技術、經濟雙管齊下！如何讓慢吞吞的區塊鏈趕上網速？

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區塊鏈自誕生之初就常被拿來和互聯網比較，但為什麼我們還是覺得區塊鏈 「很小眾」、不如互聯網那麼大眾呢？其中很重要的一個原因就是區塊鏈可擴容性需要極大提升。

到底怎麼提升呢？

Celer Network 或許可以給我們一些思路。Celer Network 致力於以鏈下擴容技術為基石構建匹配互聯網規模的區塊鏈應用入口平台，讓所有人都能夠在該平台上便捷快速地開發、運行與使用高性能的分散式區塊鏈應用。

對了，Celer Network 團隊成員的學術背景和工作經歷可謂極其豪華。

真?學霸

在今年 6 月 26、27 號兩天的中美區塊鏈大會 Blockchain Connect Conference（聖何塞站）上，Celer Network 的共同創始人之一董沫博士進行了精彩分享。

今天，小探就來和大家分享一下董沫博士發言的部分內容。

價值的傳遞速度，比信息傳遞速度慢了 100 年

我們如何定義經濟行為呢？董沫博士把它定義為：信息的傳遞、價值的傳遞、以及兩者之間的轉化。

在過去的 100 年裡，我們從鴻雁傳書逐漸變成了今天的電子郵件。

那麼，傳遞價值的方式在過去 100 年裡有多少改變呢？

...沒什麼變化。

為什麼會發生這樣的情況？這是因為，價值傳輸與信息傳輸有一點關鍵的不同：價值傳輸需要信任作為保證，而技術發展很長一段時間內並沒能解決信任的問題。

現在我們有了區塊鏈技術。區塊鏈帶來了在具有任意合同邏輯的不互信方之間，進行價值轉移的可能性，不論是比特幣這種所謂 「第一代區塊鏈」，還是時下熱門的 EOS。

我們剛才說到 「價值傳輸需要信任作為保證」，而區塊鏈技術使得 「信任」 不再成為發生價值傳輸的必要條件。

但 「價值傳輸」 的問題還沒解決，只是瓶頸從 「信任」 變成了交易速度。

區塊鏈技術前景描繪得再美好，如果沒有交易速度作為支撐、無法運行快速的執行複雜的智能合約邏輯，這些前景根本就無法實現。

因此，可拓展性就成了重中之重。

每秒確認 5 億筆交易！不可能的任務？

不少人認為區塊鏈的可擴展性應達到與全球支付系統 Visa 相同的水平，而董沫博士認為，這種想法是完全錯誤的。他認為，「我們應該讓價值轉移與互聯網信息傳遞的規模相匹配，使價值轉移像信息傳遞一樣流暢、迅速。」

現在信息傳輸的速度有多快？這麼說吧，我們每秒發送 200 萬封電子郵件、6.5 萬個谷歌搜索、在 YouTube 上有 72 萬條視頻播放... 互聯網 1 秒內就能傳送 53TB 數據，但同樣時間內，區塊鏈卻只能處理 8-10 個交易。

這個速度顯然是太慢了。

在區塊鏈上，如果我們做一個「匹配估算」，假設區塊鏈的價值轉換能達到和信息一樣的大規模和實時性，我們粗略的估計每1000KB數據的傳輸，就會發生一筆區塊鏈的邏輯事務（transaction）。這裡要注意的是，這個估算不是說要把數據傳輸放在區塊鏈上，而是去按比例估算一種量級。按此計算，為了使價值傳遞的速度和現在互聯網上信息傳遞的速度相媲美，區塊鏈每秒交易量應該有 … 5 億筆！

每秒確認 5 億筆交易，聽起來像是 「不可能的任務」。但董沫博士指出，這個目標實際上是有可能實現的。

我們來看一下區塊鏈的結構。最底下是區塊鏈的底層部分，而 dApp 則是在面向用戶的頂層，並使用區塊鏈技術作為後端資料庫。下圖黑點處，就是我們現在所處的位置：

但正如這張圖顯示的，如果我們只關注 on-chain limit 的話，發展到一定程度後，我們的收益是遞減的。說到底，區塊鏈仍然是關於 「如何取得共識」 的一致性演算法，而一致性演算法不可避免地會遇到效率問題。如果說區塊鏈技術大規模普及所要求的速度是最上面那根綠色的線的話，以現有方式的可擴展性是無法達到的。

大家一直把區塊鏈對標互聯網，那互聯網為什麼可擴展呢？

因為當我們使用互聯網時，我們不需要像區塊鏈那樣、和互聯網上的所有用戶達成共識。

同樣，我們也可以問自己：我們怎樣才能將區塊鏈中的大部分交易帶到區塊鏈之外，同時仍然保持整個區塊鏈系統的安全呢？

這就是鏈下擴展平台想解決的問題。如果能解決這個問題，很可能成為區塊鏈技術能真正地被我們大規模運用的起點。

那麼，鏈下擴展是怎麼工作的呢？

大家在討論 「鏈下交易」 時，Side chain、state channel 等常被提及。這些方式的交易速度很快，這是因為在這些情況下，無需網路內所有人都達成共識、只要參與交易的幾方達成共識即可。雖然無需全網達成共識，其安全性卻並不會被犧牲：在鏈下如果有爭議發生，鏈上的協議會幫助裁決。

技術突破+經濟模式

Celer Network 想要在技術層面和經濟模式兩方面共同下手，解決這個問題。

我們首先來說說技術層面。

受互聯網的分層抽象原則啟發，Celer Network 提出 「cStack」 的設計構想。cStack 將複雜的離線操作網路分解為分層模塊，這種架構降低了系統設計、開發和維護的難度，而且使該平台每個單獨部分都能夠快速迭代。

Celer 通過提出新的廣義狀態通道模型，實現鏈下智能合約與相應的條件狀態轉換，實現區塊鏈應用運行的快速、低成本、靈活和可擴展性等特性。Celer Network 的廣義狀態通道實現了一套標準，能夠使得各類區塊鏈應用都方便地接入和符合這樣的標準來進行開發。

Celer 中最基本的狀態通道是多人雙向廣義狀態通道連接（Generalized Payment Channel GPC ）。和傳統的閃電網路一樣，需要將存款存入主鏈來創建通道，但不同的是，Celer Network 定義了一套廣義狀態通道模型標準。該模型在數學上定義了通道狀態，狀態證明，條件狀態轉換，條件狀態轉換群的抽象模型，通過這些抽象模型，提供來鏈下智能合約與任意狀態轉換的基礎。

從底層往上，cSstack 包括以下幾個部分：

cChannel：廣義狀態通道和側鏈套件

cRoute：最佳價值傳輸路由

cOS：鏈下應用程序的開發框架和運行環境

處在底層的 cChannel 是離底層區塊鏈最近的一層，直接與基礎公鏈產生交互，並且在有限的時間內，為有共同抽象結構的上層提供實時狀態更新。cChannel 使用狀態通道和側鏈技術，這些都是鏈下擴展平台的基石。

該層使 Celer Network 擁有極強的普適性，可以廣泛兼容主流區塊鏈，並使不同區塊鏈之間的相互操作成為可能。無論底層區塊鏈是什麼，Celer Network 都能夠成為該區塊鏈的一部分、並在這些平台上實現可擴展性。

我們知道共識演算法是區塊鏈的性能引擎（performance engine），那麼對於鏈下平台來說，其性能引擎又是什麼呢？

這就要說到 cChannel 上一層的 cRoute。 cRoute 是具有透明通道平衡的、可證明最佳狀態（例如小額支付）的路由。 與目前市面上最先進的解決方案相比，cRoute 的吞吐量提高了 20 倍。

此外cRoute 還有透明通道平衡、完全分散、故障彈性、隱私保護等優點。

現在，我們回到剛才分享的那張圖：

我們看到，在 cRoute 這個性能引擎上一層的，是 Celer Network 的應用引擎 cOS。

鏈上的 dApp 只是一個簡單的連接區塊鏈的前端，鏈下 dApp 雖然具有高擴展性的巨大潛力，但要將它構建在傳統的公鏈上並不容易。

因此，Celer Network 引入了 cOS，一個能讓每個人都可以輕鬆開發、操作和與可擴展的鏈下 dApp 進行交互的開發框架，從而減少了由於鏈下擴展帶來的額外的複雜性。Celer Network 讓開發人員更專註於應用程序邏輯的開發，並創建最佳的用戶體驗，而繁重的工作則由 cOS 來處理，比如找出任意鏈下狀態和鏈上狀態的依賴關係、處理鏈下狀態的跟蹤，存儲和爭議、中間節點故障容錯和透明、支持多個並發的鏈下 dApp、統一實施到不同的鏈上和鏈外模塊等。

完美解決方案？

當然，提升可擴展性就意味著要對其他性能做出取捨。Celer Network 需要在 「可擴展性」 和 「流動性」、以及 「可擴展性」 和 「可用性」 這兩對限制條件中做出取捨。

首先是對 「可擴展性」 和 「流動性」 的權衡。

鏈下操作網路首先通過犧牲鏈上網路的流動性來獲得可擴展，這對潛在的鏈下服務提供商來說尤其具有挑戰性，因為需要大量的流動性來提供高效的狀態通道服務。但持有加密資產的大戶可能沒興趣、或沒技術能力去構建一個狀態通道服務的基礎設施。而有能力構建可靠的可擴展的狀態通道服務能力的人，又通常沒有如此大量的資金存放在通道或欺詐證明債券合約中。這種不匹配給大量鏈下操作網路運用的技術發展帶來了巨大障礙。

需要說明的是，這種抉擇並不是 Celer Network 一家要面臨的問題。任何鏈下擴展解決方案 —— 不論是側鏈還是鏈下 —— 都不得不在可擴展性和流動性之間進行權衡。

除了可擴展性和流動性，Celer Network 還需要權衡 「可擴展性」 和 「可用性」。

什麼叫可用性呢？某種意義上說，區塊鏈並不總能達到全球共識，因此用戶總是有責任維護、跟蹤和存儲區塊鏈上相關內容，甚至可能需要在有分歧時自己解決。這就對用戶的可用性提出了要求。

為了兩個元素都滿足，Celer Network 提出了一個概念：加密貨幣經濟原理（Crypto Economics Principles），簡稱為 cEconomy。它把通證模式、或激勵模式作為系統的一部分，以此為系統帶來額外價值。

我們剛才介紹了 Celer Network 在技術上的創新，而 cEconomy 則是其在經濟模式上的創新。

簡單說來，cEconomy 由三部分組成：

流動性承諾證明

流動性支持拍賣

狀態守護網路

這三個緊密耦合的組件、再加上Celer Network 的協議 token（CELR) 組成了 cEconomy，提供網路效應、穩定的流動性和高可用性，以及不可或缺的價值。

結語

Celer Network 將具有合同邏輯（contractual logic）的、沒有信任關係的雙方間的非常緩慢的區塊鏈事務速度大大提升，使得沒有信任關係的兩方能在有合同邏輯的約束下，高速實現價值傳輸。

此外，Celer Network 還能連接到不同的區塊鏈，也可作為所有希望使用 Celer Network 提供的可擴展性平台、或可擴展性功能的區塊鏈應用程序的入口。通過這些方式，Celer Network 希望最終為區塊鏈帶來互聯網規模。

區塊鏈發展到今天，可擴展性的確是其發展的瓶頸，因此也一直是社區內常被討論的熱門話題。看了 Celer Network 的思路，你對可擴展性有哪些想法呢？歡迎留言討論！

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