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区块链水平扩展:第二层网络(Part 1)

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ChainGod
2018.04.16 15:54* 字数 2083

本系列文章初步暂定有三个部分组成:

  1. 区块链水平扩展:第二层网络(Part 1)
  2. 区块链水平扩展:第二层网络(Part 2)
  3. 区块链水平扩展:以太坊的最小化数据分片协议

在区块链技术的讨论中,“第二层”这个术语经常被提及,但它到底意味着什么呢?首先要理解的是,第二层与基本层或主链是不相同的,后两者指的是区块链自身,例如,比特币和Ethereum区块链就是基础层区块链。

产生的背景

自从区块链技术在近10年前闪亮登场,技术爱好者们对区块链描述的美好未来之一:在世界各地完成准实时的支付,垂涎已久。总之,区块链的发展可能为新数字经济的出现铺平道路。在这种经济中,中间人是稀缺的,例如,读者可以直接向文章的作者支付一笔很小的费用,而不是按月付费来获取新闻网站的内容,他们会以a-la-carte(译者注:个性化的定制)的方式购买。大众媒介服务,如音频或视频通话,几乎可以免费获得。在这样的经济模式下,会诞生许多其他类型的去中心化系统,例如防篡改投票计划、土地契约、自然资产登记等等。

然而,在2017年的大部分时间里,比特币区块链的平均交易费用超过1美元,并且在2017年12月达到50美元这个历史至高点!如此高的交易费用使得前文描述的远大希望化为泡影,因为在日常生活中,我们有很多场景可能只是发送几个美元(甚至美分),但是手续费已经远远超过了应有的阀值,因此目前的区块链技术是远远不够的。此外,比特币区块链长期以来都是过载的:很多交易会等待很久才被执行,而Ethereum上的CryptoKitties游戏也已经表明,这个年轻的平台也有自己的问题。

就目前而言,区块链平台的参与人数相对全球人数来说是很少的一部分,如果要在全球范围内成为主流的话,目前存在的问题还会严重的多得多。所以毫不夸张地说,在区块链世界中,水平扩展已经成为一个迫在眉睫的问题。

第二层网络

简单地说,第二层网络就是在主链之上,新建一层辅助的平台和协议,这样很多操作就可以脱离主链,直接在第二层中完成,以节省存储空间、提升效率。通常情况下,这些第二层网络本身就是区块链,但它们不能作为独立的区块链运作,它们支持的事务操作最终必须在基础层(主链)上进行验证。

鉴于本文旨在调查目前存在的第二层解决方案,因此下面讨论的方案不会很全面地覆盖所有产品,只会挑选一些很有代表性的产品进行讲解。

此外,不同的第二层解决方案可能会彼此兼容。例如其中一些可以相互交互,还有一些则直接构建在其他的第二层平台和协议之上(对其它第二层进行聚合和抽象)。

支付通道(Payment Channels)

支付通道是专门为两个待交易的用户手动创建的。它采用了比特币的钱包和EDCC(以太坊智能合约)的形式,它的基本目的是允许双方在理论上不受限制地进行交易,只有在双方创建支付通道、将资金存入该账户或现金结算时才与主链进行交互,其它操作都无需与主链交互,因此写入主链的代码会减少很多,处理速度会大大提升。同时,支付通道会采用严格的加密手段,这样可以阻止参与者撤回他们无权获得的资金。

跨链的原子交换(Cross-Chain Atomic Swaps)

原子交换提供了一种至关重要的服务,它可以在不同类型的数字资产之间进行交易,几乎不需要任何费用,也不需要额外的三方中间人。因此在未来的区块链生态中,原子交换可以实现不同区块链平台跨链的交互。

为了执行跨链的原子交换,各方参与者必须建立两个多签名的钱包(或多签名的以太坊智能合约),从结构上看,类似于上文提到的支付通道。相关事务基于加密机制进行管理,例如可以阻止其中一个参与者撤回双方钱包共有的资金。此外,任何时候一方撤回资金,另外一方都将受到一条加密的信息,这样最终双方都可以退出交易,撤回资金。

闪电网络(比特币)和雷电网络(以太坊)

比特币的闪电网络本质上是由很多支付通道组成的网络,同时它允许没有开通支付通道的各方通过中介通道来交换资金。例如,如果Alice和Bob;Bob和Charlie;Charlie和Diana之间有支付渠道,那么,Alice可以用Bob和Charlie依次作为中介跳板最终支付给Diana。你可以在这里看到一个演示。

雷电网络跟闪电网络相似,只不过它是基于以太坊区块链的。这里有个视频,值得注意的是:开发者宣称,随着越来越多的参与者使用,雷电网络的处理速度将越来越快。

RSK

RSK,以前被称为Rootstock,是一个比特币的侧链,RSK克隆了以太坊的虚拟机(EVM),这意味着该平台支持EDCCs(智能合约)。虽然RSK不是第二层链,但是项目的团队成员已经准备在RSK的基础上构建第二层了,见下文。

Lumino和LTCP

Lumino本质上是一个在RSK侧链之上构建的闪电型网络。它最显著的特点之一是与Lumino交易压缩协议(Lumino Transaction Compression Protocol,LTCP)的集成,这是一种计算逻辑系统。这里没有太过复杂的协议,因为它使用其他事务的引用或者其他事务的特性来简化写入到主链的代码,这样就能向Lumino组成的支付通道中写入或者提取资金。由[Sergio Demian Lerner]((https://youtu.be/sQDa5jSGFOk?t=2h28m)撰写的LTCP的白皮书指出,它可以使RSK平台能够容纳多达10亿的用户,当然,目前还不清楚这项技术在实践中会面临什么样的挑战。

至此,Part 1已经结束,在后续的部分,我们会继续介绍第二层网络,帮助大家完善相关的知识库。

外文链接:https://medium.com/coinmonks/code-a-simple-p2p-blockchain-in-go-46662601f417

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