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區塊鏈:技術可擴展性如何創造社會可擴展性_solana幣挖礦

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本文發表于2021年5月25日

本文假設讀者熟悉NickSzabo的《社交網絡的可擴展性》、VitalikButerin的《弱主觀性》以及HaseebQureshi的《為什么去中心化并沒有你想象中那么重要》等幾篇文章。

但本文并非為了反駁Szabo的文章與其立場。

Szabo在其文章的結尾處將社交網絡可擴展性定義為“犧牲計算效率和可擴展性——消耗更多廉價的計算資源——從而減少和更好地利用涉及現代機構所需的巨大人力資源支出。”

比特幣現金和比特幣SV對比特幣的成功分叉無疑支持了這一理論。

然而,自從Szabo在2017年2月發表該雄文以后,加密生態已經取得了長足的進步。盡管他早在大約20年前就提出了智能合約的想法,但直到最近兩年,業界才開始認識到智能合約最有用的應用:DeFi。

DeFi的火爆改變了一切。

本文假設區塊鏈最重要的功能不是非主權貨幣本身,而是DeFi。

該體系主要功能的轉變從嚴格的審查抵抗、非主權貨幣,到一個用于金融應用的高功能和可編程的開發環境,它牽涉到每一層技術堆棧,從網絡層到執行環境。

因此,區塊鏈首先應該作為DeFi開發平臺進行設計和管理。

可預測性就是力量

“人們經常會問我這樣一個問題:‘你覺得這個世界未來10年會有什么變化?’這個問題非常常見。但是我幾乎從來沒有被問過這樣的問題:‘在未來一個世紀,這個世界還有什么東西是保持不變的?’實際上我認為第二個問題更為重要,因為知道了它答案后,你就可以圍繞那些不變的事物建立一個商業戰略......在零售行業,我們是能夠確定顧客希望更低的價格,我也知道這一點會在10年后成為現實;他們也想讓物流變得更快;他們想要更多的選擇。你很難想象10年后某一天,有顧客跑來跟我說:‘Jeff,我超喜歡亞馬遜;我希望你們商品的價格能再高一點’,或者‘我很喜歡亞馬遜;我希望你們的物流速度慢一點‘——這是根本不可能的。所以我們將功夫花在這些不變的事物、推動它們的發展,我們知道今天所付出的精力將會在10年后為亞馬遜的客戶帶來回報。當你確定了某些事是正確的,就可以為之投入大量精力。”

英國土地注冊處:密碼技術可或可變革英國產權轉讓行業的身份驗證:在冠狀病大流行之際,密碼技術和生物識別技術的采用可能會讓英國的產權轉讓行業受益。HM Land Registry(英國土地注冊處)聲稱,目前用于驗證身份的方法已經過時,并且不容易保持社交距離。HM Land Registry,以及Law Society(法律協會)、Council for Licensed Conveyancers(特許轉讓機構理事會)和Chartered Institute for Legal Executives(特許法律執行官協會)正在倡導使用微晶片護照結合密碼和生物識別技術進行檢查。(BeInCrypto)[2020/6/2]

——亞馬遜創始人兼CEOJeffBezos

這里有一些數據:Coinbase當前注冊用戶約5000萬,羅賓漢的用戶數量大致相當,大多數美國大型銀行也是這個數量級。

假設Coinbase的戰略重點是盡快將它的所有用戶都遷移到DeFi,同時監管環境也支持它。設想一下,Coinbase能在以太坊上做到嗎?

當然,這是一個目前無法回答的問題。在技術上,它不是不能實現,實際上可能性還挺大。但是沒有誰或者某個機構可以回答這個問題。原因是什么?

因為沒有人真正掌握以太坊未來將會怎么進行擴展。舉個簡單例子,Vitalik曾經表示optimisticrollup可能是近期到中期最理想的擴展方案,而從長遠來看,zk-rollups則會占主導地位。但是問題來了:這個轉折點會在什么時候,以什么方式發生?是否需要開發/重構什么基礎設施?這些不同roolup之間的資金怎么流動,它對智能合約開發者、錢包、用戶、流動性提供者、法幣通道等方面有什么影響?

而且,似乎無論哪種擴容方案更加重要,它都不可能是一個整體的實例化。以太坊擴容的后果都是異構的。

從長遠來看,這樣對以太坊來說可能是一件好事。當前的擴容方案都有各自的取舍,并且也不清楚哪種取舍是最好的,或者擴容方案相互組合會更好。因此從長遠來看,以太坊生態最好的選擇是嘗試多種擴容方案,并從中找出哪種方案最適合哪種應用,然后配置橋接、其他互操作性方案以及解決延遲問題。

聲音 | 宜信創始人唐寧:區塊鏈技術可在家族傳承方面發揮作用:宜信公司創始人、CEO唐寧在接受采訪時表示,區塊鏈技術可以很好運用在家族傳承方面,包括遺囑、家族信托和保險。因為區塊鏈具有可追溯、不可篡改等特點,可以為財富的傳承駕護航。同時區塊鏈技術可以解決上鏈之后的問題,卻無法確保上鏈之前的問題。這也是一個須要注意的點。(證券日報網)[2020/1/15]

另外,開發擴容方案的所有團隊都獲得了充足的資金,已經開始上線和面向用戶。因此他們會持續進行開發。

那么,Coinbase應該怎么將5000萬多名用戶引入DeFi呢?

在如此龐大的用戶規模基礎上,最重要的一個考慮因素是確定性。任何達到該規模的企業都非常需要現在以及未來的確定性。

大型企業絕對承擔不了押注錯誤技術堆棧的后果,錯誤的機會成本以及后續遷移/橋接的代價非常巨大。

我認為,現在——或者在未來兩年內——能夠回應這個問題的唯一區塊鏈協議是Solana。

所有基于rollup的擴容方案都受制于上述困擾。盡管有不少優秀團隊籌集了數十億資金進行研究開發,但實際上所有分片系統都沒有擴展到大規模。即使它們以PoC共識工作,也需要處理許多新出現的問題。

這里需要明確一點,我并不是指分片和rollup無法進行擴容。實際上我對這兩種方案持樂觀態度。但是,它們在目前沒有真正發揮作用,并且會產生許多無法避免的二階和三階問題。由于多個相互交織的組件對以太坊進行擴展,一個需要可擴展確定性的大型機構很難在未來兩年內得到它想要的。

碎片化的社交網絡可擴展性成本

除了上述的不確定性,分散在各個分片和rollup之間的應用會產生明顯的新型社會協調成本,而這在單分片系統中是不存在的。以下為幾個例子:

目前,Layer1和各個Layer1之間的區塊時間和計算吞吐量有所不同。這一點直接關系到所有管理風險的DeFi協議的實現方式。其中,一些DeFi團隊已經承諾在多個Layer1和Layer2部署合約。但是,每個執行環境都需要唯一的風險參數。這會增加每個協議社區所需的社會協調數量,減慢行業發展速度。

聲音 | IBM區塊鏈業務負責人:區塊鏈技術可以用于可持續發展:10月24日,在聯合國世界投資論壇區塊鏈專題論壇中,IBM商業服務區塊鏈業務歐洲負責人Louis de Bruin表示,在IBM參與的項目中,區塊鏈技術確實致力于可持續發展。區塊鏈技術可以被應用于商業化流程中,精簡商業流程,從而提高效率。IBM Food Trust 創建一條區塊鏈,讓人們了解食品生產過程中的所有流程,了解食物從何而來。另外,我們還幫助建立了一條追蹤鉆石生產銷售的區塊鏈平臺Everledger 。[2018/10/24]

退出optimisticrollups需要較長時間。市場普遍認為做市商會在rollup和Layer1之間提供流動性橋梁。但是,該操作的實現細節比較棘手。協議前端應該提供原生支持嗎?如果是這樣,他們是否應與特定做市商「簽約」?還是把它留給前端用戶自己去配置?如果用戶想從一個ORU轉移到另一個ORU,該怎么辦……用戶如何傳遞信號給應用,從而操作Connext或Thorchain而不是退出到Layer1?

對于Metamask用戶,用戶自己管理這么復雜的操作可能比較合理。但是對于試圖抽象出復雜性的小眾錢包,這些團隊需要花費多少額外的開發時間來解決這些問題?又被迫放棄多少新功能?如果做市商出于某種原因停止在某個橋接/細分市場的流動性,那該怎么辦?有哪些備份選項?

必須更新開發者工具來處理新的數據結構。索引和查詢層將需要進行重大升級,應用開發人員可能需要重新編寫其子圖以處理新的數據結構。開發人員將被迫跨各種異構擴展方案重寫大量應用。

隨著分片和rollup數量的激增,開發交易所將變得更具挑戰性。這些問題都不棘手,但是它們會減慢開發速度,還會讓不想面對這些問題的眾多開發人員感到有心無力。

可預測,但又很無聊的擴展性

Solana當前可支持每秒50,000筆交易,全球網絡節點已經突破600個。最重要的一點在于,Solana提供了無限擴展的可預測路徑。由于它可以在GPU上并行執行事務,因此可以利用GPU并行性帶來的巨大增益。

聲音 | 律師:區塊鏈技術可以改變律師核實電子簽名的方式:曾任米爾班克、特威德、哈德利和麥克洛伊律師事務所律師的Dat Nguyen說,區塊鏈技術可以改變律師核實電子簽名的方式。Dat Nguyen目前是區塊鏈初創公司Sagewise的特別項目副總裁。[2018/10/5]

摩爾定律可能是過去50年中最重要的經濟力量。但是今天它更多呈現出一種假象。

大約10到15年前,摩爾定律就不適應于單線程計算。因為熱量的產生隨著時鐘速度超線性增加。這就是扇形設備停滯在大約3.5-4GHz,而無風扇設備停滯在1.5-2.0GHz的原因。盡管過去十年來各種優化讓單線程性能有所提高,但單線程性能并沒有做到每18-24個月增加一倍。

在過去的十年,幾乎所有的計算收益都來自芯片專業化和并行計算。現代臺式機圖形卡通常有4000多個內核。上個年代,每張芯片的內核數量一直在按摩爾定律增長,并且這種趨勢將持續下去,因為增加的內核數量所產生的熱量幾乎不影響時鐘速度的提升。

Solana是唯一一個通過SeaLevel運行時進行分片內并行計算的區塊鏈。SeaLevel在GPU本地執行事務。如果Nvidia在未來一兩年發布8,000內核的新型GPU,Solana網絡的計算帶寬將增加大約一倍。

在這個過程中,開發者不用了解,或者不用在乎,也無需更改任何一行代碼。

這就是可預測性的定義:開發者今天寫好了代碼,就知道它會一直生效,而且未來執行代碼的成本還比現在低。

這時候,擴展計算的主要物理限制是散熱。在字面上,Solana的擴展性能夠做到物理上限。

量化去中心化以及弱主觀性

從表面上看,許多人認為Solana協議不夠去中心化。當然,他們并沒有真正去量化這個說法,但卻不斷重申這一點。事實到底是怎么樣呢?讓我們做一些計算,來量化一下各個網絡的去中心化程度。

首先我們來看一下硬件成本:

美聯儲前執行長Rod Garratt:區塊鏈技術可能是實現美國真正無現金社會的關鍵:\t\t\t\t \t\t\t\t據Bitcoinist消息,美聯儲前執行長Rod Garratt認為,由于美國人民對政府的嚴重不信任,無現金的經濟實施一直是一項艱巨的任務,Garratt認為區塊鏈技術可能是實現美國真正無現金社會的關鍵。[2018/4/28]

比特幣可以在一個價值25美元的RaspberryPi上運行,只需要微弱的互聯網連接。

以太坊在一臺500美元的筆記本電腦上運行,需要寬帶連接。

Solana需要運行在一個3500美元左右的服務器,需要千兆網絡連接。

下一個主要考慮因素是狀態大小。在50,000TPS和數十億用戶的情況下,Solana的狀態大小將會增大。這一點非常好,為什么?因為1)假定Solana運行在可升級存儲的服務器,2)NVMeSSD通過RAID0線性擴展讀寫性能,以及3)多字節NVMeSSD不到300美元——擴展狀態存儲的成本和維護成本將會微不足道。

如果讀到了這里并且理解了前面的所有內容,那么您使用價格超過2,000美元的MacbookPro的可能性就很大了,這也是世界上5000萬到1億左右的開發者所鐘愛的高端計算機。我懷疑對500到1000美元的硬件進行優化是最理想的做法。那么500到1000美元價位有什么特別之處呢?

我們來考慮一下硬件需求上限的合理價位。25,000美元肯定太高,因為開發者沒有這種硬件。現在換一種思路,我們不考慮任意的硬件成本,而是從需要多少個節點來實現足夠的防審查能力。很明顯,這里的「足夠」一詞本質上是主觀的,但是如果您假設需要100萬個節點,那么自然會產生一個問題:“這個世界上有沒有足夠多的,價值3500美元的服務器和千兆網絡連接,讓100萬個節點看起來比較合理?”

考慮一下世界上所有高端硬件的游戲玩家、開發者和企業的數量,我們很難對這個問題進行否定。

所以不能孤立地考慮硬件成本問題,而必須在系統的設計目標范圍內去進行考量。

此前我曾經認為區塊鏈應該迎合DeFi,而不是一味追求最大程度的審查抵抗性。根本沒有必要對25美元或者500美元的硬件進行優化,因為絕大多數人永遠都不會運行一個節點。那么,為什么還要費心去優化硬件成本及其基礎上的協議呢?

這個世界是弱主觀性的

這就來到了弱主觀性,同時承認去中心化并沒有你想象中那么重要。

這個世界是弱主觀性的。意味著什么呢?我們來看一下下面的例子。

回憶一下,你上一次走進一棟高樓的時候,是先對建筑結構進行檢查,然后詢問建造商,從而確保這棟高樓不會坍塌然后把你埋了?

坐飛機,開車或者在你家的時候,有沒有這種想法?

所以說,這個世界的所有事物都基于某種程度的信任。如果每個人都要獨立驗證所有相關事物的結構完整性,那么這個世界就無法正常運轉了。

反過來我們可以認為:世界之所以能夠正常運轉,是因為每個人都知道已經有許多其他人對系統進行了驗證,系統安全的概率非常高。

這就是弱主觀性的基本假設。這個理論應用到節點數量的時候,就變成了這個關鍵問題:在沒有運行節點的情況下,用戶自己是否可以合理地假設有足夠其他參與者和機構運行著節點,從而可以信任該系統?

Solana目前的節點數量約600個,在一年前只有100個左右。像其他區塊鏈一樣,隨著生態的持續發展,節點數量還會隨著時間推移而增長。類似于目前的主流區塊鏈,隨著時間流逝,越來越多用戶采用,傳遞的價值越來越多,Solana網絡自然會越來越去中心化。

這也是Qureshi觀點的正確性,并且去中心化并沒有你想象中那么重要。很顯然,去中心化對審查抵抗至關重要。但目前業界也沒有一個清晰的閾值,而且具體的數值本身并不重要——真正重要的是:1)風險-去中心化程度曲線實際上是反向的S曲線,以及2)我們知道區塊鏈隨著時間的推移會變得更加去中心化,因此審查抵抗能力會隨之提升。只要區塊鏈去中心化的速度足夠快——并且你相信它可以去中心化程度增加的速度——那么用戶就能夠維持他們所需的審查抵抗性。

圖片來源:HaseebQureshi《為什么去中心化并沒有你想象中那么重要》

結論

于是現在的基本問題變成了:如何分清「本末」?

從2009年比特幣誕生以后的第一個十年,很顯然審查抵抗性、非主權貨幣是「本」,而其他的應是「末」。

但這個情況正在改變。如今加密貨幣的使用者會認為,DeFi會完全重塑金融。因此我覺得「本末」已經反轉:如今DeFi是「本」,而非主權貨幣是「末」。

它們兩者都需要一定程度的審查抵抗性,但是在技術受限的情況下,最大化DeFi效用與最大化系統審查抵抗性之間就出現了一個基本的取舍。

而當系統的基本設計目標發生變化的時候,相關的技術堆棧也需要隨之變化。為了將DeFi擴展到數十億用戶的規模,每一層堆棧都必須遵從第一性原理,進行重新考量。

致謝:感謝Hasu對本文草稿的審核。

附錄:以太坊與Solana的簡單對比

比特幣和以太坊在各自的設計中都進行許多假設,最明顯的也許要數網絡層和執行層。

網絡層

在網絡層,比特幣和以太坊利用八卦協議。八卦協議也就是每個節點不加選擇地將數據廣播到其他每個節點。雖然這可以最大程度地提高審查抵抗性,但卻以犧牲一部分性能為代價。按照定義,以高度冗余的方式重新廣播數據效率不高,因此無法正確地針對高吞吐量DeFi應用進行優化。

另一方面,Solana發明了一種新的名為渦輪的網絡協議,它的靈感來自BitTorrent協議。渦輪對效率進行了大幅優化,其工作原理如下:我們來考慮一個1MB大小的區塊。其中節點不是將整個區塊傳輸給另一個節點,而是將10KB傳輸到節點#2和#3,然后那些節點將這10KB區塊重新廣播到節點#4和#5,依此類推。然后原始節點向節點#6和#7廣播另一個不同的10KB數據包,隨后這些節點將這10KB內容重新廣播給節點#8和#9,依此類推。此外,該模型的優點在于,隨著節點數量的增加,延遲時間以及可用的絕對帶寬保持不變。唯一降低的性能是,與大多數其他線性或超線性增加的系統相比,延遲增加了log(n)。

執行層

在執行層,EVM是單線程計算機。由于任何交易都可以修改全局狀態的任何部分,因此為了支持并行性,系統需要某種方式來確保兩筆交易不會嘗試同時寫入同一個狀態。EVM選舉根本無法處理該問題,它只能簡單地串行執行所有交易。

Solana是唯一嘗試處理分片內并發的協議。它是怎么做到的呢?Solana的運行時SeaLevel要求交易標頭指定交易所有的相關狀態。借助此信息,SeaLevel可以確定哪些交易可能發生沖突,并將對其進行序列化。所有不重復的交易都可以并行化,在數千個GPU內核中并行運行。

披露:Multicoin已制定、維持和執行合理設計的書面政策和程序,以識別和有效管理與其投資活動有關的利益沖突。在公開發布后的三天內,MulticoinCapital對本報告所列資產遵守“無交易政策”。MulticoinCapital持有SOL和ETH的倉位

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