探討以太坊的短期擴展解決方案

擴展就現在！

可擴展性仍然是區塊鏈面臨的關鍵障礙。若想 web3 的願景成為現實，那麼短期和長期擴展解決方案都是必要的。在 Web3 Foundation 中，我們正圍繞可擴展性展開討論。我們的措施目的在於為尋求即時擴展解決方案的團隊提供指導，以及促進目前致力於這些解決方案的項目之間的合作。基於此，本文有兩點目的：

1）探討權威證明（PoA）鏈並假設它們為一種可行的短期擴展解決方案，以及

2）邀請目前致力於擴展解決方案的團隊參加即將舉行的活動：ScalingNOW！該活動是我們和 Giveth 合辦的，3 月 5 日和 6 日於巴塞羅那舉行。

何為可擴展性？

在以太坊的背景下，我們將可擴展性定義為：在不影響用戶體驗（Gas 價格、交易次數）的前提下，隨著用戶（去中心化應用）的數量增加，主鏈性能（吞吐量、延遲）的提升能力。隨著接受度的增加，網路架構必須能夠適應新需求，而非相反。

以太坊的現狀

如今，以太坊是不可擴展的。然而值得記住的是，它是按這種方式設計的，就像所有區塊鏈協議一樣。在交易的處理過程中，每個完全節點存儲所有狀態數據，包括智能合約代碼、賬戶餘額和存儲。這保證了高度安全性，但是可擴展性遭到了折損。幸運的是，擴展以太坊所需的框架已在建構中。例如 Cosmos、分片、Plasma、雷電網路和 Polkadot。對這些技術的介紹在其他地方已經很全面了。而在本文中，我們將關注一個現成的擴展解決方案案例：權威證明（PoA）鏈。

問題

去中心化應用需要即時擴展解決方案。如果缺乏這種方案的話，問題就會顯現出來：首先，測試和發布會遭遇「攔路虎」。嚴重的堵塞相當於低吞吐量和高交易手續費。這導致部署去中心化應用到主網上的費用過於高昂。其次，許多主網就緒的項目處於不穩定狀態，在尋找一種即時解決方案。最後，網路擁塞和高額交易手續費阻止了未來項目在以太坊基礎上開發，而是選擇其它網路。目前不存在簡易方法，所有鏈都遭遇到同一個問題，Vitalik Buterin 將其稱為「可擴展性三難（Scalability Trilema）」：

三難問題主張區塊鏈目前僅擁有以下 3 個屬性中的 2 個：

可擴展性

去中心化

安全性

Vitalik 認為存在兩個問題：1）我們是否可以構想出一個新系統，其中只有少數節點驗證每個交易？只要確保足夠的節點驗證每個交易，就可以維護安全性。2）是否可以通過足夠少的節點橫向驗證多個交易來使吞吐量最大化？Vitalik 是在分片的背景下提出這些問題的，然而在我們看來，他的直覺也關係到對權威證明鏈的描述。

提出的臨時解決方案

在 Web3 上，我們支持以下短期解決方案：部署權威證明（PoA）網路，並使用橋接器（例如 Parity 和 Grid+）連接到主網。其優點在於 PoA 不依賴節點去尋找主觀數學問題的解決方案。相反地，一組預選的所謂「驗證者」的權威節點確保區塊鏈的安全，並獲許創建新區塊。他們是負責管理網路的公證人。換句話說，他們的所有身份都是公開的，並可由任何第三方進行驗證。

儘管權威證明是區塊鏈領域內最近才出現的一個概念，但由於優點頗多，它作為臨時的擴展解決方案方興未艾。首先，它可以說是更安全的（有問題的驗證者無法控制網路或回滾鏈中的過往交易）。其次，由於網路中的摩擦較少，它在區塊生產中更加高效。最後一點最重要，橋接鏈意味著 PoA 鏈上的操作幾乎可以零成本地進行。

關於信任和管理的思考

PoA 鏈改變了信任等式。不再是經過證明的以太坊工作證明共識來保證信任。現在信任存在於驗證者的絕大多數中。雖然驗證者的數量影響網路分布，但是對於安全性來說，更重要的是驗證者之間的多樣性。關鍵在於不要讓你的驗證者集中在一個行業分領域，因為他們可能會試圖合謀。

-來源：權威證明：以身份為權益的共識模型，2017 年 11 月。（POA 網路，中等）-

PoA 是權益證明的改編版，其中驗證者的公共身份發揮權益證明的作用。驗證者可能是著名的初創公司，去中心化應用或眾藍籌組織。由於以身份為抵押，他們被激勵出於網路的最佳利益而行事。就共識而言，為了鏈的簽署，驗證人必須達到絕對多數。只要達成，它就成為這條鏈的永久性部分。總之，PoA 共識對於私有鏈來說是很適合的。它可以幫助實現更快速，更具擴展性和更具成本效益的區塊鏈，因此使去中心化應用和有希望的藍籌項目能夠自由輕鬆地發布或測試其創新性想法。

PoA 鏈示例

PoA 已經隨時可用，生態系統內的許多項目正在研究或利用它。例如：Giveth，POA網路，TomoChain，Rublix，Swarm City，Colony 和 GoChain。Kovan 和 Rinkeby 這兩個乙太網測試網路也使用 PoA 共識演算法。

權威證明的局限性

PoA 的關鍵在於信任是預先確定的。共識是通過預先選定的驗證者數量來達成的，這一點和權益證明不同，後者是在提交保證金的幾方之間達成共識。PoA 模型將中心化元素引入了該等式。我們承認這一點，但主張這在財團背景下是適當的。以銀行業為例。讓驗證區塊的驗證者來自完全無關的行業，有什麼必要嗎？例如，為什麼中美洲的咖啡生產商聯盟需要驗證銀行私有鏈上的區塊？答案可能是：為了防止共謀，網路應該儘可能地分布。同意這一點。——但如果我們能夠實現恰到好處的去中心化以充分保證網路安全，同時不過分地去中心化而損害網路的可擴展性會怎麼樣呢？例如，信任可以分布在工業網路中，比如銀行，監管機構，工會，管理人，律師，交易所等。由於「抵押」了身份，所有行為者都會被激勵，出於維護其公眾聲譽的目的去採取行動，這反過來符合網路的最佳利益。此外，還可以添加額外的保護層，例如罰款，取消監管許可和其它預防措施；這些措施可以寫入智能合約，在網路檢測到任何惡意行為者時得以執行。

我們意識到需要付出更多的努力來充分探索信任方程和管理模式的複雜性。每個網路應用程序可能會略有不同。我們同時將 PoA 鏈視作臨時解決方案的一部分，而非最終的解決方案。關於管理和安全方面的任何缺陷很可能會通過 Polkadot 之類的未來協議完善。

Polkadot：一種長期的擴展解決方案

-來源：Polkadot Lightpaper-

Polkadot 正被設計為一種完全可擴展的區塊鏈，它將充當新區塊鏈技術的部署和交互測試平台。Polkadot 是一個可擴展的多鏈。這意味著，與目前側重於提供單鏈解決方案的區塊鏈不同，Polkadot 完全無意提供任何固有功能。相反的是，Polkadot 提供了基礎「中繼鏈」，大量鏈可以在上面並行運行，即所謂的「平行鏈」。在信任方面，平行鏈 連接到由中繼鏈提供的安全性，而不是提供自己的安全性。中繼鏈向所附的平行鏈提供安全，同時證明這些平行鏈之間傳遞的消息的安全性。與權威證明風格的網路不同，Polkadot 被設想為可以在完全公開的公共場景下作為網路進行部署，而無需任何特定的組織或可信任的權威機構來維護它。

為了迎接 Polkadot 的到來，開發者可能需要測試他們的應用程序如何在多條鏈中發揮作用。諸如從一條鏈到另一條鏈的 Token 轉賬等功能需要開發和測試。發布私有 PoA 鏈可能是允許進行這種測試的一種選擇。雖然我們承認 PoA 網路不是解決可擴展性三難困境的最佳方案，但其至少可以用作 Polkadot 等多鏈擴展解決方案的準備工作的一部分。這是我們認為對私有鏈和 PoA 共識的實驗能夠在短期和長期內增值的另一個原因。

社區參與

作為去中心化網路的倡導者，Web3 Foundation 作為一個網路為致力於此的社區提供資源和支持。我們在積極尋求與生態系統中接近以太坊前沿的項目合作。我們立志成為關鍵信息源，報道有關項目面臨的各種擴展挑戰、以及更為重要的，我們如何可以解決這些挑戰。我們在尋求和項目及個體的聯繫，這種聯繫長存的基礎是他們考慮執行 PoA 鏈時面臨的需求和挑戰。

出於這種考慮，我們在 3 月 5 號～6 號與 Giveth 合作主持一場為期2天的「ScalingNOW！」集體活動，坐標為巴塞羅那。來自 Cosmos、POA 網路、Parity、Truebit、Counterfactual、Giveth 和 Raiden 的代表們參加這場活動，受到邀請的還涉及到所有需要即時擴展解決方案的去中心化應用開發者。請在此獲取 5 號（針對即時擴展解決方案的提供方）的邀請函，以及在此獲取 6 號（針對所有需要即時擴展解決方案的去中心化應用開發者）的邀請函。

路在何方？

以太坊並沒有準備好部署去中心化應用，這讓許多項目處於不穩定狀態，無法測試或發布他們的產品。等待更多擴展解決方案的出現的同時，比如 Polkadot，我們提倡發布一條 PoA 鏈。我們堅信，推出一條 PoA 鏈將考慮到一種更快速、更具成本效益和更具擴展性的區塊鏈。最終，在 Web3，我們尋求通過即將出台的措施來促進社區合作。我們鼓勵你們加入我們在巴塞羅那舉辦的「ScalingNOW！」活動。我們希望你能夠參與持續進行的擴展性辯論，並作出貢獻，帶來新鮮的想法，從而能夠向前發展並實現完全去中心化網路。

連接 Web3

如果你們無法加入身在巴塞羅那的我們，我們歡迎你們加入我們的 Riot 頻道諮詢任何問題或進行合作：

#ScalingEthereum:matrix.org

由於我們有 Web3 工作坊，我們確信會將我們集體調查結果和接下來的動態以重述的形式進行上傳。

https://medium.com/web3foundation/investigating-short-term-scaling-solutions-for-ethereum-a5951fee8967

作者:Web3 Foundation Team

翻譯&校對:張凌 & 阿劍

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！