TPS竞赛中牺牲的,恰是区块链的本质

10 个月前 · 原创文章

“我们越来越有必要思考如何才能创造和设计出更人性化、更具自主意识和同理心的技术形式。在这个技术创新不断提高社会可扩展性的时代,我们需要重新思考设计的伦理标准。”

 

——智能合约之父 Nick Szabo

 

可扩展性在某种程度上已经成为区块链社区的热词。区块链分布式计算要真正实现落地应用,必须保证链上的应用能够无延时地传输数据。TPS(每秒交易处理量)被认为是代表着区块链技术规模应用和吸引投资潜力的技术指标,而各项目方像军备竞赛一样吹嘘自己拥有最高的TPS。区块链项目声称的TPS从7到数百万不等,然而可扩展性却不像踩油门那么简单。目前的核心问题是如何在可控的前提下提高区块链的交易处理速度,而解决此问题需要深思熟虑的设计、严谨的方法和创造性的方案。

 

区块链被公认为是一种颠覆性的技术概念,亦被称作分布式记账技术(DLT),具有很强的防操纵、防渗透和防攻击特性,因为数据在链上的所有节点之间传播而不存在单点漏洞。有价值的资产和信息可以数据化并上传至区块链,以实现防审查、防腐败及防数据丢失。同时,通过数据的去中心化,社会经济结构中依赖此类数据的影响力或控制权也可以实现去中心化。区块链带来的强信任、高效率和灵活性可以催生新的商业模式和价值载体。

 

基于区块链技术的比特币和山寨币打破了传统经济格局之后,人们开始思考区块链作为一个安全,去中心化的网络能否在更多领域提供新的解决方案,以太坊虚拟机的到来则掀起了区块链技术革命的又一波浪潮。

 

数字支付曾一度是区块链可能性的巅峰,而以太坊网络的诞生却展示了区块链技术作为一个安全的计算网络的潜力:可以容纳各种去中心化应用(Distributed Apps)、智能合约并管理各种数字资产。自以太坊问世以来,分布式记账技术持续发展,随着大量资本投入,区块链项目更是层出不穷,出现了多样化的生态局面。2018年区块链领域的风险资本基金达到13亿美元,接近1000个项目通过ICO募集了总计超过210亿美元的资金。账簿在任何场景下都是产生信任的基础,区块链技术带来的账簿控制权去中心化、账目数据自动化,在降低行业和应用成本、提高效率上有极大的潜力。

 

众多区块链项目正在探索区块链技术在各领域的落地应用:IOST致力于为在线服务提供商创造下一代区块链应用平台和生态系统;NEO利用数字认证来实现资产的注册、保护和转移;Steemit 开发了基于奖励的社交媒体网络;Alphapoint正在建立一个实现资产通证化的平台;Endor利用人工智能(Artificial Intelligence)和预测性分析,使搜索引擎在人们使用自然语言搜索时能够提供精准搜索结果; Civic的安全身份平台(SIP)提供基于生物特征信息的多因素识别;Power Ledger 和Grid Plus正在探索能源交易解决方案。

 

老牌公司和新兴创业公司开始涉足区块链领域,沃尔玛已经与IBM达成合作,致力于优化供应链的管理;从英国政府到突尼斯政府都在探索如何让区块链技术为公共部门服务;金融行业也以每年70%的支出增长投资于区块链领域。美国的商业领袖们已经申请了多项区块链技术专利。在区块链领域的专利申请数量中,排名第一的美国银行申请了43项专利,紧随其后的支付处理公司Mastercard申请了27项专利,而知名投资公司Fidelity 也申请了14项区块链相关技术的专利。

 

数据来源: Envision IP

图片来源: 彭博商业周刊

 

区块链技术要实现落地应用必须能够有效运行,而速度或TPS却限制了我们迄今可实现的应用。

 

CryptoKitties是2017年在以太坊上推出的收集和交易虚拟猫的分布式应用,用户数量曾经达到了150万。对于要同时处理支付,托管智能合约及其他Dapps的以太坊网络来讲,这构成了一个很大的问题。CryptoKitties用户达到峰值时,一度占据了以太坊25%的网络流量,网络的拥堵也导致了代币交易、数字货币分发和其他交易的延迟。据Etherscan报道,自CryptoKitties游戏发布以后,以太坊网络上的待处理交易量增长了6倍。游戏内的每一笔交易需通过共识的验证并在以太坊虚拟机账本上记录,这就要求网络上的每个节点就交易信息达成共识。同时,除了游戏玩家之间的竞争外,他们也要和以太坊网络上的其他节点互相竞争,努力使自己的交易被验证,而竞争的加剧则会导致交易时间和费用也随之增加。

 

TPS (每秒交易处理量) 决定了一个平台或网络执行交易的速度。以太坊网络的TPS目前仅15笔/秒,这意味着任何大于15笔/秒的需求就会导致系统处理交易缓慢。而越高的TPS则意味着执行、验证和确认交易的速度更快,并且系统在发生延时和费用增加之前可以容纳更高的流量。

 

基于区块链技术的数字货币始祖—比特币目前每秒可处理的交易只有7笔,如果比特币网络上出现了大于7笔/秒的需求,用户就必须等待更长的时间或支付更高的费用以插队处理他们的交易。今年年初比特币的交易费用提高了600%,交易数量膨胀后,可能需要长达24小时才能完成一笔交易。尽管比特币协议可以支持一个交易数量不频繁的支付网络,但是实现日常的落地应用尚不可能。大规模的交易需求会卡住整个比特币网络,或导致交易速度无比缓慢。

 

如果不提高处理交易的速度,区块链上的去中心化应用将难以真正落地。尤其对于企业系统来说,它们需要处理大量的核心业务数据,所以对具备高交易处理速度的区块链技术需求更大。不管在商业和金融领域,还是机构或政府部门,交易延时都很可能导致错失销售机会或动摇合作关系。

 

在任何基于区块链技术以保证安全性的流程中,都需要保证交易处理速度。没有人能忍受应用中的每一次交互都需要花费几分钟,甚至几秒钟的时延都很难被接受。目前,第一批数字货币的明星项目由于难以提高TPS,因此很难实现区块链技术的广泛普及。

 

“不可能三角”是区块链技术实现规模化应用落地的最大障碍之一。它从根本上描述了区块链不可能同时兼顾可扩展性、安全性和去中心化中两个以上的优势。某种程度上,区块链无需信任的特性与安全性和去中心化的关系同等密切。安全性能够阻止攻击和恶意渗透,但如果缺乏对权力和对系统的控制力的去中心化,也会对用户的数据和资产构成同等的威胁。而要实现区块链技术的信任优势广泛普及,可扩展性当然是不可或缺的一部分。

 

 

“不可能三角”

 

“不可能三角”表明区块链系统只能实现以下三个性能中的两种。

 

去中心化是大多数区块链社区建立的核心原则,去中心化保证了防审查,任何人都可以参与到生态系统中而不受任何歧视。

 

可扩展性关系到区块链网络处理交易的能力。公链项目要实现规模化的落地应用,其网络就必须具备容纳海量用户的能力。

 

安全性保证了账本的不可篡改,并具备抵抗 51% 攻击、女巫攻击、DDoS 攻击等恶意攻击的能力。

 

 

IOST团队相信“不可能三角”问题是一个值得花时间去正面解决的问题。但问题是,区块链的可扩展性需要达到什么程度呢?TPS需要达到数百,数千,还是数万?最简单的答案是:需要视情况而定。对于私有链,由于它是公司之间或组织之间的封闭网络,大多数情况下,TPS在50-100之间就可以满足业务需求。而对旨在实现规模化应用的公链来说,上万的TPS显然是一个很好的基础。

 

区块链行业的开发者通常拿Visa、 Mastercard或Paypal的交易量作为他们TPS的目标,这些标杆的TPS从上千到上万不等。但是在中心化系统和去中心化系统之间对比是没有意义的。

 

TPS (每秒交易处理量)中的 “交易”未必总是支付交易,也可能是不同形式的单个数据包。我们可以想象一种能够自动处理小型交易的去中心化应用,它可以实时、安全地将“交易”记录到账本上,它将会使个人间的点对点“交易”极大增长。这里的“交易”含义非常广泛,甚至可能是跟支付概念完全无关的交易。TPS对可扩展性至关重要,但对TPS增长的追求必须让位于特定区块链旨在提供的功能,否则将是本末倒置。

 

IOST一直致力于创建一个最高效且具备高可扩展性的区块链平台,不仅能够服务于当前的使用者,还要为未来的应用变革提供坚实的基础。但是IOST同样追求实际,目前全球还不需要一个能够处理数百万交易量的区块链平台,即使是中心化服务器目前的TPS也不需要达到上千万。IOST当前的首要任务是上线一个真正大规模地实现去中心化,安全和信任的区块链生态系统。

 

比特币和以太坊目前专注于去中心化和安全性,却牺牲了可扩展性,目前这两个平台的交易处理速度都非常缓慢。多数最近发布的区块链项目通过利用更多实验方法提高TPS以试图解决“不可能三角”并争夺以太坊的市场主导地位。但是在IOST项目发布之前,几乎没有任何区块链项目能够在TPS 接近上万后依然坚持区块链的去中心化本质。

 

解决“不可能三角”需要一种提高TPS的方法,而TPS取决于区块的大小。新的区块以固定的时间间隔增加到信息链上。这些区块必须在每个节点间达成共识(因为区块链是一个去中心化的网络,每个节点都拥有一个完整的账本)。区块越大,每个区块可处理的交易数量就越多,但能存储完整账本的设备就会更少。增加区块的大小需要所有的节点拥有更高的算力以高效处理数据,也提高了其他节点进入网络的门槛,从而导致拥有强大算力的节点对网络的控制力更强。

 

EOS通过选举21个超级节点达成共识以回避扩大区块的问题,这些超级节点很可能被特定的人群操作,包括中心矿池、部分企业和个人。EOS区块链上的交易必须通过这些中心权威审核确认。这种方法引起了社区对审查、信任、操控和权力集中等问题的担心。如果无需保证信任,扩容是件很容易的事情,如果忽视安全并将信任集中管理,每种数字货币,包括比特币在内,可扩展性都可以达到和EOS一样的水平。

 

EOS以外的很多项目为了增加区块大小也会或多或少地采取一些牺牲公平性的措施。以太坊的PoS机制允许持有代币多和持有代币时间久的节点有更大的机会打包下一个区块,也因此而备受争议,因为这种机制给予了富裕节点更大的权力,将导致富者愈富的局面。EOS系统通过选举超级节点回避公平性问题,超级节点掌握着系统的控制权,而这些节点大部分也是富裕的群体。这些解决方案增加了区块大小,获得了比比特币更高的TPS,但是却牺牲了普通节点打包区块的权利和网络的公平性。

 

IOST重视区块链的公平性、安全性和去中心化等根本特性。对于无法破解的“不可能三角”问题,我们提出了一个经过深入思考和富于创造性的解决方案,可信度证明(PoB)机制标志着一直以来阻碍区块链规模化落地应用的技术瓶颈——“三角冲突”终于有了一个革命性的解决方案,同时也为可扩展性的技术问题提供了一个人性化答案。可信度证明 (PoB)机制不仅奖励有一定账户余额的节点,还会考虑节点对社区做过多少贡献,因此拥有最多控制权的人正是链上最值得信赖的人。通过根据可信度分数分配打包区块的任务,IOST测试网已经达到了数以千计的TPS。

 

当整个网络可以信任一小群拥有高信誉的人来达成共识时,只需要较少的节点就可以完成打包区块的任务。那些在小范围分配权力而牺牲安全性的机制必然将被基于信誉的激励机制所代替。在可信度证明(PoB)机制中,节点不长期能积累Servi(可信度衡量单位),因为在节点参与验证和打包若干个区块后,Servi会自动清零,节点需要继续去做贡献以获取 Servi。IOST采用可信度证明(PoB)机制不仅扩大了记录交易的区块大小,而且能够防止恶意攻击,奖励为IOST生态建设作出积极贡献的节点。IOST这一独创的共识机制将为企业、创业者、慈善家和开发者等社区成员提供一个具备高可扩展性的应用平台。

 

TPS对于区块链技术未来的发展至关重要,但区块链网络的核心优势是通过去中心化提高安全性、信任和公平性。许多区块链项目过于追求交易处理速度以争取市场的主导地位,使得区块链的核心优势被迫让位于TPS,不仅用户的安全性无法保障,还可能破坏整个区块链生态的安全。

 

IOST始终相信,可扩展性的提高应该建立在不牺牲区块链的本质特征的基础上。IOST经过深入思考和全面衡量后采用了可信度证明(PoB)机制, 以真正合理的激励机制来保证区块链的核心优势。在2019年IOST主网上线之前,我们将努力在平台设计上体现区块链的安全性和公平性,我们相信只有这样,才能为区块链技术的广泛普及打下坚实的基础。

 

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IOST简介

IOST是一个由红杉,真格等全球一线美元投资机构支持的,为在线服务提供商而开发的区块链应用平台。

目标

通过PoB共识机制和第二层扩展方案的设计来实现横向扩容和高吞吐量的目标。通过开发社区自有网络的有效方式,为第三方开发人员、创作者和企业提供实现价值的平台。

原则

在不牺牲去中心化的关键属性的前提下提高交易性能,即:保护隐私、公开参与、社区免受恶意攻击。IOST比基于DPoS机制的EOS更去中心化,比ETH智能合约平台更具可扩展性。

IOST,见证区块链技术的未来。

 

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