區塊鏈:為什么Web3比以往任何時候都更需要實時數據層？_blockchainresearchandapplication

由于今天的區塊鏈實現成本太高，速度太慢，所以它現在無法作為通用的Web3計算平臺，因為成功的系統是需要使用實時、鏈下數據來發現市場適應性的。

Web3現在處于一個棘手的位置，這不僅僅是因為高調的惡意行為者在區塊鏈生態系統上留下的陰影，還因為現在其有三個重大問題很難克服：

與Web2.0相比，鏈上存儲和寫入操作的成本非常高。為了確保區塊鏈系統所承諾的安全性，鏈上存儲和寫入操作的速度非常慢。因為需要51%以上的節點對寫入的新數據的有效性達成一致，所以隨著節點添加到網絡中，以及寫入請求流量的增加，性能會進一步下降。任何給定的區塊鏈分類賬的長度(大小)都會隨著使用而顯著增長，「沖破」了當今市場上絕大多數可用的數據庫基礎設施。操作數據庫、分析數據庫和分布式賬本都是有效的不同類型的數據庫管理系統。現在令人困惑的一點是，不同的點對點區塊鏈網絡，它們不僅僅是「數據庫」，許多也是「服務器」，可用于托管(服務)開發人員編寫的互聯網應用程序(或「dApp」-去中心化應用程序)。

大多數新技術在找到適合市場的產品之前都會經歷一個被過度使用的階段。這三個挑戰的根源就在于「正確的工具用在了錯誤的工作上」。例如，大多數IT專業人員不會將操作數據庫用作分析數據庫，反之亦然。再舉個例子，在部署到區塊鏈網絡的dApp下面使用分布式賬本作為操作或分析數據庫，是一種特別糟糕的配對，原因會在下文當中進一步解釋。

當然，區塊鏈社區正在研究在不影響安全性的情況下解決性能問題的創新方法，但這需要時間。以太坊在這方面采取了一些行動以帶來一些變化。我們都知道信任會被放在某個地方。區塊鏈轉移了對傳統Web2.0模型的信任，但并沒有從根本上消除這種需求——至少目前還沒有。

GameStop以監管不確定性為由下架加密錢包:金色財經報道，知名視頻游戲零售商 GameStop (GME) 宣布，在推出該服務僅一年后，它將取消對加密錢包的支持，理由是美國的監管不確定性。其網站稱，由于加密貨幣領域的監管不確定性，GameStop決定于2023年11月1日從市場上撤下其iOS和Chrome擴展錢包，客戶可以在10月1日之前訪問。

GameStop加密錢包大約于一年前推出，允許用戶通過去中心化應用程序管理加密貨幣和NFT，并支持GameStop的NFT市場交易。去年12月，該公司進行了裁員，其中包括多名負責開發其加密錢包的軟件工程師。[2023/8/2 16:12:58]

鏈下的實時數據為Web3尋找適合的產品/市場提供了直接的前進路徑。但是，這種方法會以dApp的操作/分析數據的形式將信任定位在Web2.0系統中。其實市場上大多數成功的dApp和基于區塊鏈的服務已經做出了這種權衡，使用正確的工具、正確的工作方法，將每種技術用于其最擅長的領域。

在更深入地研究Web3如何以及為什么可以通過實時數據取得進展之前，讓我們先考慮一下Web3的未來前景，先不考慮我們剛剛確定的這三個挑戰。

什么將繼續推動Web3向前發展?

首先，要記住區塊鏈≠加密貨幣。Crypto是區塊鏈概念和基礎技術構建塊的應用。NFT和更廣泛的Web3概念也是如此。區塊鏈的核心概念——不可篡改的交易、頭寸和誰擁有什么的公共記錄，在當前的金融體系中，此類分類賬駐留在私人數據庫中，只有通過管理機構、監管機構和法律的規則才能訪問。

神秘巨鯨以 200 萬塊移動了 27 億只狗狗幣:金色財經報道，DogeWhaleAlert報道，上周匿名巨鯨以200萬個區塊轉移了 27億只狗狗幣。在他們轉移這些Dogecoin時，總共有大約90筆交易，總費用僅為142 DOGE（約9美元）。

上周，眾所周知，特斯拉創始人Elon Musk恢復了他暫停的以 440 億美元收購 Twitter 巨頭的交易。自今年早些時候馬斯克建議實施 DOGE作為Twitter Blue訂閱的支付選項以來，這一消息引發了對狗狗幣的新一波興趣。[2022/10/11 10:30:26]

根據麥肯錫的數據，2021年，最大的Web3借貸平臺發放了2000億美元的貸款。貸款、存款、匯款、資產互換、貿易融資和保險已經成為有效的用例。其他點對點、游戲、社交和在線媒體起步較早，但表現出顯著活躍勢頭。

數字身份服務以及供應鏈和物流管理仍然是一種可能性。

在封閉和受保護網絡上的私有區塊鏈系統可能不是創建者最初所設想的樣子，但現在可以為特定行業和機構提供更通用的用例。

Web3提供商Alchemy本季度的報告指出，智能合約的部署比2021年同期增長了143%。

任何新想法都需要克服一些重大困難，但投資資金、開發者和機構的興趣確實吸引了推動區塊鏈向前發展的能量。隨著核心技術的提升，Web3將創造更多的價值，更多價值的建立，又會帶來新的機會，這將推動人們對解決監管、法律、數據隱私以及更好的開發人員和最終用戶體驗的興趣。

拜登政府發布價值500億美元的芯片投資計劃:金色財經消息，據紐約時報：拜登政府發布價值500億美元的芯片投資計劃。[2022/9/6 13:11:49]

Web3開發人員的鏈上數據注意事項

基于工作量證明的區塊鏈產品所面臨的挑戰延伸到了其底層架構中。操作數據庫對于快速、高效的數據存儲和檢索非常有用。分析數據庫非常適合快速、開放式的查詢和探索。非關系型數據庫可大規模提供不同級別的操作或分析功能，而不會犧牲性能和可用性。

基于區塊鏈的系統以犧牲性能為代價提供了安全、不可篡改的賬本。試圖使用一個安全的、只能追加的不可變賬本作為一個可操作的、分析的或非關系型數據庫將會導致以下問題：

不可接受的表現

Web2.0技術棧已經設定了世界上大多數人對快速響應的數字體驗的期望，無論我們使用的是平板電腦、手機還是臺式機/筆記本電腦，都不需要花費2分鐘到6小時。大多數流行的區塊鏈實現都基于緩慢的工作量證明算法，以保護對區塊鏈數據存儲的寫入；緩慢的點對點共識，以確保跨節點網絡的讀取數據一致。

由于數據量過大導致生產中斷

區塊鏈不僅僅是一個「大數據」問題；它是巨大的，有著令人難以置信的數據，而且只會隨著使用而變得更大。很少有操作或分析數據庫能夠達到這個級別，在這個級別上真正實現線性擴展的就更少了，這大大縮小了選擇范圍。

數據沖突和不準確

區塊鏈廣泛的點對點、最終一致的設計和工作量證明性質保證了其安全性，但會導致數據不一致，使其無法用作Web3應用程序的操作或分析數據庫。

北京大興與12家元宇宙企業簽約 打造元宇宙產業發展高地:8月28日消息，近日，北京市大興區與飛天云動等12家元宇宙企業簽約，攜手為打造千億級數字經濟產業集群注入新動能，共同助力大興區打造元宇宙產業發展高地。[2022/8/28 12:53:19]

由于沒有針對這些問題的錯誤消息或錯誤代碼，因此編寫錯誤處理代碼來測試、解釋或通過編寫試圖補償的代碼來處理這些錯誤是非常耗時的，甚至是不可能的。當然，在生產環境中進行調試或以其他方式進行調試，對于所有相關人員來說都是一場噩夢。下游技術支持將無法為憤怒的用戶提供答案，開發人員也無法為技術支持人員提供答案。

不可接受的存儲/使用成本

鏈上操作是昂貴的；以太坊區塊鏈上1GB的數據需要花費數千美元。

來源：NoahRudermanonMedium

其他的注意事項

鏈下索引或同步區塊鏈數據并不簡單，因為數據不是人類可讀的。區塊鏈數據需要從第三方數據服務來解碼、充實、重組和數據建模，然后才能被開發人員輕松使用。

解決方案：實時同步鏈下數據

流行的區塊鏈網絡實現需要時間來解決其設計中的性能問題。鏈下處理是IT專業人員同時利用現有數據庫技術和區塊鏈優勢的主要技術。dApp應該從鏈下數據庫讀取數據，并將數據寫回到鏈中(但只需要記錄交易最終結果所需的最低限度的細節)。

Open Zeppelin發布智能合約庫Cairov0.2.0，改進了可擴展性模式:7月6日消息，區塊鏈安全公司Open Zeppelin發布為StarkNet編寫的智能合約庫Cairov0.2.0，該版本利用Cairo命名空間迭代了可擴展性模式；實施了與以太坊兼容賬戶合約的第一個版本；附帶了安全訪問和權限管理的基本構建塊Access Control庫；增加免受重入攻擊的實用程序Reentrancy Guard等。[2022/7/6 1:54:22]

通過將區塊鏈的狀態實時同步到操作或分析數據庫，我們可以確保dApp快速操作的數據準確性/有效性。然后，當dApp和鏈下數據庫完成盡可能多的預處理后，將最終結果提交回鏈上。

靜態資產和二進制資產可以使用IPFS這樣的系統，但出于同樣的原因，考慮鏈下對象存儲是明智的。因此，在實踐中，具有鏈狀態的始終同步克隆的鏈下數據庫應該是盡可能多的操作或分析工作負載的讀/寫目標。

但是正如前面所討論的，大量的數據會隨著時間的推移破壞大多數數據基礎設施。

使用正確的數據模型，應用程序是可以體驗到亞秒級速度的，我們可以從像Redis這樣的內存緩存中獲得，也可以從持久性數據庫管理系統(DBMS)中獲得。如果一個非關系型數據服務可以在鏈下提供歷史數據和始終最新的(實時)數據會怎樣?

在索引過程中，原始數據被自動解碼。對于開發人員來說，這改變了從原始十六進制數據處理區塊鏈數據的體驗，如下所示：

人類可讀的數據是這樣的：

然后，Web3開發人員通常需要重新組織和豐富來自第三方數據服務(如Etherscan、whatsabi、NFT元數據等)的鏈數據，以便能夠讓最簡單的查詢也能發揮作用。如果這些豐富的數據隨后被建模到可查詢的數據庫表中，開發人員將擁有標準DBMS查詢語言的全部功能(而不必學習區塊鏈分析API)。

讓我們來看一個例子：

開發意圖：從BlockGroup134中搜索5個條目。

實際查詢代碼：

系統響應：

那么，這在實踐中是什么樣子的呢？為了使它生動起來，請看一下這兩個示例應用程序，它們正是使用這種鏈下實時數據服務。Web3開發人員應該熟悉應用程序源代碼；它是使用流行的Web3.js庫編寫的。

NFTExplorer

搜索每一個在幾秒鐘內創建的NFT；在單個API調用中提取NFT的傳輸歷史記錄。NFTExplorer使用React和NextJS構建，為用戶提供了以太坊區塊鏈支持的實時生成、傳輸的NFT的完整視圖。

BlockchainExplorer

按區塊號提取歷史GAS價格；按區塊號提取ERC20轉賬。與NFTExplorer一樣，這個BlockchainDataExplorer從鏈下數據中提取所有區塊鏈數據，并為用戶提供最新挖礦區塊的實時視圖，以及最新的以太坊交易。

對Web3應用程序和開發者的好處

通過最小化dApp大小、鏈上數據存儲和鏈下處理的區塊鏈寫入，大多數用例的運營成本將重新調整到Web2.0水平。用戶在其選擇的設備上的dApp性能恢復到可接受/預期的水平。然后，dApp開發人員可以設計適當的「等待時間」對話框、屏幕和警告，以設置用戶在需要向基于區塊鏈的系統提交寫入操作時的期望。

最大、最棘手的數據一致性問題得到了解決，因為dApp的大部分操作數據都存儲在快速、可靠的鏈下數據庫中。這不僅節省了調試時間，而且也避免了可能無法解決的生產錯誤。

因為像非關系型數據庫這樣的鏈下系統可以處理大數據量，所以隨著區塊鏈的增長，我們的dApp將滿足正常運行時間和響應時間的預期，而無需在投入生產后幾個月重新設計昂貴的系統或從頭重寫。

對企業的好處

應用程序的損壞、緩慢或不準確會導致用戶、投資者信任度下跌。那么將區塊鏈狀態實時同步到鏈下會有什么令人興奮的事情？

分析型dApp：將dApp與鏈下分析數據庫集成，打開了整個「Web2.0」選項和用例的格局。欺詐檢測/預防功能：構建可以驅逐不良行為者或標記/阻止濫用的dApp，保護用戶社區和業務。數字資產交易權威：NFT交易所需要準確/最新的市場數據，以促進最佳的交易/銷售/交換。物聯網應用：機器生成的數據，無論是來自軟件還是硬件，其寫入速度和容量只有非關系型數據庫才能處理。數據主權：使用dApp定位區塊鏈狀態的同步副本——無論它部署在世界的哪個地方——出于遵從性、監管性以及法律原因。

區塊鏈交易解析時間由協議決定，如果沒有gas/交易費用或使用加速器服務，就無法進行加速。通過將盡可能多的預處理轉移到鏈下，我們最大限度地減少交易最終結果的大小和頻率。這將降低鏈寫入成本并提高任何用例的dApp速度。

總結

這種對實時數據的關注已經超出了區塊鏈的范疇。這是一個行業已經創新了十多年的領域。但是像區塊鏈這樣的技術有助于實時數據成為數據架構和業務模型的一部分。

當我們等待量子密碼學成為一種服務、原子鐘無處不在以及分布式共識算法的新創新時，實時數據在今天的Web2.0成本結構中已可用。實時數據仍將是未來任何區塊鏈實現的核心要素。

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