擴容方案“百花齊放”，從資料層到應用層，各自湧現不同解決方案，“三元悖論”宣告破解？
作者|阿常
頭圖|視覺中國
區塊鏈擴容賽道站滿了創業者。
以太坊提出的“世界計算機”概念描繪了去中心化世界的場景，在此之後，所有人都試圖在去中心化網路中構建另一個網際網路世界，應用場景相繼提出並驗證，卻又折戟於低效的效能瓶頸。
正因如此，區塊鏈擴容成為區塊鏈落地途中必須跨過的一個關卡，共識迭代，技術頻出，擴容市場的“諸侯亂戰”，一觸即發。
擴容背後：不可能三角
“不可能三角”是指區塊鏈系統無法同時兼顧去中心化（Decentralization）、可擴充套件性（Scability）、安全性（Security）三項條件，這一理念最早來自 GitHub 以太坊下的一篇文章，用於介紹以太坊的分片技術，而並非嚴謹的學術論文。這也就意味著“不可能三角”概念本身可能就存在諸多問題，並非真正不可突破。
或許我們可以先提出三個問題：什麼是去中心化？區塊鏈可延展性體現在哪些方面？安全性又是什麼？恐怕尚無標準答案。YeeCo公鏈CTO郭斌就曾對鏈得得表示，“不可能三角確實存在，但是目前遠遠沒有探索到三角的邊界，其中仍存在很大探索的空間。”MultiVAC CTO應翔也曾表示，不可能三角之間存在很大的“彈性”空間。
去中心化是區塊鏈網路的核心特徵，勢必不可調整，EOS所採用的DPOS模式就因為去中心化程度不夠屢遭詬病；而安全性又是不可或缺因素，尤其是在商業場景落地當中。在滿足這兩個條件的情況下，變相解決區塊鏈效能問題，實現高擴充套件性，相同時間承載更大系統吞吐量也就成為現階段公鏈的核心問題。
區塊鏈系統的吞吐量直接取決於兩個引數：區塊大小（每個區塊中可以包含的交易資料量）和出塊間隔時間 T（系統挖出一個新區塊所需的平均時間）。增大區塊包含更多交易，減少出塊間隔成為擴容的關鍵。
區塊鏈擴容是大勢所趨，但在具體操作上存在分歧，針對區塊鏈架構的不同層次，業內已提出多套擴容解決方案：
一是針對區塊鏈資料底層，最佳化資料傳輸協議，不改變區塊鏈的上層架構，提升可拓展性；
二是針對區塊鏈基礎協議，改變資料結構、共識演算法提升延展性，例如DAG（有向無環圖）、分片、DPOS演算法等；
三是針對應用層面，如側鏈、子鏈、狀態通道-閃電網路等方案，將部分鏈上交易轉移到鏈下執行，減輕鏈上處理壓力，提升整體效率。
當然目前區塊鏈領域尚未提出公認的擴容方案，眾多專案都根據自己網路特徵和應用場景研發擴容方案，其中又以分片技術、DAG、閃電網路以及近期火熱的0層解決方案BDN分發網路最為火熱，擴容市場“百花齊放”。
但這些擴容技術並非競爭關係，彼此間存在疊加的可能，Alephium市場負責人在接受鏈得得采訪時表示，“很難說技術方案間存在非此即彼、取而代之的關係，每種技術都有其適合解決的問題。”Bloxroute聯合創始人Aleksandar教授則也給出了類似的答案，他表示，每項擴容技術都具備各自優劣勢，很難說誰更好。
2019年分片獨大
將時間撥回到區塊鏈發展過程，擴容方案不斷演化。如GHOST協議，透過最簡單的“增大區塊，縮小出塊時間”提升網路效率，但結果並不出眾，但同時這一方案也證明了盲目透過增加出塊速率和區塊大小，提高效率並不可行，為後續技術演化埋下伏筆。
而後，拜占庭容錯機制、DPOS等機制誕生，透過共識改變實現效率提升，但是卻伴隨著安全性、去中心化等問題。狀態通道（閃電網路、雷電網路等）雖然能夠極大提升同類資料的傳播效率，但卻面臨難以涵蓋所有資料的窘境。
在今年，伴隨著以太坊2.0，分片技術迎來了高光時刻。分片技術本是網際網路大資料處理的一項技術，將大型資料庫資料進行切分，並分佈在特定的伺服器當中，以提高資料庫效能，而在區塊鏈領域，資料處理流程類似，將特定交易劃分到特定節點處理，同時搭建“橋樑”，實現跨區域間的交易。
YeeCO公鏈CTO郭斌在接受採訪時指出，在區塊鏈網路中，每一個節點都需要進行資料傳輸-驗證-維護-儲存四個步驟，其背後對應的則是節點的頻寬、CPU、記憶體、磁碟等軟硬體條件，單機效能存在上限，只有令每一個節點處理部分任務，才能夠保證區塊鏈網路效率。這也正是分片技術“分而治之”的思想。
自Zilliqa開始，YeeCO、MultiVAC、Alephium、Quarkchain、Monoxide等諸多專案開始將分片作為擴容的主要參考。
但分片技術在落地過程中同樣需要解決兩個核心問題：1%攻擊以及跨片交易。對此，眾多專案方案各異，YeeCO選擇引入並行挖礦概念，MultiVAC則採用隨機性方案，Zilliqa則是引入pBFT+POW共識演算法等等。儘管同屬於分片範疇，但各專案方案仍存在非常大差異。
分片之外的廣闊空間
除卻分片技術，DAG（有向無環圖）同樣是主流擴容方案之一。在傳統的區塊鏈網路中，資料同步呈現線性結構實現的，一旦中間同步出現延遲就會引發網路擁堵；DAG則是最佳化了資料結構，多個節點可以透過不同節奏同時交易資料，不必有明確先後順序。而這一方案同樣來源自計算機領域常見現象——平行計算。
計算機體系經歷了順序計算、併發計算、平行計算的發展路徑；而區塊鏈體系也同樣經歷了這一過程：從類似順序計算的比特幣階段演進為類似併發計算的DAG階段，並再度向前發展。
DAG雖然優勢明顯，但是問題同樣突出：如雙花攻擊，攻擊者可以在網路不同位置新增兩筆衝突交易，隨著不斷向前驗證，直到重新出現在在同一筆交易的驗證路徑上，網路才會衝突，期間無法分辨交易真假。影子鏈攻擊則是基於雙花攻擊之上，當攻擊者虛構出足夠交易，就可能從真實網路中分叉出一個虛假分支，而將這個分支再次合併到DAG網路，甚至有可能取代原有交易資料。
分片、DAG都是基於區塊鏈資料層、應用層誕生的擴容技術，而在區塊鏈網路與網際網路結合的資料層同樣存在擴容方案。以Bloxroute為例，不改變區塊鏈的上層架構，而是構建一個區塊鏈資料分發網路（BDN），最佳化區塊鏈底層資料傳輸協議，提升節點間區塊傳播速度，提升鏈上可拓展性。
網際網路雲分發網路是透過全球範圍內數量龐大的伺服器，使其使用者可就近獲取所需內容，避免網路擁堵、地域、運營商等因素帶來的訪問延遲問題，有效提升下載速度、降低響應時間，提供流暢的使用者體驗。
而區塊鏈分發網路也充分借鑑其經驗，透過架設中繼節點，搭建一套區塊鏈資料分發網路，對資料打包壓縮，用更短位元組替換原本長位元組，保證資料可以更快速傳遞給其他節點確認，進而提升網路執行效率。
由於區塊鏈中，節點與節點並不相互信任，因此，打造區塊鏈分發網路，真正核心難點在於如何保證區塊鏈分發網路的中立性，構建免信任環境。Bloxroute聯合創始人Aleksandar教授此前曾撰文直指信任問題：“雲分發網路能夠提高區塊鏈效能，但需解決節點間的信任問題。”
如何保證區塊鏈分發網路信任問題？Bloxroute所選擇的是透過區塊加密、引入測試區塊、標記歷史資料等方式，節點可隨時釋出測試區塊對網路進行測試，並根據測試結果決定是否透過分發網路傳輸資料；同時，針對一些存在惡意行為的節點，也將觸發“懲罰”機制，對其網路效率等條件進行限制。從而雙向確保節點的信任。目前，瞄準資料層的擴容解決方案並不多，市場仍存在較大探索空間。
縱觀區塊鏈擴容方案的發展過程，諸多方案都與網際網路環境存在緊密關聯，分片源於資料庫處理技術、DAG則類似計算機體系的併發計算、區塊鏈分發網路更是雲分發網路在區塊鏈場景下的復現。
擴容，是目前區塊鏈落地必須解決的問題之外，圍繞這一方向，擴容市場“百花齊放”，目前我們尚難確定誰將成為主流，又或者眾多方案將彼此包容，在各自場景中發揮作用。（本文獨家首發鏈得得App，作者/阿常）
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