風險提示:防範以"虛擬貨幣""區塊鏈"名義進行非法集資的風險。——銀保監會等五部門
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網絡拓展≠提高吞吐量,區塊鏈的可擴展性該如何被定義?
zCloak Network
特邀专栏作者
2021-12-13 06:35
本文約4158字,閱讀全文需要約6分鐘
TPS 並不是比較區塊鍊網絡的有效指標— 這使得評估其相對性能成為一種挑戰。

二級標題

二級標題

不是所有的交易都消耗同等gas

首先,我們需要確定我們的論斷,即簡單方便的TPS 指標並不是可擴展性的準確衡量標準。

為了補償執行交易的節點(並阻止用戶用不必要的計算來擾亂網絡),區塊鏈收取與計算負擔成比例的費用。在以太坊中,計算負擔的複雜性是以gas 來衡量的。因為gas 是一個非常方便的交易複雜性衡量標準,所以這個術語在本文中也將用於非以太坊區塊鏈。

交易的複雜程度有很大不同,因此,它們消耗的gas 也有很大不同。比特幣是無信任的點對點交易的先驅,只支持基本的比特幣腳本。這些從地址到地址的簡單轉移使用的gas 很少。相比之下,像以太坊或Solana 這樣的智能合約鏈支持虛擬機和圖靈完備的編程語言,可以進行更複雜的交易。因此,像Uniswap 這樣的dApps 需要更多的gas。

二級標題

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什麼制約了可擴展性?

● 硬件要求

● 硬件要求

區塊鍊網絡的去中心化是由網絡中最弱的節點驗證區塊鍊和保持其狀態的能力決定的。因此,運行一個節點的成本(硬件、帶寬和存儲)應該保持在盡可能低的水平,以使盡可能多的個人成為去信任網絡中的無需許可的參與者。

二級標題

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增加吞吐量的不利影響

● 節點

運行一個節點的最低要求和節點數量情況。

Bitcoin¹: 350GB 硬盤空間,5 Mbit/s 連接,1GB 內存,CPU>1 Ghz。節點數量:~10,000

以太坊²。 500GB 以上的SSD 磁盤空間,25Mbit/s 的連接,4-8GB 內存,CPU 2-4核。節點的數量:~6,000

Solana³。 1.5TB 以上的SSD 磁盤空間,300 Mbit/s 的連接,128GB 內存,CPU 12個以上的核心。節點數量:~1,200

請注意,區塊鏈的吞吐量對節點的CPU、帶寬和存儲要求越大,網絡上的節點就越少,這會導致更弱的去中心化程度和更差的網絡包容性。

● 同步一個完整節點時間

圖片描述

圖片描述

表1. 區塊鏈吞吐量和節點同步比較

二級標題

二級標題

應如何定義可擴展性?

可擴展性是區塊鏈領域中最被誤用的術語。雖然增加吞吐量是可取的,但它只是難題的一部分。

可擴展性意思是在相同的硬件上能夠執行有更多的交易。

出於這個原因,可擴展性可以分為兩類:

● 排序器的可擴展性

排序器描述的是網絡中交易的排序和處理行為。如前所述,任何區塊鏈都可以通過提高區塊大小和縮短區塊時間來增加其吞吐量,直到這種方法對網絡的去中心化程度造成較大的負面影響。但是,只是調整這些簡單的參數並不能提供所需的改進。以太坊的EVM 理論上可以處理高達約2,000 TPS,這不足以滿足長期的區塊空間需求。為了擴展排序,Solana 做了一些令人印象深刻的創新:利用可並行的執行環境和巧妙的共識機制,使吞吐量的效率大大提高。但是這些改進不足以滿足對吞吐量的需求,也不具備排序器的可擴展性。隨著Solana 增加其吞吐量,運行一個節點和處理交易的硬件成本也在增加。

二級標題

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什麼是Validity Rollups ?

二級標題"ZK-Rollups"二級標題

在相同的硬件要求下,Validity Rollups 是如何擴展?

即使證明人確實需要高端硬件,它們也不會影響區塊鏈的去中心化;因為交易的有效性是由數學上可驗證的證明來保證的。

重要的是驗證證明的要求。由於所涉及的數據經過了高度壓縮並通過計算進行了大量的抽象,它對底層區塊鏈節點的影響是很小。

驗證器(以太坊節點)不需要高端硬件,批次的大小也不會增加硬件要求。只有狀態轉換和少量的調用數據(calldata)需要由節點處理和存儲。這允許所有以太坊節點使用他們現有的硬件來進行有效性驗證。

交易越多,價格越低。

在傳統的區塊鏈中,交易越多,對每個人來說就越昂貴,因為區塊空間被填滿了。用戶需要在收費市場上出價高於對方,才能使他們的交易包含在區塊內。

這個情況在Validity Rollup 中是相反的。在以太坊上驗證一個批交易有一定的成本。隨著一個批中的交易數量的增加,驗證該批交易的成本以對數級的速度增長。但在一個批中添加更多的交易會帶來更便宜的交易費用,即使這個批的驗證成本增加。因為這些成本由一個批內的所有交易攤銷,所以Validity Rollup 希望在一個批內有盡可能多的交易。當一個批的大小增長到無限大時,每筆交易的攤銷費用會收斂到零,也就是說,Validity Rollup 中包含的交易越多,對每個用戶說需要支付的交易費就越便宜。

dYdX,一個由Validity Rollup 驅動的dApp,經常看到超過12,000個交易的批。將同樣的交易兩在主網和在Validity Rollup 上的消耗gas 量進行比較,可以看見可擴展性的提高。

在以太坊主網上結算一筆dYdX 交易:200,000 gas

二級標題<500 gas

二級標題

為什麼Optimistic Rollup(OP)的可擴展性不如人們想像的那麼好?

理論上,OP 擁有與Validity Rollups 幾乎相同的可擴展性優勢。但有一個重要的區別。 OP 針對平均情況進行優化,而Validity Rollups 針對最壞情況進行優化。因為區塊鏈系統是在極端對抗的條件下運行的,針對最壞情況進行優化是實現安全的唯一途徑。

OP 擁有的最壞情況是用戶的交易不會被欺詐檢查器檢查到。因此,為了質疑欺詐,用戶必須同步一個以太坊全節點和一個L2 全節點,同時自己計算可疑的交易。

在Validity Rollups 中,即使在最壞的情況下,用戶也只需要同步一個以太坊全節點來驗證有效性證明,省去了自己的計算負擔。

與Validity Rollups 相比,OP 的成本與交易數量呈線性關係,而不是與用戶數量呈線性關係,這使得OP 更加昂貴。

結論

結論

結論

zCloak Network 是基於波卡生態的隱私計算服務平台,使用zk-STARK 虛擬機為通用計算進行零知識證明的生成與驗證。基於獨創的自主權數據和自證明計算技術,可以讓用戶在無需對外發送數據的情況下,實現對數據的分析和計算。通過波卡跨鏈消息傳遞機制,可以為波卡生態內的其它平行鏈以及其它公鏈提供數據隱私保護支持。項目會採用“零知識證明即服務”的商業模式,打造一站式的多鏈隱私計算基礎設施。

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About zCloak Network

zCloak Network 是基於波卡生態的隱私計算服務平台,使用zk-STARK 虛擬機為通用計算進行零知識證明的生成與驗證。基於獨創的自主權數據和自證明計算技術,可以讓用戶在無需對外發送數據的情況下,實現對數據的分析和計算。通過波卡跨鏈消息傳遞機制,可以為波卡生態內的其它平行鏈以及其它公鏈提供數據隱私保護支持。項目會採用“零知識證明即服務”的商業模式,打造一站式的多鏈隱私計算基礎設施。

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