跨链平台的可扩展性:从波卡到 MASS

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以下内容转自区块播客

随着区块链的发展,人们的注意力从最初的共识,转移到以 Ethereum(以太坊) 为代表的计算,再到以 Filecoin 为代表的存储,以及以 Polkadot 为代表的可扩展的跨链平台,人们对区块链的期望越来越高,仅仅能发行一种加密货币已经远远不能满足需求。一个好的区块链平台,既要满足扩容性,又要满足生态兼容性。

MASS 就诞生于这样一个时期。

在很多人的印象中,MASS 是一个新的 PoC 共识算法下的区块链——这一认知更符合当前对 MASSNet 这条公链的定义,事实上 MASSNet 只是 MASS 生态的起点。MASS 从共享共识网络的角度提供了一个天然的跨链平台,这个平台具有可扩展性,高效的同步跨链通信的能力,以及锚定实物资产的高度网络安全性。

本文是该系列的第一篇文章,尝试解读 MASS 系统的可扩展性。

PoW 和 PoS 共识算法的局限性

在传统的共识算法中,一个节点同一时间,只能为一条区块链提供共识。比如同样使用 SHA-256 协议的链——BTC、BCH 和 BSV,矿工可以将算力在三条链之间做切换,但无法做到,同时为多条链提供算力。这种方式导致算力不可复用,使用效率不高。

此外,传统的区块链网络中,每一个节点都要处理全网所有事物,包括交易验证、计算、存储,这导致全网性能难以提高。以太坊 2.0 计划通过分片提高网络的处理能力,其核心理念是每一笔交易只让一小部分节点看到和处理,所有的节点可以同时平行处理更多的交易。波卡(Polkadot)平台上的平行链,和以太坊中的 Shard (分片) 类似,平行链的共识交由波卡网络中的部分验证节点完成。

MASS 容量共识算法的可扩展性

MASS 共识引擎由 MASS 共识协议封装而成,开发者通过调用 MASS 共识引擎的接口即可构建自己的区块链,所有基于此构建的区块链,可共享同一个节点网络提供的共识。

在 MASS 架构中,这些区块链被称为平行链。相比波卡,MASS 的平行链独立性更强,各平行链可以有自己的出块规则,和主链选择策略。

在 MASS 共识引擎上,前面提到的「算力不可复用」、「共识算法本身没有可扩展性」这两个问题都能轻易解决。

算力复用 一机多挖

MASS 算法的矿工可以同时运行多条链的挖矿软件,基于同样的硬盘容量,为多条链提供共识。MASS 共识的过程中,就是矿工在容量空间中查找最优证明的过程,由于查询过程非常快,只要链的出块周期不同,矿工就可以同时给他们提供共识。

以 MASSNet 为例,它的出块周期为 45 秒,如果有另一条基于 MASS 共识的链出块周期为 30 秒。矿工则可以分别为两条链提供共识,互不影响。

算力复用可以提高资源的利用效率,促进创新,这一思想其实在以太坊系统就有所体现。当时主流的 PoW 共识算法下,一个节点网络只能维护一条链。而在以太坊上,通过发布智能合约,就能产生一个 ERC 20 Token,它的账本由以太坊节点网络维护。节点在维护 ERC 20 Token 账本时,需要运行智能合约,并因此向交易发起方以 ETH 形式收取一定费用,ETH 的价格反应了生态应用的繁荣度。

这一经济模型所迸发出的创新力量是巨大的,2017 年的 IC0 一度有取代 VC 的架势。尽管当时泡沫的成分居多,仍然可以看到,算力复用带来的创新推动力。

MASS 的平行链可以和以太坊上的智能合约一样,共享节点网络的共识。不仅如此,MASS 平行链本身是一条链,而不仅仅是一个 ERC 20 账本,比如它可以有自己的账户系统,自由选择使用比特币那样的 UTXO 模型,或是以太坊那样的账户模型,仅这一点就是 ERC 20 账本做不到的。

MASS 的算力复用,相比以太坊上的智能合约,更为自由。可以想象,如果 MASS 找到如同 IC0 那样的杀手级应用,将会多么令人激动。

无限支持平行链发行

理论上说,MASS 共识下,同一个矿工可以为上千条链提供共识。但随着 MASS 引入计算、存储功能,矿工的工作内容将不仅仅限于验证交易,矿工可以根据自己的硬件条件以及挖矿策略,有选择的为部分平行链提供共识。整个节点网络可以自由组合,为平行链提供共识,这将进一步提高整个节点网络的性能。

这种解决方案,有两大优势:

第一,不需要考虑节点的随机性问题;

第二,每条链的矿工由相对固定的矿工群体维护,独立性更强。

对比波卡的平行链共识过程:

中继链上的验证者被随机分配到附加的平行链上,负责检查交易,这些交易会被登记在中继链区块链上。每条平行链至少需要 5 个验证器,目前大约有 200 个验证器。1000 个验证者是 Polkadot 网络终极目标,这意味着 Polkadot 网络可以支持大约 200 个平行链,之后才会看到网络速度和效率下降。

波卡上的平行链,并非完全开放的。为了获得中继链的共识,平行链发起人需要通过抵押波卡的代币 DOT,竞争有限的中继链区块上的卡槽资源。平行链生态所有的共识都依赖于中继链,并且有明显的天花板(如上所述,200 条平行链后,性能下降)。

而 MASS 生态中完全不存在这样的问题。我们可以进行这样的合理推演:

初期 MASS 矿工可以支持的链的数量非常多,因此可以无条件为平行链提供共识,这也意味着发行平行链的门槛足够低。

矿工有自主选择权:随着 fork 的价值逐步消失(比如已经有了 MASSNet,就不需要 MASSNet2),需要矿工做的工作变得更多、更复杂,如计算、存储。导致矿工多维护一条链的边际成本提高,因此矿工会选择性的维护某一些平行链。反过来只有那些有创新性、有独特价值、能给矿工带来收益的链才能获得共识支持。

从这里开始,矿工在生态中发挥的作用越来越大,而且是真正自由地用脚投票。而不是 PoS 中,通过所谓的治理,被代表、被支配、被决定。

小结

从算力复用,自主无限分片两个角度的对比,可以看出 MASS 的解决方案非常优雅,共识本身就具有可扩展性,这是其他共识算法无法具备的属性。

以太坊解决了算力复用,却丢失了链的独立性,波卡用平行链解决了分片扩容和链的独立性,但不得不用随机挑选验证节点的方式为平行链提供共识,此外平行链的数量还有上限。

而 MASS 平台即保持了链的独立性,又把维护平行链的权力交给了矿工自己,而且并没有用高深的技术解决方案,一切都源于容量共识本身的独特性和优势。简单、自由是事物发展的两大法宝,MASS 都具备了。

离打造 PoC 应用生态还有多远

我们通过和以太坊、和波卡的对比,强调了 MASS 生态的独特性和优势。然而必须承认的是,MASS 还处于发展早期。

以太坊经过 5 年的发展,其底层协议和上层应用的建设,已经初具规模,是所有公链中生态最繁荣的平台。创业者的想法可以在平台上实现,开发者需要的工具、接口基本能得到满足。

波卡尽管主网刚刚上线不久,但生态已经呈现欣欣向荣的态势,它提供的 Substrate 框架能方便开发者快速构建起一个平行链。

从经济模型角度来看,以太坊和波卡都有相应的生态激励经济模型。以太坊定位于世界计算机,当越来越多的应用需要使用这台「世界计算机」时,就需要越来越多的 ETH 作为 gas fee 支付费用。波卡的代币 DOT,则有多方面的用途,如平行链质押 DOT 竞选卡槽使用权,节点质押 DOT 成为中继链验证者并获取一定收益,在决定是否构建某条新的平行链时,还有治理投票权,这些用途使得,波卡平行链生态越繁荣,DOT 需求越大。

反观 MASS 平台,不论是在开发者工具上,还是在生态激励上,模式都还未形成。它目前所处的时期,更像以太坊第一阶段。希望 MASS 开发社区和生态社区共同努力,早日探索出一条可行的道路。

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