区块链的可扩展性和去中心化金融的需求

作者: Energi

编译: ChainCatcher

在最近的牛市中，区块链的可扩展性成为人们关注的焦点。随着以太坊网络上交易需求的增长，交易费用也随之增加，Uniswap 上的单次掉期交易在高峰期的成本超过 400 美元。

受每秒 15 笔交易 (TPS) 的最大吞吐量限制，以太坊区块链无法应对激增的需求，迫使人们为要处理的交易出价越来越高。

这导致加密社区开始认真讨论可扩展性的需求，以支持去中心化金融 (DeFi) 的持续增长。那么，什么是可扩展性，TPS 真的是其中最重要的部分吗？

就区块链技术而言，可扩展性是一个复杂的概念。从根本上说，它指的是区块链在不遇到瓶颈或牺牲网络稳定性和去中心化的情况下处理不断增长的交易需求的能力。

在加密货币的早期，当需求和采用率较低时，可扩展性不是问题。然而，随着对加密的兴趣和投资的增长，对交易和数据存储的需求也在增长。这在很大程度上是由 DeFi 的爆炸式增长推动的，DeFi 需要为其去中心化应用程序提供更多的交易。

到目前为止，以太坊网络在很大程度上促进了 DeFi。作为第一个引入智能合约的区块链，以太坊成为了 DeFi 的默认归宿。然而，即使是今天的 DeFi 需求，以太坊的 15 TPS 也严重不足，而 DeFi 需求仅占全球金融市场的不到 1%。这推高了交易费用，将绝大多数用户拒之门外。

但 TPS 并不是唯一的问题。随着越来越多的交易在链上处理，链数据的大小呈指数级增长。这导致运行以太坊网络的完整节点减少。事实上，自最近的牛市高峰以来，以太坊的节点数量减少了约 60%。这是因为节点的运行越来越困难且成本越来越高。随着这个问题变得更糟，网络的分散性和安全性将随着时间的推移而减弱，从而使整个生态系统面临风险。

如果 DeFi 要满足数十亿人的金融需求，那么构建它的平台将需要能够扩展以满足交易吞吐量和数据管理方面的难以置信的需求，不仅是现在，而且在可预见的未来.这就是可扩展性很重要的原因。因为没有它，DeFi 就不可能成为全球标准，在此过程中不再需要中心化的银行和贷方。

解决区块链可扩展性问题的方法几乎与区块链一样多。最流行的方法在扩展现有区块链的吞吐量能力或构建更快的新区块链方面都取得了良好进展。然而，它们都涉及某种权衡。

分片是一种越来越流行的解决可扩展性问题的方法，尤其是在 Polkadot 和 Cosmos 等较新的区块链中。以太坊 2.0 也将把以太坊网络转移到分片分类账上。

分片的工作原理是将网络节点分成几组，并让每个组处理和存储一个单独的账本。然后分片之间相互通信以达成共识并确保整个分类帐是准确的。

这种方法可以通过并行处理事务来显着提高网络的吞吐量。然而，它也有明显的缺点：

Rollups 是第 2 层解决方案，这意味着它们可以应用于以太坊等现有区块链以提高其吞吐量。以太坊上的许多 dApps 使用某种形式的汇总来满足慢速网络上的需求。

Rollups 的功能是捆绑交易，在链下执行它们，然后使用某种证明将数据发布到第 1 层区块链以确认准确性。通过这样做，他们可以加快处理时间，同时仍然依赖底层区块链的共识机制进行验证和安全。

汇总有两种主要方法。 Optimistic Rollups 和零知识 (ZK) Rollups。两者都成功地提高了现有第 1 层区块链的吞吐量，但都没有真正提供可以随着 DeFi 的增长而扩展的长期解决方案。这是因为：

最后，还有一些区块链，例如 Solana，它们在单层网络上进行所有活动。这种方法包括让极其强大的服务器进行通信以实现每秒非常高水平的事务处理。

Energi 有一个类似的方法，即拥有一个由极其强大的服务器组成的网络来处理交易。但是，Energi 并非仅在第 1 层运行，而是在我们的第 2 层（主节点）中有一个类似的系统。这些将使 Energi 也能够实现每秒数万笔交易，但与单层区块链相比具有几个主要优势。具体来说：

在下一节中，我们将更深入地探讨 Energi 的方法。

在 Energi，我们采用了一种非常不同的方法来解决可扩展性和交易吞吐量问题。我们首先在第 3 代升级中在与以太坊兼容的代码库之上实施第 2 层解决方案。这将允许我们的主节点第 2 层网络几乎立即处理交易。 Energi Masternodes 的规格要求随着网络需求的增加而增加，即使在网络使用量很大的情况下也能确保近乎即时的交易确认。在每个区块，主节点会将交易转储到我们最终存储它们的第 1 层网络。

与以太坊相比，这种方法显着提高了吞吐量，以太坊由于其大约 15 秒的出块时间而受到块传播问题的限制。 Energi 的 1 分钟出块时间使我们能够在第 1 层处理更多的交易，而不会给验证者带来优势，从而使网络的去中心化面临风险。我们还可以根据需要增加区块时间，让 Energi 网络每秒处理数万笔交易，同时保持敏捷、快速确认和高度去中心化的网络。

尽管 Energi 已准备好满足 DeFi 不断增长的吞吐量需求，但我们也明白吞吐量并不是追求可扩展性的最关键障碍。链规模是一个迫在眉睫的问题，如果网络要在未来几年顺利扩展，就必须面对这个问题。

随着需求的增长和更多交易在链上的处理，链上数据也随之增长。以太坊的存档链数据现在超过 8 TB，同步起来非常麻烦，并且需要其节点提供巨大的存储容量。

虽然以太坊的链条规模还没有达到临界点，但很快就会达到临界点。随着采用率的增长，链上数据呈指数级增长。许多项目都专注于提供处理不断增长的需求所需的吞吐量，但没有一个项目在讨论处理维护链上交易完整记录所必需的大量存档数据的解决方案。

大型链数据使得较小的节点无法运行网络。这导致了远离去中心化的趋势，使网络不那么安全并且更容易受到攻击。这就是为什么我们首先专注于解决链大小的问题。使用更小的活动链，更多的节点可以运行它，从而产生更大的吞吐量和更强大和去中心化的网络。

为了解决这个问题，我们正在实施一种独特的存档方法，这将使我们的活动链保持可管理的大小，同时确保存档数据得到妥善维护并保持可访问性。这种方法是\"快照\"，它基于我们用于从 Energi 2.0 过渡到 3.0 的过程。

每次我们的主链达到 ~5-10TB 的最大大小时，我们都会在那时创建该链的快照。此快照将成为一个单独的存档链，通过快照的运行哈希记录连接到活动链。这些存档链将由较小的验证者集维护，他们通过抵押奖励来激励他们这样做是值得的。归档节点的可访问性要求会降低，从而允许它们使用更便宜的存储解决方案，如 AWS 的 Glacier 产品。

随着需求和吞吐量的增长，链条达到这些限制所需的时间将从数年减少到数月甚至数天。归档链将定期剥离，确保活动链始终保持在可管理的规模。这将防止链集中到几个对网络拥有不成比例控制权的大型验证器。

随着 DeFi 行业的发展，对运行它的网络的需求也在增长。最近的牛市凸显了对更大可扩展性的需求，以太坊网络无法满足需求，并在此过程中将费用推高至荒谬的水平。处理可扩展性的方法有很多，但几乎没有一种解决链大小的关键问题以及随之而来的中心化风险。

Energi 正在采取整体方法来解决可扩展性问题。我们已经实施了第 2 层解决方案，使我们能够每秒处理比以太坊多许多倍的交易，同时保留当今大多数第 1 层区块链所缺乏的高度去中心化。

同样重要的是，我们设计了一个蓝图来解决在很大程度上被忽视的链大小问题，并设计了一个系统，允许 Energi 每秒处理尽可能多的交易，归档区块链每天都被剥离。我们为我们归档链数据的独特方法感到自豪，这将使 Energi 保持快速和可扩展性以适应未来。