狀態分片的HARMONY的優勢和挑戰

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幣安5月27號開放搖號抽籤的HARMONY(ONE)將於明日6月1日正式開放交易,其代幣ONE總髮行量126億枚,初始流通量為24.3%, 15.75億枚是透過這次的IEO直接流通,IEO單價0.003175美元/枚,28.224億枚種子輪出售的代幣其中1/4將直接流通,剩餘部分每半年解鎖1/4,種子輪單價0.0065美元/枚。從初始流通額來計算,ONE的流通市值約1400萬美元左右,在主打分片技術的專案裡,流通市值偏低,今天我們大概聊一聊HARMONY的一些自身優勢以及將遇到的挑戰。

Harmony網路內包括兩類鏈,即信標鏈和分片鏈。信標鏈負責節點登記、隨機數生成和對分片鏈的區塊頭進行驗證等,分片鏈負責處理分片內部的事務。

在區塊鏈行業中,以太坊作為第一公鏈,為瞭解決自身效能低、擴充套件差等諸多問題,推出的以太坊2.0版本中,就含有了信標鏈和分片技術的雙層設計結構,在這一點上,HARMONY和以太坊的發展路線有著異曲同工之處,希望利用分片技術,打破公鏈擴容的瓶頸,併為日後的大規模商業需求應用做足準備。

當前公鏈中除了POS和POW演算法,還有拜占庭容錯演算法(PBFT),即透過節點間的多輪訊息傳遞使網路內的所有節點達成一致,從而解決分散式系統中的‘’拜占庭將軍問題‘’。雖然PBFT演算法具有無需算力證明、節能等優點,但隨著節點數的增加其效率會不斷降低,所以HARMONY採用了改良版的PBFT(FBFT快速拜占庭容錯演算法)。簡單來說,假設有N個節點,FBFT使用的BLS方案實施“多簽名聚合”,在鏈上通訊複雜度為N次,而傳統的PBFT演算法,其通訊複雜度為N² 次,這就大大提升了共識效率。

在隨機數產生的方案上,Algorand 採用基於 VRF (可驗證隨機函式)的演算法隨機選擇一組驗證節點。這其中可能存在一種攻擊模式:由於隨機演算法是公開的,假設有 10 0個驗證者,當前 9 9個驗證者都公佈出自己的隨機數後,那最後那個人就可以透過調整自己的隨機數來左右最終結果,由此產生攻擊。因此,以太坊2.0提出用VDF來延遲揭示實際隨機數,以防止最終驗證者作惡。HARMONY結合了VRF和VDF,再利用自身PBFT的即時最終確定的特性,將有效避免最終驗證者的蓄意作惡攻擊。

HARMONY旨在採用信標鏈+分片鏈的架構,提升系統的安全性與通訊效率,但是其專案將面臨的挑戰也是巨大的。在當前的分片技術中,大致可以分為網路分片、交易分片、狀態分片這三大類,這三類中,最具挑戰性的就是狀態分片,而HARMONY恰恰屬於狀態分片。

在狀態分片鏈中,主要面對的難點有兩個。

第一,如果有跨分片儲存的賬戶進行相互通訊,且通訊頻率較高,這將導致跨分片的通訊成本上升。降低成本的主要方法是禁止跨分片直接通訊,在需要進行通訊的分片中分別置入相互的賬戶資訊,這將極大影響使用者的應用體驗。

第二,如果某個分片遭受攻擊、掉鏈,由於系統並未跨所有分片復製,因此網路無法再驗證已經分配給掉線分片的交易,避免這一情況的方法是進行歸檔或備份節點,讓網路即使在遭遇攻擊掉線的情況下也能恢復資料繼續運轉。這就意味著一些節點要儲存全網的狀態,這就面臨著中心化不安全的風險。同時網路必須接受新節點並以隨機的方式將它們分配給不同的分片,即網路必須時不時重新洗牌。由於每個分片只儲存一部分狀態,因此想要一次性徹底重新洗牌,換掉所有節點可能因為新分片節點尚未同步的問題,導致網路中斷。

總體而言,今年區塊鏈的熱點是跨鏈/側鏈,之前的文章裡也提到過一些相關的專案,分片的市場熱度不會太高,另外,雖然專案有著廣闊的市場前景,但是目前技術實現的難度較大,HARMONY之前有過今年第二季度上線主網的宣告,但是目前除了測試網,主網成品的具體上線時間仍遙遙無期。最後不得不提一下最近熱炒的一個話題,“一幣雙鏈”,而HARMONY作為公鏈專案,其代幣ONE已經切換到了幣安鏈上,這其中的孰是孰非,還需要大家的後續觀察吧。

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