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以太坊2.0七月将发布,区块链现象级事件,不得不了解的分片技术

近日,最强公链的以太坊2.0消息频频,今年的又一大热点事件即将到来,接下来几期,我们就来聚焦EHT2.0和公链主题。

以太坊2.0七月将发布,区块链现象级事件,不得不了解的分片技术
  1、没有好的公链,就没有区块链

区块链1.0是可编程货币的实现,比特币为代表;区块链2.0是可编程金融的实现,以太坊为代表;区块链3.0的愿景是可编程商业应用的实现,目前来看,在商业落地上进展缓慢。究其根本还是2.0的基建太过薄弱,以太坊目前基于POW机制(2.0将要改成POS机制),虽然安全和去中心化做到了,但是牺牲了TPS,交易量一大,就极易造成网络堵塞,让交易者必须支付更多的费用才能完成。如果2.0不能解决扩容的问题,那么商业落地几乎没办法完成。

区块链3.0可以看做一个商场,而2.0就是基建——通往商场的公路,如果路没有修好,商场就算开起来,也不会有人流量。

最近,新基建反复被提到,公链就是整个区块链的底层道路、桥梁等基础设施。

没有好的公链,就不会有区块链的未来。

这在互联网的世界里已经被验证过规律。

最初互联网,首先要搭建基础设施,IMB,微软提供了PC硬件,美国在线提供了互联网宽带基础,雅虎提供门户,谷歌提供搜索,支付宝提供了支付,就是这样一代代的基础工程奠基,才有了后来互联网3.0的大爆发,一切实体世界的平移,商业应用的创意得以实现。

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  2、为什么我们还没有好的公链

在公链里,存在一个“不可能三角”问题,就是安全、去中心化和交易处理性能方面存在冲突,POW机制就是典型,在安全和去中心化上面做的很好,51攻击基本上不可能,除非未来量子计算机的出现,让算力直接升了一个维度,就目前的计算机来讲,是不可能对POW机制下运转的公链进行51攻击的,没有那么大的算力,POW的安全性和去中心化是由全链无数节点构成,但这也必然让三角的另一角显得薄弱——处理交易性能很低,比特币一秒钟只能处理7笔交易,而以太坊1.0也就15-30笔左右,牺牲了去中心化和安全性的EOS才勉强把每秒处理交易的次数拉升到上千笔。

如何打破“不可能三角”,目前是抑制公链发展的最大阻碍,也是可编程商业落地的拦路虎,EOS以牺牲去中心化和安全性换来的交易处理性能的提升,自诞生以来就备受质疑,因为EOS只有21个节点,节点数的减少,让黑客攻击起来比较容易,这好像和区块链技术的初衷相背离。

以太坊2.0七月将发布,区块链现象级事件,不得不了解的分片技术
  但是“不可能三角”也并不是一个不能打破的定律,今年26岁的V神,能否带领团队打破“不可能三角”呢?

3、以太坊2.0是准备如何解决不可能三角的?

以太坊解决的核心,在于由之前的工作量证明POW机制改为权益证明POS机制。

POW机制虽然优点十分明确,安全性和去中心化无懈可击,但是随着链的不断增长,所需要的算力也一直递增,TPS处理交易的效率就势必受到拖累,在商业应用上无法构建场景,就好像在十年前,那时候也有网购,为什么网购成不了气候,因为交易太慢,体验不好,因此商业不能落地,TPS就是影响落地的最大拦路虎。

而这个POS机制又是怎样的呢?POS也称之为股权证明机制,staking就是基于类POS机制衍生出来的。POS机制中,不需要消耗电力来进行运算,而是通过抵押token来获得打包区块的权利,当一笔交易发生时,系统会对打包区块和验证区块的节点来进行奖励,奖励来源是增发或者解锁的token。像ADA、ONT、ATOM等都用的是这个机制。

POS机制的优点就是不需要拼算力挖矿,不会浪费电,同时缩短了共识达成的时间,TPS提高了。

缺点也是非常明显,首先就是去中心化程度,容易出现强者恒强的情况,持币大户持币生息,从而出现垄断问题。另外一点就是安全程度,POS机制实现较为复杂,容易产生安全漏洞。

以太坊2.0七月将发布,区块链现象级事件,不得不了解的分片技术
  4、以太坊2.0不是简单的POS,基于此的三个创新。

1)分片链技术创新进一步加速TPS

以太坊2.0是选择了对主链进行分片的POS,也就是分片链技术,比常规的POS更进一步。常规的POS,交易确认需要全链的所有的节点来进行验证,而分片的POS,则是由一条叫做“信标链”的根链来分配任务,将需要验证的信息打乱分发到不同的分链交给验证者去验证即可,这就是分而治之的概念。

从POW机制走来,当初的共识方式打比方就是一群学生做算术题,谁更聪明,谁更努力,谁就更有机会抢到记账权,也就更有机会获得通证奖励,然后全网节点同步信息,比如BTC。

到POS,就变成了谁有钱,并且一直用自己的资产抵押,来证明自己的可靠的村长老王,谁更可靠(更有钱,抵押更久),谁就更有机会抢到记账权,然后全网节点同步信息。因为少了个竞争计算的过程,因此相比POW,POS会缩短共识时间,也就会加快TPS效率。

无论是POW机制,还是POS机制,达成共识,都需要全村同意,所有村民一起决策共识。并且要把过去很多年村里的大小事务,5年前李寡妇改嫁,3年钱孔二狗当村长的成芝麻烂谷子的事,都得在自己的小本本记录好,才能开始决策下一个事务。只是POS机制不需要验证谁最聪明勤奋,直接看谁最可靠就行了。

到了分片POS技术,都不需要全村达成共识了,全村所有事务,并不需要拿到全村所有人讨论,听最聪明的人或这个村里最德高望重的人拿个主意。而是把全村要决策的成千上万个事务,分成1024个生产小队,分别拿主意,分别登记一个小本本,同步进行。

你说,这样快不快?这就是ETH2.0的扩容,分而治之。

2)VDF随机选择验证者机制,打破POS的垄断

前面有讲,POS的问题,就在于去会造成强者恒强,持币大户垄断的情况。每次都是那些有钱人枯燥把奖励给赚了。

虽说POW机制,最终也是有钱人掌握了最聪明和最勤奋的机器,但起码表面还是按劳分配,你这POS连表面功夫都不做了,直接按钱分配。谁有币,谁就可靠。

这不是和区块链的去中心化精神背离吗?

但有情怀的EHT2.0,肯定肩负着让世界更好的责任。

它用了一个方法,叫做VDF。

验证者从一组非常大的验证者列表中选取出来,怎么选出来的呢?首先要有个基本条件,抵押32个ETH,为什么是32个?我也不知道,你可以去问杨坤。

然后由链上主掌随机数的部分(即使用 RANDAO + VDF 的随机数生成器)选出来的,选出的验证者组成一个委员会。

也就是说,首先看你有一定资产,代表你作恶,系统也有法治你,穿鞋的还是比光脚的有文化,知道害怕,其次,不是说你钱越多,就越靠谱,我是随机选的。

这就能带来公平,因为公平,所以去中心化理念,还能贯彻下来,也才会有更多有野心的后浪冲进这个游戏。

而曾经理想的POW机制,已经成为有钱人的枯燥游戏了。

3)POW是最安全的,ETH2.0的“不同的宇宙,同一个梦想”让安全性也不差

不可能三角里面,BTC最安全,所有节点超过51%被攻击,网络才会歇菜。

而ETH2.0用了分片,一个分片就能决定所有,按理说,1024个分片呢,随便攻击哪个,整个网络不都不安全了吗?

恰恰相反,ETH2.0的分片,一样安全。

Vitalik将这些分片比喻为“宇宙”,并解释道,这些“宇宙”同属于一个区块链系统,通过共识相互链接,如果破坏其中一个,就必须同时破坏另外99个。

那么究竟验证者是怎么参与验证的呢?我们普通人是否有机会做验证者呢?我们下回来说。

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