Cartesi 侧链尝试通过数据本地化解决区块链可扩展性问题。

原文标题:《Cartesi 网络与 CTSI》(Cartesi Network and CTSI)
撰文:Augusto Teixeira
翻译:傅理

随着区块链项目的逐渐成熟,以及我们对技术本质的理解逐渐加深,对区块链被大规模应用的关键问题也越来越清晰的呈现出来:

  • 便利性–开发和使用区块链应用程序仍然是一项艰巨的任务,涉及到非常困难的学习曲线,因此大大降低了对该技术的普遍兴趣,知难而退。
  • 可扩展性—区块链需要具有能与中心化技术相抗衡的性能表现。

Cartesi 是同时瞄准以上两个问题的项目,一种具有可扩展性且可直接利用成熟技术的基础架构。

在我们的 关于 Linux 和区块链 的文章中,我们详细阐述了 Cartesi 如何使得区块链基础架构与软件开发的行业传统标准兼容,将有经验的开发人员吸纳进入去中心化世界,而无需重新学习一种特异的编程语言。

下面让我们解释我们如何解决第二个问题,即区块链的可扩展性问题。

可扩展性

以任何大型的中心化应用程序为例,例如 Uber,Tweeter,Spotify 或 Fortnite。它们都包含大量强大的服务器,每分钟接收数百万条消息,并存储 / 处理数百 TB 的数据。同时,Augur,Decentraland 或 Cryptokitties 等去中心化解决方案仅限于频率极低的昂贵交易,处理能力有限且存储量能力缩减。毫无疑问,区块链技术不能与中心化应用开发者在公平的基础上竞争。

为了理解我们所提出的解决方案,我们首先要将问题分解为更小的几个子问题以便于理解,实际上,可扩展性由多个部分共同定义:

  • 计算-程序的逻辑有多复杂?类似于服务器的 CPU 计算能力。
  • 交易-我们每单位时间可以向系统发送并确认多少条消息?类似于网络的带宽。
  • 存储-我们可以在服务器中存储多少 TB 的数据?

从当前数据来看,区块链努力想跟上中心化服务器的步伐。解决这一问题的一个很好的指导方针是「一百万法则」。从本质上讲,与中心化的相比,区块链在上述每一项中都具有一百万倍的劣势。这在竞争激烈的环境中显然是不可持续的,在这种环境中,每一个小小的改进 / 改动都可能会使得项目在成功与失败之间左右摇摆。

尽管通常将上述三个问题视为一个问题,但在「可扩展性」这个大命题下,每个子问题都需要专属的技术解决方案。要理解这一点,请回想一下上世纪末在中心化世界中如何解决这些问题的:频率更高的 CPU,波特率更高的 Modem,更大容量磁盘。在区块链世界中,并不存在什么本质区别:但我们需要区分对待这些问题,因为它们之间的性质不尽相同。

我们已经解决了区块链的计算限制,这点在我们关于 Linux 和区块链的文章中有详细阐释,并简要概述了如何使一些优美的理论计算机科学发挥作用并为区块链提供类似于超级计算机的功能。借助 Cartesi Core,DApp 不再以比中心化解决方案慢一百万倍的速度运行,现在可以以闪电般的速度运行,同时保留区块链的所有安全性和去中心化保证。我们的计算解决方案已经在我们的公共 Github 库上开放给开发者,并且我们已经展示了如何通过在以太坊上开发完全去中心化和计算密集型游戏来在实践中使用它。

解决了区块链在计算方面的局限性之后,我们的下一步就是释放其在交易方面的力量。这将在我们即将进行的项目:Cartesi 侧链中完成,我们将在本文的其余部分中进行描述。

Cartesi 侧链

研究者和企业都非常关注在分布式账本中提升交易数量的问题。现在,我们对每种解决方案所提供的利弊以及哪些技术会损害去中心化特性以换取效率有了更深的了解。

从所有提出的替代方案中,我们认为数据本地化是解决此问题的最有希望且最不妥协的解决方案。例如,以太坊区块链通过分片的努力就尝试了这种方法。但是,我们认为,一种更具针对性的方法应该能够为我们提供更好的性能,以及提供仅使用以太坊分片不能满足的其他保证。这就是为什么我们将开发 Cartesi 侧链的原因。

我们很快将发布白皮书,详细说明 Cartesi 侧链的工作方式。现在,让我们描述它的主要需求,以及在哪些方面可以灵活设计以更进一步的扩展性能:

  • 强有力-正如每个人都期望其互联网具有优质的带宽一样,如果我们希望看到中心化服务的可行替代方案,则我们需要每秒大量的事务处理能力;
  • 仅数据-由于 Cartsi 核心解决了区块链上的计算可扩展性问题,因此我们现在可以专注于数据可用性问题。一旦所有兴趣方都可以任意使用交易数据,则基本上可以接近零成本的进行相关数据处理;
  • 本地化-就像以太坊的分片命题一样,我们也相信并非所有人都需要在网络上存储和传输所有交易。但是,我们的本地化解决方案是具有灵活性的,由用户决定,而非固化在协议中;
  • 具有成本效益-交易成本不会妨碍去中心化应用程序的使用。通过将几种技术结合在一起,我们希望将交易价格降低到不再阻碍应用的程度。
  • 权益证明—我们不能依靠工作量证明 (PoW) 来保证交易解决方案的安全性,因为这带来了有关其可持续性和安全性的重大考量。反之,我们将采用并实现权益证明共识算法;
  • 垃圾收集-我们不需要使所有处理过的交易永远保持可用状态。这将极大地限制系统,且不会带来任何实际好处。但是请注意,当我们清理旧数据并使其不可用时,存在一个大问题:新用户加入网络变得更加困难,因为他们无法从创世块开始重建历史记录。我们的数据可用性协议解决方案能缓解此问题,我们将在后续的文章中进行介绍;
  • 嵌入式— Cartesi 链不需要自己成为一条区块链,这避免了所有区块链设计上的复杂性。Cartesi 本质上是二层解决方案,因此,它依赖于底层的区块链来使用其协议。这使得解决某些复杂的问题变得异常容易,例如包的排序,定时攻击,随机化,选举等。

这些是我们用于设计和构建 Cartesi 侧链的指导性原则。其权益证明算法将基于 Cartesi 代币(CTSI)运行,从而为系统提供必须的安全性和去中心化保证。

不久,我们将发布一篇文章,解释如何在协议中实现较高的质押率,同时又保证整个系统的通货膨胀率受到限制。敬请期待!

Cartesi 代币

描述了 Cartesi 侧链的主要设计原理和特性之后,我们现在转向其主要成分:Cartesi 代币。

我们目前正在开发在以太坊之上运行并由节点运营商网络维护的权益证明区块链。Cartesi 代币对于该系统的正常运转至关重要,因为它提供:

  • 权益 : 由于将根据其在经济系统中所占的比例来选择由谁产出下一个区块,因此需要一种查询和锁定系统中每个人的余额的方法。
  • 选举区块生产者 : 将按照其代币余额的比例选择矿工提交区块,以使得该网络由利益相关方构成的社区运营。
  • 罚没 : 通过锁定并可能大幅削减不诚实参与者的代币来消除不良行为。
  • 交易费用 : 尽管我们将侧链设计成比基础主链便宜几个数量级,但用户或 DApp 开发人员仍然需要为他们的交易进行费用支付,以使他人处理,传输和临时存储数据。这些费用将使用 Cartesi 代币支付给节点运营者。
  • 挑战计算 : Cartesi 代币对于挑战发布在区块链上的计算结果也很重要。这将用于退出机制,以确保 DApp 的正确执行并阻止不良行为发生。

Cartesi 代币的所有这些方面即将在我们发表的有关 Cartesi 侧链和 Cartesi 汇总的文章中进一步阐述。

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