為什么說只有比特幣能夠成為未來最主流的數字貨幣!

www.btc268.com 2018-11-12 16:32:57 來源:比特幣新聞網
口語區塊鏈

從初學到精通,看我就夠了!

對來說,2018年是專注于基礎設施的一年。這一年里,大家對網絡局限性進行了測試,重新把精力集中到擴容技術上。

比特幣還處于嬰兒時期。今天,它還不夠健全,也不具備可擴展性。任何了解這項技術的人,都清楚知道這一點。但在過去的一年里,由投機驅動的炒作,過分夸大了區塊鏈的能力。比特幣距離Web 3.0(一個安全、易于使用的分布式網絡,受一套共鳴機制約束,并為數十億人使用)仍遙不可及,在關鍵基礎設施完善之前,都不會實現。

構建這一基礎設施、擴展比特幣功能的項目,都被稱作擴容方案。它們有許多不同的形式,而且往往都是相互兼容或互補的。

本文中,我將深入探討其中一種擴容方案:“鏈下”或者“Layer2”擴容,希望能讓你對Layer 2的工作原理有個全面而詳細的理解。

 01
公有鏈的擴容挑戰

“擴容”不是簡單的、具體的問題,它是比特幣在服務環球幾十億用戶之前,必須要解決的問題。

首先,是交易吞吐量方面。目前,比特幣每秒可以處理15筆交易,相比之下,Visa處理速度可以達到45000筆/秒。

像比特幣這樣的公有鏈,要求網絡中每一個節點參與處理每一筆交易,其主要局限也正在于此。比特幣上的每個操作都必須由網絡中的每個節點一起執行,保證了公有鏈的足夠權威。

這就限制了比特幣的交易吞吐量:它不能高于單個節點處理數據的速度。

如果咱們將區塊巨細加倍,這將意味著在相同出塊時間內,每個節點的工作量大約是現在工作量的兩倍。但這是以犧牲去中心化為代價的:需要節點做更多的工作,那么較弱的節點可能會退出網絡,權利將集中到強大的礦場手中。

 

 02
解決方案

咱們需要一種方案:既能不增加單個節點的負荷,又能處理更多交易。

從理論上講,咱們可以采取兩種方法來解決這個問題:

1、如果每個節點不必并行處理每個操作呢?

如果咱們可以構建一個區塊鏈,鏈內節點不必參與處理每筆交易,網絡被分成兩個部分,可以半獨立地運作呢?

被分開后,A區可以處理一批交易,B區也可以處理一部分,這可以把區塊鏈交易吞吐量提高一倍。如果咱們把區塊鏈分成許許多多不同區域,那吞吐量會提高許多倍。

這就是“分片(Sharding)”背后的理念,由比特幣V神和其他科研人員提出。一個區塊鏈被分成許多不同的“片”,每個“片”都可以獨立處理交易。分片一般是指“Layer 1”的擴容方案,因為它是在比特幣的基層協議上實現的。

2、如果為比特幣建立協議層網絡呢?

第二種選擇和第一種恰恰相反:與其增加比特幣自身的能力,不如在其基礎之上采取措施。在比特幣區塊鏈基本層的吞吐量不變的情況下,能執行更多的操作,比如交易、狀態更新或簡單的計算。

這就是“鏈下”技術背后的原理,包括狀態通道、Plasma、Truebit等。固然每一種技術旨在解決不同問題,但它們都需要在保證安全性的前提下,進行“鏈下”操作。

這也被稱作“Layer 2”,因為它建立在比特幣主鏈之上,不需要在基礎層上進行改變,相反,它只作為與鏈下軟件交互的智能合約存在。

 

 03 
Layer 2是數字經濟解決方案

在細說Layer 2的解決方案之前,咱們先來了解一下其背后的原理。

公有鏈的權威來源于共鳴。通過激勵措施,并將其與密碼學結合,從系統內部達成共鳴。

數字經濟共鳴給了咱們確定性——除非像51%攻擊這樣極端事件,否則一切的操作(包括支付、智能合約)都將按之前設計好的程序執行。

Layer 2背后的原理是,咱們可以將這個確定性作為一個錨,在此基礎之上附加其他機制。Layer 2可以將公有鏈的效用擴展到鏈外,讓咱們在鏈外交互成為可能,這些交互在需要的時候仍然可以返回到主鏈。

因為這些層建立在比特幣主鏈之上,所以它并不能像主鏈上操作一樣安全,但仍然可以確保它們安全實用,特別是只需要犧牲一點操作權限,就可以提高運作效率,降低手續用度。

下面是正在嘗試應用的技術介紹:

1、狀態通道(State Channels)

狀態通道,指的是“鏈下”處理交易和其他操作的一種技術,有很高的安全性:如果出了什么問題,咱們仍然可以選擇回到鏈上交易。

很多讀者都知道支付通道,這個已經出現許多年了,最近也在通過閃電網絡(Lightning Network)在上實施。狀態通道是比支付通道更為普遍的形式——不僅可以處理支付,也可以處理區塊鏈的“狀態更新”,比如智能合約的更改。

2015年,Jeff Coleman首先提出了狀態通道。咱們先來看一個例子,以便更好地解釋狀態通道的工作方法。

想象一下,張三和李四玩三連棋游戲,贏家可以獲得1個ETH作為獎勵。最簡單的辦法,就是在比特幣上創建一個智能合約,將三連棋的規則寫入智能合約,并追蹤張三、李四的選擇。每次玩家做出選擇時,給合約發送一次。當一個玩家勝出,按規則,智能合約將支付1個ETH給勝出者。

這固然可行,但效率低、速度慢。因為游戲的每一步都需要得到一切的節點確認,造成資源的浪費。他們每玩一局游戲,就要支付一筆用度,并且還要等礦工結束驗證后才能進行下一局。

這時候,咱們就可以設計一個系統,讓張三和李四的互動盡量在鏈下進行。他們可以在鏈下更新狀態,并在需要的時候,回到鏈上交易。咱們把這種系統稱之為“狀態通道”。

首先,咱們在比特幣主鏈上創建一種智能合約作為“法官”,并將游戲規則寫入合約,并識別出張三和李四是本次游戲的兩個玩家,再給這個合約設置1個ETH的獎勵。

緊接著,張三和李四開始互動。張三開始走第一步,簽名后發送給李四,李四也會簽名,并將自己簽名后的版本發回,自己保存一份副本。然后李四走一步,簽名后發送給張三,張三也簽名后發回,自己保存副本。每次,他們都會更新自己的狀態。每次互動都會包含一次“隨機數”,這就可以給每次互動按時序排列。

至此,一切操作都不是在鏈上發生。如果游戲結束,比如說張三贏了,他們可以上傳最終狀態(交易清單)并關閉通道。這樣,只用支付一次交易用度就可以了。合約可以確保“最終狀態”有雙方簽名,并等待一段時間,以確保結果可靠,最后把1個ETH的獎金支付給張三。

為什么需要這個等待時間?

假設李四上傳的不是最終版本,而是他贏過了張三的那個版本,但合約只會執行指令,無法知道哪一個是最終版本。這個時候,設置一段等待時間,可以讓張三提供證據證明自己提供的是最終版本。

張三提交雙方簽名的交易副本,合約通過交易的隨機數確定張三提交的是最終版本,駁回李四的請求。

狀態通道適用于很多應用程序,并對傳統的鏈上操作進行了許多升級。

2、Plasma

2017年8月11日,V神和Joseph Poon發外了名為《Plasma:自主智能合約》的論文。這篇文章引入了一種全新的技術,可以提高比特幣的處理效率。

與狀態通道一樣,Plasma是一種處理鏈下交易的技術,需要依賴比特幣底層技術去對其安全性進行保障。但Plasma的切入點不一樣,它可以允許在比特幣主鏈上創建“子鏈”。這些“子鏈”,反過來也可以創建它們自己的“子鏈”,以此類推。

其結果是,咱們可以在子鏈執行許多復雜的操作,運行包含數千名用戶的應用程序,并且只需要與比特幣主鏈進行很少的交互。Plasma運行很快,并收取較低的交易用度,因為整個過程不需要在比特幣主鏈上發生。

咱們先來看一個例子,理解Plasma是如何運作的。

想象一下,你正在比特幣上創建一個交易卡片游戲。這些卡片是ERC-721令牌(比如以太貓),但它們具有某些特性和屬性,讓用戶可以進行博弈。在鏈上執行這些復雜的操作很昂貴,所以使用Plasma是很好的選擇。

首先,咱們在比特幣主鏈創建一套智能合約,作為服務于咱們Plasma子鏈的“Root”。Plasma Root包含咱們子鏈的“狀態轉換規則”(比如“不能雙花”),記錄子鏈狀態的哈希,并充當一種“橋梁”,允許用戶在比特幣主鏈和子鏈之間進行互動。

然后,咱們創造咱們的子鏈,子鏈可以有自己的一套共鳴機制。在本例中,是授權證明(PoA),依賴可信區塊生產者的共鳴機制。

一朝子鏈被創建或者激活,區塊生產者就對Root合約做出承諾,相當于“我作證,子鏈中的最新區塊是X。”這些承諾都會被記錄在Plasma Root,以證明子鏈中發生的交易。

子鏈準備好后,咱們就可以創建交易卡游戲的基本組成部分。卡片基于比特幣主鏈的ERC-721,通過Plasma Root轉移到子鏈。這就引入了一個關鍵點:Plasma允許咱們與基于比特幣的數字資產進行大規模交互。

然后,咱們在子鏈上部署游戲應用的智能合約,把游戲邏輯和規則都寫進合約里。游戲用戶,其實只是與咱們的子鏈交互。他們可以持有資產(ERC-721令牌)與其他用戶進行游戲,不需要與主鏈直接互動。因為只有少量節點需要處理交易,交易用度會低很多,操作速度也會更快。

3、Truebit

與狀態通道和Plasma擴大吞吐量不同,Truebit是助助比特幣結束繁重計算的鏈下技術。Truebit不會提高交易吞吐量,但會讓基于比特幣的應用程序做更復雜的事情。

有些操作計算本錢太高,無法在鏈上執行。例如,驗證來自其他區塊鏈的“簡單支付驗證(SPV)”證明,讓比特幣智能合約“檢查”一項交易是否發生在另一條鏈上(如比特幣網絡)。

在比特幣上做的一切計算都很貴,因為總需要一切節點都要參與到計算中。

然而,你可以給某個人(解決者)支付一點用度,讓它結束鏈下計算。

首先,解決者往智能合約存入一筆用度,然后,你把需求告知解決者。他進行計算,然后把結果反饋給你。如果計算結果正確,他的押金會被退回;如果計算出錯(他出錯或作弊),就會損失自己的押金。

那咱們怎么知道結果正不正確呢?

Truebit使用一種叫“驗證游戲”的經濟機制。從本質上講,咱們創造了一種激勵機制,鼓勵“挑戰者”來驗證解決者提交的結果。如果挑戰者能夠通過驗證游戲,證明解決者提交了一個錯誤的結果,那么他們就會得到獎勵,而解決者則會失去他們的押金。

 

 04 
結論

“狀態通道”和Plasma,將增加平臺的吞吐量;Truebit,將更困難的計算作為智能合約的一部分,從而打開新的應用例子。

這三個示例僅代外了擴容方案的一小部分。

在比特幣上構建Layer 2,可以在訪問速度、安全性和本錢之間達到平衡。對于高價值的交易,建議使用主鏈;對于交易數字收藏品,速度更重要,Plasma是不錯的方案。

 

 

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