區塊鏈的可擴展性和去中心化金融的需求

作者: Energi

編譯: ChainCatcher

在最近的牛市中，區塊鏈的可擴展性成為人們關注的焦點。隨著以太坊網絡上交易需求的增長，交易費用也隨之增加，Uniswap 上的單次掉期交易在高峰期的成本超過 400 美元。

受每秒 15 筆交易 (TPS) 的最大吞吐量限制，以太坊區塊鏈無法應對激增的需求，迫使人們為要處理的交易出價越來越高。

這導致加密社區開始認真討論可擴展性的需求，以支持去中心化金融 (DeFi) 的持續增長。那么，什麼是可擴展性，TPS 真的是其中最重要的部分嗎？

就區塊鏈技術而言，可擴展性是一個複雜的概念。從根本上說，它指的是區塊鏈在不遇到瓶頸或犧牲網絡穩定性和去中心化的情況下處理不斷增長的交易需求的能力。

在加密貨幣的早期，當需求和採用率較低時，可擴展性不是問題。然而，隨著對加密的興趣和投資的增長，對交易和數據存儲的需求也在增長。這在很大程度上是由 DeFi 的爆炸式增長推動的，DeFi 需要為其去中心化應用程序提供更多的交易。

到目前為止，以太坊網絡在很大程度上促進了 DeFi。作為第一個引入智能合約的區塊鏈，以太坊成為了 DeFi 的默認歸宿。然而，即使是今天的 DeFi 需求，以太坊的 15 TPS 也嚴重不足，而 DeFi 需求僅占全球金融市場的不到 1%。這推高了交易費用，將絕大多數用戶拒之門外。

但 TPS 並不是唯一的問題。隨著越來越多的交易在鏈上處理，鏈數據的大小呈指數級增長。這導致運行以太坊網絡的完整節點減少。事實上，自最近的牛市高峰以來，以太坊的節點數量減少了約 60%。這是因為節點的運行越來越困難且成本越來越高。隨著這個問題變得更糟，網絡的分散性和安全性將隨著時間的推移而減弱，從而使整個生態系統面臨風險。

如果 DeFi 要滿足數十億人的金融需求，那麼構建它的平台將需要能夠擴展以滿足交易吞吐量和數據管理方面的難以置信的需求，不僅是現在，而且在可預見的未來。這就是可擴展性很重要的原因。因為沒有它，DeFi 就不可能成為全球標準，在此過程中不再需要中心化的銀行和貸方。

解決區塊鏈可擴展性問題的方法幾乎與區塊鏈一樣多。最流行的方法在擴展現有區塊鏈的吞吐量能力或構建更快的新區塊鏈方面都取得了良好進展。然而，它們都涉及某種權衡。

分片是一種越來越流行的解決可擴展性問題的方法，尤其是在 Polkadot 和 Cosmos 等較新的區塊鏈中。以太坊 2.0 也將把以太坊網絡轉移到分片分類賬上。

分片的工作原理是將網絡節點分成幾組，並讓每個組處理和存儲一個單獨的賬本。然後分片之間相互通信以達成共識並確保整個分類賬是準確的。

這種方法可以通過並行處理事務來顯著提高網絡的吞吐量。然而，它也有明顯的缺點：

Rollups 是第 2 層解決方案，這意味著它們可以應用於以太坊等現有區塊鏈以提高其吞吐量。以太坊上的許多 dApps 使用某種形式的匯總來滿足慢速網絡上的需求。

Rollups 的功能是捆綁交易，在鏈下執行它們，然後使用某種證明將數據發布到第 1 層區塊鏈以確認準確性。通過這樣做，他們可以加快處理時間，同時仍然依賴底層區塊鏈的共識機制進行驗證和安全。

匯總有兩種主要方法。 Optimistic Rollups 和零知識 (ZK) Rollups。兩者都成功地提高了現有第 1 層區塊鏈的吞吐量，但都沒有真正提供可以隨著 DeFi 的增長而擴展的長期解決方案。這是因為：

最後，還有一些區塊鏈，例如 Solana，它們在單層網絡上進行所有活動。這種方法包括讓極其強大的伺服器進行通信以實現每秒非常高水平的事務處理。

Energi 有一個類似的方法，即擁有一個由極其強大的伺服器組成的網絡來處理交易。但是，Energi 並非僅在第 1 層運行，而是在我們的第 2 層（主節點）中有一個類似的系統。這些將使 Energi 也能夠實現每秒數萬筆交易，但與單層區塊鏈相比具有幾個主要優勢。具體來說：

在下一節中，我們將更深入地探討 Energi 的方法。

在 Energi，我們採取了一種非常不同的方法來解決可擴展性和交易吞吐量問題。我們首先在第 3 代升級中在與以太坊兼容的代碼庫之上實施第 2 層解決方案。這將允許我們的主節點第 2 層網絡幾乎立即處理交易。 Energi Masternodes 的規格要求隨著網絡需求的增加而增加，即使在網絡使用量很大的情況下也能確保近乎即時的交易確認。在每個區塊，主節點會將交易轉儲到我們最終存儲它們的第 1 層網絡。

與以太坊相比，這種方法顯著提高了吞吐量，以太坊由於其大約 15 秒的出塊時間而受到塊傳播問題的限制。 Energi 的 1 分鐘出塊時間使我們能夠在第 1 層處理更多的交易，而不會給驗證者帶來優勢，從而使網絡的去中心化面臨風險。我們還可以根據需要增加區塊時間，讓 Energi 網絡每秒處理數萬筆交易，同時保持敏捷、快速確認和高度去中心化的網絡。

儘管 Energi 已準備好滿足 DeFi 不斷增長的吞吐量需求，但我們也明白吞吐量並不是追求可擴展性的最關鍵障礙。鏈規模是一個迫在眉睫的問題，如果網絡要在未來幾年順利擴展，就必須面對這個問題。

隨著需求的增長和更多交易在鏈上的處理，鏈上數據也隨之增長。以太坊的存檔鏈數據現在超過 8 TB，同步起來非常麻煩，並且需要其節點提供巨大的存儲容量。

雖然以太坊的鏈條規模還沒有達到臨界點，但很快就會達到臨界點。隨著採用率的增長，鏈上數據呈指數級增長。許多項目都專注於提供處理不斷增長的需求所需的吞吐量，但沒有一個項目在討論處理維護鏈上交易完整記錄所必需的大量存檔數據的解決方案。

大型鏈數據使得較小的節點無法運行網絡。這導致了遠離去中心化的趨勢，使網絡不那麼安全並且更容易受到攻擊。這就是為什麼我們首先專注於解決鏈大小的問題。使用更小的活動鏈，更多的節點可以運行它，從而產生更大的吞吐量和更強大和去中心化的網絡。

為了解決這個問題，我們正在實施一種獨特的存檔方法，這將使我們的活動鏈保持可管理的大小，同時確保存檔數據得到妥善維護並保持可訪問性。這種方法是\"快照\"，它基於我們用於從 Energi 2.0 過渡到 3.0 的過程。

每次我們的主鏈達到 ~5-10TB 的最大大小時，我們都會在那時創建該鏈的快照。此快照將成為一個單獨的存檔鏈，通過快照的運行哈希記錄連接到活動鏈。這些存檔鏈將由較小的驗證者集維護，他們通過抵押獎勵來激勵他們這樣做是值得的。歸檔節點的可訪問性要求會降低，從而允許它們使用更便宜的存儲解決方案，如 AWS 的 Glacier 產品。

隨著需求和吞吐量的增長，鏈條達到這些限制所需的時間將從數年減少到數月甚至數天。歸檔鏈將定期剝離，確保活動鏈始終保持在可管理的規模。這將防止鏈集中到幾個對網絡擁有不成比例控制權的大型驗證器。

隨著 DeFi 行業的發展，對運行它的網絡的需求也在增長。最近的牛市凸顯了對更大可擴展性的需求，以太坊網絡無法滿足需求，並在此過程中將費用推高至荒謬的水平。處理可擴展性的方法有很多，但幾乎沒有一種解決鏈大小的關鍵問題以及隨之而來的中心化風險。

Energi 正在採取整體方法來解決可擴展性問題。我們已經實施了第 2 層解決方案，使我們能夠每秒處理比以太坊多許多倍的交易，同時保留當今大多數第 1 層區塊鏈所缺乏的高度去中心化。

同樣重要的是，我們設計了一個藍圖來解決在很大程度上被忽視的鏈大小問題，並設計了一個系統，允許 Energi 每秒處理儘可能多的交易，歸檔區塊鏈每天都被剝離。我們為我們歸檔鏈數據的獨特方法感到自豪，這將使 Energi 保持快速和可擴展性以適應未來。