกระบวนการของบล็อกถัดไป

แตกต่างจาก PoW ผู้สมัครบล็อก BFT เป็นกระบวนการทำงานร่วมกันซึ่งเกี่ยวข้องกับความซับซ้อนของการสื่อสารอย่างน้อย O(n^2) ในขณะที่ PoW ไม่ต้องการค่าใช้จ่ายในการสื่อสารใดๆ ในกระบวนการของการแข่งขันบล็อก กระบวนการทำงานร่วมกันที่ใช้ BFT จะไม่นำไปสู่การแยกและไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานการประมวลผลทรัพยากรที่หายากหรือ Coin Age อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระบวนการทำงานร่วมกันนี้เกี่ยวข้องกับการสื่อสารข้อมูลค่อนข้างมาก เครือข่ายทั้งหมดไม่สามารถดำเนินการกับเครือข่ายทั้งหมดได้ นี่คือเหตุผลที่อัลกอริธึมคล้าย BFT จะเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างคณะกรรมการอย่างแน่นอน และลายเซ็นการตรวจสอบจะเกิดขึ้นในช่วงเล็กๆ เท่านั้น และคนอื่นๆ ก็ไว้วางใจพวกเขา

โครงการเครือข่ายสาธารณะที่ใช้ BFT ล่าสุดหลายโครงการ เช่น Algorand ได้ทำงานมากมายเกี่ยวกับวิธีการเลือกคณะกรรมการนี้อย่างปลอดภัยและยุติธรรม แม้ว่างานเหล่านี้จะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบการโหวตของอัลกอริทึม BFT มักจะถ่วงน้ำหนักเพื่อหลีกเลี่ยงการโจมตีซีบิล และน้ำหนักนี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสิทธิและผลประโยชน์ของผู้เข้าร่วมซึ่งคล้ายกับจิตวิญญาณของ PoS และตอนนี้หลายคนเรียกอัลกอริทึมการลงคะแนนประเภทนี้ของ BFT ว่าอัลกอริทึม PoS อันที่จริง อัลกอริทึมที่สอดคล้องกันเหมือน BFT และอัลกอริทึม PoS ที่เสนอในตอนเริ่มต้น (เช่น Peercoin) เป็นกลไกที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน

เราได้กล่าวไว้ข้างต้นว่ากระบวนการเลือกผู้ผลิตบล็อกและสมาชิกคณะกรรมการสำหรับอัลกอริทึม BFT ที่แตกต่างกันนั้นไม่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของระบบ เช่นเดียวกับ PoW/PoS ประสิทธิภาพของทรูพุตยังขึ้นอยู่กับขนาดของแต่ละบล็อกและวงจรการสร้างบล็อกอีกด้วย ในระบบ BFT หากคุณต้องการให้แต่ละบล็อกมีขนาดค่อนข้างใหญ่ คุณต้องมีระยะเวลาการสร้างบล็อกค่อนข้างนาน เพื่อให้มีความเป็นไปได้สูงที่บล็อกที่สร้างขึ้นใหม่และข้อมูลลายเซ็นของคณะกรรมการจะได้รับการเผยแพร่อย่างสมบูรณ์ ภายในคณะกรรมการในทางทฤษฎี ขนาดของคณะกรรมการจะเล็กกว่าขนาดของเครือข่ายทั้งหมด และความล่าช้าในการออกอากาศในอัลกอริทึม BFT จะเล็กกว่าขนาดของเครือข่าย PoW/PoS ที่มีขนาดเท่ากัน อันที่จริง เรื่องนี้เป็นเรื่องจริง แต่การหน่วงเวลาออกอากาศตามโปรโตคอล Gossip นั้นแปรผันตรงกับลอการิทึมของขนาดเครือข่ายมากกว่าเชิงเส้น ดังนั้นความล่าช้าในการออกอากาศจึงไม่เล็กลงมากนัก นอกจากนี้ อัลกอริธึม BFT ยังอาศัยมาตรการรักษาความปลอดภัยเพิ่มเติมบางอย่าง เช่น การซิงโครไนซ์ทั่วโลกเป็นระยะ เพื่อให้มีผลจริง

อัลกอริทึมคล้าย BFT ไม่มีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพเหนือระบบ PoW/PoS มากนัก

ชื่อเรื่องรอง

ไม่ว่าอัลกอริธึมแบบใด ก็ไม่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้มากนักอย่างไรก็ตาม เวลาในการเผยแพร่อย่างสมบูรณ์ตามโปรโตคอล Gossip มีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับจำนวนข้อมูลที่เผยแพร่และความสัมพันธ์แบบลอการิทึมกับจำนวนโหนดที่เผยแพร่ ดังนั้น BFT จึงไม่มีข้อได้เปรียบมากนักในด้านความล่าช้าในการเผยแพร่

ผลลัพธ์คือไม่ว่าจะใช้อัลกอริทึมแบบใด จะมีความขัดแย้งที่เข้ากันไม่ได้ระหว่างขนาดบล็อกและช่วงเวลาบล็อก ดังนั้นประสิทธิภาพจึงไม่สามารถปรับปรุงได้มากนัก

ชื่อเรื่องรองคอขวดของความจุ: โหนดเต็มที่ไม่สร้างบล็อกกำลังทำอะไรในระบบ "Chain of Blocks" แบบสายเดี่ยว มีโหนดประมาณสามประเภท:

โหนดเต็มที่สร้างบล็อก โหนดเต็มที่ไม่สร้างบล็อก และโหนดน้ำหนักเบา

ไม่ว่าจะมีการสร้างบล็อกหรือไม่ก็ตาม โหนดเต็มจะตรวจสอบและถ่ายทอดบล็อกใหม่และธุรกรรมที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน งานออกอากาศที่นี่ใช้ทราฟฟิกหลักและโหลดดิสก์ I/O สำหรับ TPS มี Ethereum เพียงโหลเท่านั้น การรับส่งข้อมูลนี้ประมาณ 1.5Mbpsสมุดบัญชีผู้ใช้ทั้งหมดและสถานะสัญญาอัจฉริยะทั้งหมดจำเป็นต้องอยู่ในหน่วยความจำซึ่งใช้พื้นที่เหนือหน่วยความจำหลัก Ethereum ขนาดปัจจุบันจะใช้หน่วยความจำเกือบ 4GB ทุกโหนดแบบเต็มจะต้องรับภาระดังกล่าว หากคุณต้องการสร้างโหนดการขุด PoW หรือโหนดการยืนยัน PoS คุณต้องทำสิ่งเพิ่มเติม ราคาของการโหลดเหล่านี้แลกกับการกระจายอำนาจที่ปลอดภัยและสมบูรณ์ โหนดเต็มใด ๆ ไม่จำเป็นต้องเชื่อถือโหนดอื่น ๆ ล่วงหน้า และโหนดเต็มไม่มีความสามารถในการหลอกลวงโหนดเต็มอื่น ๆค่าของโหนดเต็มธรรมดาจะสะท้อนให้เห็นในสองด้าน:

รีเลย์เผยแพร่ข้อมูลทางกฎหมายและรักษาสถานะล่าสุดของสมุดบัญชีเครือข่ายทั้งหมดสำหรับผู้ใช้หรือโหนดที่มีน้ำหนักเบาเพื่อสืบค้นตัวอย่างเช่น โหนดที่มีน้ำหนักเบาเช่นกระเป๋าเงินมือถือจะไม่ตรวจสอบหรือส่งต่อข้อมูลบล็อคการออกอากาศหรือธุรกรรมที่ไม่ได้รับการยืนยัน โหนดนี้อาศัยและเชื่อถือโหนดแบบเต็มที่ตั้งค่าไว้ล่วงหน้าตั้งแต่หนึ่งโหนดขึ้นไป และได้รับสถานะของผู้ใช้เฉพาะผ่านโหนดแบบเต็มเหล่านี้ เช่นยอดเงินในบัญชีและเริ่มต้นธุรกรรมการโอน โหนดที่มีน้ำหนักเบานั้นไม่มีความสามารถในการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล และเป็นเหมือนเทอร์มินัลในโลกบล็อกเชนสำหรับระบบ "Chain of Blocks" แบบสายเดี่ยว หาก TPS ของทรูพุตของระบบเพิ่มขึ้น 100 เท่า ต้องใช้ปริมาณการสื่อสาร 150Mbps หรือขนาดผู้ใช้ขยาย 100 เท่า ต้องใช้หน่วยความจำ 400GBดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วเซิร์ฟเวอร์ทั่วไปส่วนใหญ่บนอินเทอร์เน็ตจึงไม่สามารถปรับใช้โหนดแบบเต็มได้อย่างราบรื่นหากโหนดแบบเต็มสามารถดำเนินการได้โดยฟาร์มขุดมืออาชีพเท่านั้น และคนทั่วไปไม่สามารถปรับใช้โหนดแบบเต็มได้อย่างอิสระ ระบบทั้งหมดจะเสื่อมลงเป็นบริการคลาวด์แบบรวมศูนย์ที่ปรับใช้ในหลาย ๆ ที่ และเสี่ยงต่อการถูกโจมตีและแบน

ดังนั้น คอขวดทั้งสองนี้จึงจำเป็นต้องแก้ไข ไม่เพียงแต่สำหรับโหนดที่ผลิตบล็อกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโหนดแบบเต็มทั่วไปด้วย

ชื่อเรื่องรองทำไมไม่เปลี่ยนใจและหาทางออกใหม่

เราได้กล่าวถึงคอขวดของประสิทธิภาพและคอขวดของความจุแล้ว ในระบบ "Chain of Blocks" แบบสายเดี่ยวในปัจจุบันเป็นเรื่องยากที่จะทำการปรับปรุงครั้งใหญ่โดยเฉพาะคอขวดของความจุ นี่คือที่มาของสิ่งที่เรียกว่าสามเหลี่ยมที่เป็นไปไม่ได้ของบล็อกเชน ตลอดประวัติศาสตร์ของการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ มีกระบวนทัศน์การออกแบบความจุขนาดใหญ่และปริมาณงานสูงเพียงรูปแบบเดียวเท่านั้นที่ประสบความสำเร็จในระดับมาก:

สเกลเอาท์ สเกลเอาท์ตัวอย่างเช่น GPU ใช้คอร์หลายพันคอร์ที่มีประสิทธิภาพร่วมกันในการทำงานแบบขนานเพื่อให้เกิดการปรับปรุงประสิทธิภาพที่เหนือกว่าประสิทธิภาพการประมวลผลของ CPU หลายลำดับความสำคัญ และเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่ GPU ใช้นั้นไม่ได้แตกต่างโดยพื้นฐานจาก CPU ชิป. อีกตัวอย่างหนึ่งคือระบบบริการคลาวด์ออนไลน์ในปัจจุบันใช้เซิร์ฟเวอร์หลายพันหรือหลายหมื่นเครื่องที่มีประสิทธิภาพการทำงานปกติในการทำงานแบบคู่ขนานเพื่อรองรับบริการออนไลน์ที่มีความจุสูงและปริมาณงานสูง

ที่นี่ฉันอาจจินตนาการอย่างกล้าหาญ:

บางทีระบบบล็อกเชนที่มีความจุสูงและปริมาณงานสูงอาจเป็นโซลูชันที่คล้ายกัน กล่าวคือ ให้อินสแตนซ์แบบเชนเดียวที่เป็นเนื้อเดียวกันหลายพันตัวทำงานร่วมกันแบบขนาน และแบ่งภาระงานของเครือข่ายทั้งหมดเพื่อให้ได้ความจุขนาดใหญ่โดยรวมและปริมาณงานสูง