ANIA:如何内行地评价公链 | 从真正的不可能三角谈起_Content Coin

最近几期，Conflux计划推出一系列的科普文章，从一些简单的技术原理开始，帮助大家辨别一些项目宣传的概念中，哪些概念是可能实现的，哪些概念如果要实现，是需要有妥协的。在第一期，我们从区块链的“不可能三角”谈起，谈一谈如果要追求极致的效率，究竟要牺牲什么。目前在区块链媒体中，有一个流传很广的概念叫“不可能三角”，即效率、安全、去中心化三者不可并存。和“不可能三角”出现同样频繁的概念，是“不可能三角”被公链某个项目打破。在一些媒体宣传Conflux的时候，也曾经使用过这个说法。不过，Conflux从未在官方宣称“打破不可能三角”，我们认为这并不是一个严谨的概念。只能说，这个概念被提出来的时候，还没有人把这三件事情同时做好，并没有人通过严谨的分析证明它不可能。今天，我们来介绍另一个不可能三角。无论一个区块链是公有链还是联盟链，是PoW还是PoS,是采用中本聪共识还是BFT还是其他的什么方式，都绕不开它。这个不可能三角包括三个目标。1.全部节点同步与验证

在公链网络中，公链网络的正确性与安全性依赖于一些节点的背书。例如，在比特币或以太坊中，根据协议，每一个矿工挖出区块时，要保证新区块和历史上的每一个区块每笔交易都是正确的。也就是说，比特币矿工出块时，在为之前所有的区块进行正确性背书。在EOS中，超级节点通过签名对区块的正确性背书。我们这里称为“参与共识的节点”。“全部节点同步与验证”要求每一个被确认的交易，都得到过所有参与共识的节点的同步与验证。这个目标是和安全相关的。我们想象一个场景，有一个人想通过伪造无效签名，制造非法交易，盗走你的资产。如果只有一小部分参与共识的节点同步和验证了这个交易，而其他节点不同步这个交易，直接采信那一小部分节点的判断结果。如果这样的话，将一笔非法交易混入交易历史的可能性，就会高于每个参与共识的节点都进行同步和验证。二者的安全性是不一样的。2.超高吞吐率

最终确认交易的平均吞吐率超过11000TPS称之为超高吞吐率。3.低带宽要求

对于每一个参与共识的节点，网络带宽的最低配置要求不高于20Mbps(2.5MB/s)。这个目标是和去中心化相关的，参与的门槛越低，能参与共识的人就越多，越有利于去中心化。以上就是这个不可能三角的三个目标。原因理解起来也很简单，如果一个节点只有20Mbps的带宽，那么每秒只能下载2.5MB的数据，大约是10000笔交易。如果网络中最终确认交易的平均吞吐率超过11000TPS,这个只有20Mbps带宽的节点是没有能力同步和验证每一笔交易的。那么面对这个困难，做出取舍的方案又有哪些呢？1.放弃全节点同步与验证在这些方案中，Sharding是一个很著名的解决方案。Sharding方案的大体思路是，整个区块链在逻辑上分出若干个Shard,将没有关联、互不冲突的交易分到不同的Shard中去,每个Shard由一部分矿工负责同步和验证。对于矿工来说，不需要为其他Shard中的交易正确性负责。Sharding方案是一个提高吞吐率的思路，但这个思路牺牲了一部分的安全性。毕竟，如果有一个人想通过伪造签名，制造非法交易盗窃你的资产，全网中每一个节点都帮你防范非法交易，和只有一小部分节点帮你防范非法交易，二者的安全程度是不同的。不过，对于只是存个零花钱的账户地址，相对于安全性，可能用户对交易成本更敏感。所以这一方向是非常有探索价值的。但如果用Sharding方案下的TPS和别人全节点同步与验证下的TPS比，就很不科学了。另外一个思路是，通过零知识证明或可验证计算等密码学工具，允许一个节点不必同步每一个交易，只需要同步区块头及一些密码学的元素，也可以验证一个区块的MerkleRoot是正确的。当然，这个思路上有很多坑需要去解决，如果有机会，我们会写一篇文章展开讨论一下。2.放弃高TPS这里的放弃高TPS，是指在现有的网络条件下，放弃10000TPS以上的吞吐率。Conflux保留了去中心化和安全性，就需要保留全节点同步与验证和低带宽要求，以实现家用网络条件也可以当矿工，每一笔交易都得到了每一个矿工的验证。如果要保留这两点，效率是有天花板的。3.低带宽要求在一些共识机制中，普通用户不参与对交易的同步与验证，而是通过一些方式选出少数特殊的节点来进行共识。这时，我们可以假设每一个参选的节点都准备了足够的计算机资源，例如更好的CPU,更大的硬盘,更大的网络带宽。这时，也就没必要将“最低配置要求”设的很低了。下一次，如果您看到一个项目声称大于10000TPS，甚至是喊出无限可扩展的口号时，您就需要来看一下在这个不可能三角中，它放弃了哪一角。是放弃了第一点还是第三点？如果是放弃第一点，项目是采用了Sharding方案？还是做出了其他的修改？这种修改会不会带来安全性问题，如何解决？如果是放弃第三点，高TPS是否基于更高的网络带宽要求？还是说在网络带宽无限的条件下无限可扩展？顺便推荐一下我们的线下活动～在本期ConfluxMeetup，我们为大家邀请到了ConfluxCTO伍鸣、Conflux研究总监杨光、TOPNetworkCo-founder&CEOSteveWei来一起聊一聊《下一代公链和DApps生态前景》。点击报名

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