什麼是可擴展性三難困境?
可擴展性三難困境,或稱區塊鏈三難困境,是由Vitalik Buterin首先提出的一個術語,以說明一個廣泛存在的概念,即在去中心化網絡可以提供的三個好處--去中心化、安全和可擴展性,然而只有其中兩個可以同時實現。
去中心化
去中心化是區塊鏈的核心精神,這意味著去除中心化的權威機構或中介機構,並將數據分發到廣大用戶手中,因為沒有一個實體可以完全控製網絡。
去中心化的程度由作為賬本的節點數量決定,以記錄區塊鏈上的所有交易。獨立節點越多,網絡的去中心化程度就越高。
然而,去中心化的優化狀態可能導致速度降低,因為更多的礦工參與支持共識算法上的網絡,這需要越來越多的資源,從而降低整體網絡吞吐量,並最終阻礙區塊鏈的大規模採用。
安全性
簡單地說,安全是指區塊鍊網絡抵禦欺詐和威脅等外部攻擊的能力,從而使其公共賬本保持不可更改。
確保區塊鏈安全性的最大好處是,網絡將足夠強大,可以抵禦攻擊,從而成為更複雜的應用場景的理想選擇,如MMO、金融服務和企業應用。
然而,為了使區塊鍊網絡保持更高的安全水平,通常意味著對區塊鏈性能進行限制,因為要重新分配計算能力以滿足這方面的需求。網絡擁堵,吞吐量減少,甚至用戶流失都是可能的後果。
- 可擴展性
談到可擴展性,它指的是區塊鍊網絡以適當的速度支持不斷增長的交易量的能力,這對於區塊鏈實現其去中心化的革命性承諾至關重要。
一個高度可擴展的區塊鏈可以確保應用程序的順利運行,同時支持大量的交易,而不需要補償速度,在面對超出預期的用戶需求時,不太可能崩潰,這對於大規模的區塊鏈遊戲和復雜的dApps來說尤其重要。
但是,高可擴展性通常還是與安全問題並存的,因為隨著區塊鍊網絡的不斷擴大,採取有效的安全措施往往越來越困難,成本也越來越高。
區塊鏈架構使得開發人員在不犧牲其中任何一個的情況下,提出滿足這三個好處的解決方案是一項具有挑戰性的任務,這也是在區塊鏈技術真正大規模應用之前必須完成的一項任務。
怎麼解決可擴展性三難困境
為了在網絡安全、去中心化和可擴展性之間找到有效的平衡點,真正解決可擴展性三難問題,整個行業已經做了很多嘗試,Layer 1解決方案和Layer 2解決方案是兩個主要方向。
Layer 1 解決方案
基於Layer 1網絡,即比特幣或以太坊這樣的區塊鏈,Layer 2解決方案直接優化區塊鏈協議本身,以提升交易速度和容量,實現可擴展性增強。
提高Layer 1區塊鏈可擴展性的常見方法是分片和新的共識機制。分片將交易分為更小的"碎片",可以同時進行平行處理,並允許每個節點只持有從整個區塊鏈數據中分割出來的一部分自容數據,以提升效率。
以太坊2.0的結果是共識機制從工作證明(PoW)升級到獲取證明(PoS)。 PoS不要求節點使用大量的計算能力進行加密算法,而是根據節點在區塊鏈中的質押來決定節點的地位,這將提高網絡的容量,同時增強去中心化和安全性。
然而,在大型既定的Layer 1網絡上的擴展解決方案需要社區共識和足夠的時間來全面部署,當然也不是沒有風險,因此實施起來更加困難。
Layer 2 解決方案
正如其名稱所暗示的那樣,指的是在第1層區塊鏈之上運行的網絡或技術,以改善效率和可擴展性。 Layer 2解決方案,如以太坊的Plasma或比特幣的Lightning Network,是為了加快交易速度,並通過分擔跨國負荷來增強可擴展性,同時保留底層的安全性。
側鏈是沿著第一層網絡運行的獨立區塊鏈,利用它可以使交易更快、更便宜。由於有一套獨立的共識機制,側鍊網絡的安全漏洞不會影響主鍊或其他側鏈。
嵌套區塊鏈是去中心化的網絡,涉及主鍊和多個互連的二級鏈,這些二級鏈運行在第一層區塊鏈之上。在父子關係中,主鏈將工作分配給次級鏈,次級鏈處理工作並將結果返回給主鏈,從而減少主鏈的處理工作量,提高可擴展性。
狀態通道在區塊鍊和其他鏈外交易方之間提供了一個雙向的通信環境。通過多重簽名或智能合約,底層區塊鏈的一部分被封存起來,然後交易可以被執行。一旦所有交易完成,交易的最終結果將被發送到區塊鏈上。
雖然Layer 2解決方案帶來了在可擴展性上的巨大改善,但也有可能犧牲底層區塊鏈的安全性。通過將交易從Layer 1移除,用戶變得依賴Layer 2團隊和網絡的安全,而不是依靠以太坊和比特幣等主要區塊鏈的彈性和容量。
追求最佳解決方案
到目前為止,仍然沒有人想出可擴展性三難問題的終極解決方案,在此之前,區塊鏈用戶或從業者可以根據自己的具體需求選擇一個更合理的解決方案。
對於像大型遊戲這樣的複雜應用,可擴展性將會是至關重要的,因此,開發人員或企業家可以優先在具有強大可擴展性和速度的區塊鏈上進行部署或開發。對於投資者和交易者來說,安全性將會是主要關注點,具有ZKproof或MPC的解決方案可能是他們的首選。而對於DAO愛好者來說,去中心化可能是需要被關注的重點。
上述的解決方案都有其優點和缺點,當然也不是相互排斥。一個最終的擴展解決方案可以從新技術中產生,也可以從現有解決方案的完美組合中產生,對這種解決方案的探索將永遠不會停止。
Rangers Protocol是一個努力將開發難度最小化和基於區塊鏈的應用的用戶體驗最大化的Web3引擎基礎設施,也正在嘗試通過自己的平行和可擴展的解決方案來打破可擴展性的三難困境。同時,Rangers Protocol正在努力從結構上解決基於"父子鏈"概念的可擴展性問題。據悉,它即將推出的子鏈計劃可以有效地幫助防止複雜的應用程序影響主區塊鏈的速度,進一步提高可擴展性,同時利用Rangers Mainnet的安全性。