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什么是区块链三难困境以及如何解决?

时间:2023-02-13 09:03:25作者:文章来源:

  社交生活、事业和睡眠都努力在您的生活中共存,但很难和谐相处。同样的概念也反映在区块链三难困境中。

  区块链三难困境是一个术语,指的是现有区块链的局限性:可扩展性、安全性和去中心化。

  区块链三难困境是一个已经存在了几十年的设计问题。问题的本质是找到一种方法将数据安全地存储在一个小而轻的容器中,而不会使存储设备太大或太贵。

  如上所述,区块链三难困境是一组三种场景。然而,在深入探讨之前,让我们简要概述一下去中心化、安全性和可扩展性。

  权力下放是指权力从单个公司、政府或其他大集团转移到几个较小的集团。例如,在区块链三难困境中,去中心化赋予全世界的人们使用他们的计算机(称为“节点”)进行治理的权力,而不是让一个集中的一方控制整个网络。

  安全性意味着区块链是安全的,但不能完全免受黑客攻击。例如,如果黑客控制了 51% 的网络,他们就可以改变交易从网络中窃取的方式。

  区块链中的可扩展性与商业中的一样;这意味着在保持相同的交易速度和输出的情况下,未来网络可以增长多少。

  当可扩展性和去中心化一起工作时,安全性通常会面临风险。这是因为安全性限制了有助于去中心化网络发展的变化。此外,运行去中心化网络所需的工作量限制了可扩展性。

  在此博客中,您将详细了解区块链三难困境并了解可用的不同解决方案。

区块链

  区块链三难困境中三个核心组成部分的重要性是什么?

  权力下放

  去中心化网络强调区块链依赖足够多的利益相关者群体的重要性。去中心化可以在不同层面上看到,例如矿工数量、完整节点、活跃开发人员等。重要的是要记住,并非所有区块链都以类似的方式去中心化。

  去中心化网络的优点

  权力下放使共识成为可能,而无需强迫用户信任单个实体。权力下放是一件好事,因为它使系统更加稳定。它可以防止网络被关闭,因此任何人都可以使用它。

  去中心化网络的缺点

  去中心化会减慢网络速度并增加处理交易的时间。它很昂贵,因为它增加了冗余,所以它只适用于某些应用程序。

  可扩展性

  可扩展性是区块链系统在不影响性能的情况下支持规模增长(更多用户、更多用例,以及最终更多交易)的能力。

  可以使用区块链的人数如何增长?

  有两种方式(或这两种方式的混合):

  减少检查交易的组数(在去中心化方面做出妥协)。

  减少阻塞时间,使网络更容易(在安全性上妥协)。

  专注于可扩展性的网络的优点

  它可以让网络处理更多的交易,并且可以用于安全性较低的应用程序,例如社交消息应用程序。

  专注于可扩展性的网络的缺点

  正如我们上面所说,增长的能力可能意味着更少的安全感。此外,随着网络的发展,共识机制也必须如此,这可能会导致更多的中心化。

  安全

  区块链保持交易不可逆性的能力就是它的安全性。它通过迫使网络参与者浪费资源来获得激励来实现这一点——网络参与者的资源支出越大,区块链就越安全。

  在最近的以太坊经典 (ETC) 黑客攻击中,攻击者重组了 4,000 多个区块,并双花了价值约 100 万美元的 ETC。

  为什么攻击者会成功?因为获取全网 51% 以上算力的代价与所获取的价值相比可以忽略不计。简而言之,这 4,000 个区块中包含的财富大大超过了网络参与者部署的资源。

  强调安全性的区块链的优点

  实现比传统价值转移更快、成本更低的大价值转移。

  以安全为中心的网络的缺点

  需要更多的资源,即更大的资金投​​入。

  公共区块链的安全性由网络参与者提供;更高的安全性会产生更大的网络效应,而这种效应难以重现。

  这些因素之间的相互作用如何导致问题

  以太坊是在行动中观察到的三难困境的最新例子。如今,业内大多数去中心化应用程序 (dApps) 都基于以太坊。以太坊是从去中心化金融 (DeFi) 协议到不可替代代币 (NFT) 交易所的一切事物的首选资源。随着去中心化应用程序的普及,以太坊平台的利用率增加了。

  但是缩放问题继续增长!

  可悲的是,缩放问题变得更糟了!以太坊无法扩展到一定限度。结果,交易费用对于某些个人使用区块链来说变得非常昂贵。增加的以太坊交易成本是三难困境的一个例子,其中扩大以太坊需要牺牲安全性或去中心化。就以太坊而言,通过限制每秒的交易数量(可扩展性)来优先考虑去中心化和安全性。用户向矿工支付溢价交易费以优先处理他们的交易。

  鉴于可比较的安全特性,我们可以得出结论,可扩展性与去中心化成反比。假设两个工作量证明区块链在去中心化程度方面是相同的。我们可以将区块链的安全性视为其哈希率。哈希率越高,确认时间越短,可扩展性越高,安全性越高。因此,在不断去中心化的情况下,可扩展性和安全性是相称的。

  因此,区块链不能同时针对所有三种品质进行优化。相反,它必须使用多个配置文件来进行权衡。因此,根据区块链三难困境,公共区块链无法达到必要的去中心化、安全性和可扩展性水平。

  制定了哪些不同的策略?

  最近,已经开发了许多缩放策略。例如,闪电网络是比特币区块链的一个组成部分,而以太坊以其 Arbitrum 网络而闻名。

  网络闪电通过主区块链网络上的私有链下通道利用智能合约的功能。链下路由允许更快、更便宜的交易。最值得注意的是,通过将交易从主链转移出去,闪电网络减轻了主链的压力。用户不再需要支付挖矿费用或长时间等待区块确认。

  Arbitrum 使以太坊用户能够进行链下结算,从而提高交易速度和效率。

  Arbitrum 采用独特的共识流程和数据压缩来加快交易速度,同时保持较低的交易成本。此外,它将多个智能合约组合成其链上的单个对象,使它们的使用变得更加简单。

  Algorand 是另一种成立于 2017 年的加密货币,号称已经解决了区块链三难困境。Algorand 采用股权证明(PoS),其中只有以加密方式选择的验证者可以抵押他们的代币来验证下一个区块,这有助于将验证节点的数量减少几个指数,提高交易速度和区块安全性。

  使区块链可扩展的不同方法有哪些?

  可扩展性是区块链尚未被广泛使用的最大原因;因此,区块链需要有效的扩展解决方案。正在制定许多不同种类的解决方案。令人惊讶的是,有不同的方法可以解决这个问题。每个解决方案类别都提供了不同的方法来处理区块链的扩展问题。

  第一层解决方案

  第一层或第一层解决方案修改了区块链网络的基础软件。因此,第一层解决方案通常被称为“链上扩展解决方案”以表征其操作。

  第 1 层解决方案增强了区块链网络最关键的方面,例如增加块大小限制或减少验证块所需的时间。分片、隔离见证 (SEGWIT) 和硬分叉是扩展第一层区块链的三种最普遍的技术。

  区块链分片

  区块链网络是巨大的数据库,具有许多验证数据的节点。每个节点都必须验证整个网络的交易。

  分片将区块链网络划分为可管理的碎片。节点将验证分片数据,而不是确认网络数据。这减少了节点工作量,提高了系统效率。

  区块链分片有三种类型:

  网络区块链分片创建不同的分片。此外,所有分片同时执行交易,从而提高区块链网络性能。

  事务分片将事务分组以通过分片进行身份验证。

  状态分片将分类账分成存储独立部分的碎片。

  隔离见证

  SEGWIT 代表“隔离见证”,是对区块链第一层扩展选项的另一个重要补充。SEGWIT 是对比特币区块链网络协议的改进,它改变了数据存储的方式和位置。它有助于消除与每笔交易相关的签名数据,并为交易释放更多空间和容量。

  重要的是要知道交易中大约 70% 的空间被证明发送方拥有并有权使用现金的数字签名占用。所以,如果数字签名被拿走,可能会有更多的空间进行新的交易。

  汇总

  Rollups 在第 1 层区块链之外执行交易,并在达成共识后发布它们。这将第 1 层性能流程的很大一部分分开。该解决方案的一个重要方面是零知识汇总(ZK-Rollup),它处理数百个链下传输并随后上传它们。它加快了交易速度,是提高性能最有效的方法之一。

  第二层可扩展性的解决方案

  主区块链网络的变化对第一层或链上扩展方法是否有效有很大影响。

  链下扩展选项包括扩展选项的第二层或第 2 层。第 2 层解决方案是建立在主区块链之上的不同协议。在这些类型的解决方案中,来自主区块链的交易被“卸载”到辅助协议。第 2 层解决方案可以帮助解决空间和网络拥塞等问题。流行的第二层解决方案包括状态通道和侧链。

  嵌套区块链

  存在嵌套在另一个区块链中的区块链,其中第 1 层区块链将处理委托给分层区块链。因此,开发定制处理解决方案非常简单。它被认为是用最少的努力解决区块链三难困境的最好和最简单的方法之一。最著名的例子是 Ethereum Plasma,它利用锚定在主链上的二级区块链,可以提供欺诈证据来仲裁纠纷。

  状态通道

  委托状态通道的交易处理和区块链网络的容量。它的节点不需要验证,这使得附近的资源更容易满足其要求。Layer 1 网络只需要将通道的最终状态存储在区块链上。

  侧链

  侧链是通过双向挂钩连接到主区块链的独立区块链。它提高了现有区块链的互操作性和处理能力。例如,比特币网络可以使用侧链来更快地执行交易。这是人们提高比特币性能的众多方法之一,尽管从理论上讲它不可行。

  最后的话

  随着对区块链应用程序的需求不断增长,越来越多的企业对转向去中心化网络表现出兴趣。但区块链三难困境对这些区块链网络的可扩展性提出了巨大挑战。尽管已经引入了几种潜在的解决方案来提高区块链的可扩展性,但这些解决方案中没有多少能够成功地提供急需的缓解。各种区块链扩展解决方案,包括第一层解决方案和第二层解决方案,在实践中作为区块链可扩展性问题的可行解决方案。

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