跨鏈平臺的可擴展性:從波卡到 MASS

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以下內容轉自區塊播客

隨着區塊鏈的發展,人們的注意力從最初的共識,轉移到以 Ethereum(以太坊) 爲代表的計算,再到以 Filecoin 爲代表的存儲,以及以 Polkadot 爲代表的可擴展的跨鏈平臺,人們對區塊鏈的期望越來越高,僅僅能發行一種加密貨幣已經遠遠不能滿足需求。一個好的區塊鏈平臺,既要滿足擴容性,又要滿足生態兼容性。

MASS 就誕生於這樣一個時期。

在很多人的印象中,MASS 是一個新的 PoC 共識算法下的區塊鏈——這一認知更符合當前對 MASSNet 這條公鏈的定義,事實上 MASSNet 只是 MASS 生態的起點。MASS 從共享共識網絡的角度提供了一個天然的跨鏈平臺,這個平臺具有可擴展性,高效的同步跨鏈通信的能力,以及錨定實物資產的高度網絡安全性。

本文是該系列的第一篇文章,嘗試解讀 MASS 系統的可擴展性。

PoW 和 PoS 共識算法的侷限性

在傳統的共識算法中,一個節點同一時間,只能爲一條區塊鏈提供共識。比如同樣使用 SHA-256 協議的鏈——BTC、BCH 和 BSV,礦工可以將算力在三條鏈之間做切換,但無法做到,同時爲多條鏈提供算力。這種方式導致算力不可複用,使用效率不高。

此外,傳統的區塊鏈網絡中,每一個節點都要處理全網所有事物,包括交易驗證、計算、存儲,這導致全網性能難以提高。以太坊 2.0 計劃通過分片提高網絡的處理能力,其核心理念是每一筆交易只讓一小部分節點看到和處理,所有的節點可以同時平行處理更多的交易。波卡(Polkadot)平臺上的平行鏈,和以太坊中的 Shard (分片) 類似,平行鏈的共識交由波卡網絡中的部分驗證節點完成。

MASS 容量共識算法的可擴展性

MASS 共識引擎由 MASS 共識協議封裝而成,開發者通過調用 MASS 共識引擎的接口即可構建自己的區塊鏈,所有基於此構建的區塊鏈,可共享同一個節點網絡提供的共識。

在 MASS 架構中,這些區塊鏈被稱爲平行鏈。相比波卡,MASS 的平行鏈獨立性更強,各平行鏈可以有自己的出塊規則,和主鏈選擇策略。

在 MASS 共識引擎上,前面提到的「算力不可複用」、「共識算法本身沒有可擴展性」這兩個問題都能輕易解決。

算力複用 一機多挖

MASS 算法的礦工可以同時運行多條鏈的挖礦軟件,基於同樣的硬盤容量,爲多條鏈提供共識。MASS 共識的過程中,就是礦工在容量空間中查找最優證明的過程,由於查詢過程非常快,只要鏈的出塊週期不同,礦工就可以同時給他們提供共識。

以 MASSNet 爲例,它的出塊週期爲 45 秒,如果有另一條基於 MASS 共識的鏈出塊週期爲 30 秒。礦工則可以分別爲兩條鏈提供共識,互不影響。

算力複用可以提高資源的利用效率,促進創新,這一思想其實在以太坊系統就有所體現。當時主流的 PoW 共識算法下,一個節點網絡只能維護一條鏈。而在以太坊上,通過發佈智能合約,就能產生一個 ERC 20 Token,它的賬本由以太坊節點網絡維護。節點在維護 ERC 20 Token 賬本時,需要運行智能合約,並因此向交易發起方以 ETH 形式收取一定費用,ETH 的價格反應了生態應用的繁榮度。

這一經濟模型所迸發出的創新力量是巨大的,2017 年的 IC0 一度有取代 VC 的架勢。儘管當時泡沫的成分居多,仍然可以看到,算力複用帶來的創新推動力。

MASS 的平行鏈可以和以太坊上的智能合約一樣,共享節點網絡的共識。不僅如此,MASS 平行鏈本身是一條鏈,而不僅僅是一個 ERC 20 賬本,比如它可以有自己的賬戶系統,自由選擇使用比特幣那樣的 UTXO 模型,或是以太坊那樣的賬戶模型,僅這一點就是 ERC 20 賬本做不到的。

MASS 的算力複用,相比以太坊上的智能合約,更爲自由。可以想象,如果 MASS 找到如同 IC0 那樣的殺手級應用,將會多麼令人激動。

無限支持平行鏈發行

理論上說,MASS 共識下,同一個礦工可以爲上千條鏈提供共識。但隨着 MASS 引入計算、存儲功能,礦工的工作內容將不僅僅限於驗證交易,礦工可以根據自己的硬件條件以及挖礦策略,有選擇的爲部分平行鏈提供共識。整個節點網絡可以自由組合,爲平行鏈提供共識,這將進一步提高整個節點網絡的性能。

這種解決方案,有兩大優勢:

第一,不需要考慮節點的隨機性問題;

第二,每條鏈的礦工由相對固定的礦工羣體維護,獨立性更強。

對比波卡的平行鏈共識過程:

中繼鏈上的驗證者被隨機分配到附加的平行鏈上,負責檢查交易,這些交易會被登記在中繼鏈區塊鏈上。每條平行鏈至少需要 5 個驗證器,目前大約有 200 個驗證器。1000 個驗證者是 Polkadot 網絡終極目標,這意味着 Polkadot 網絡可以支持大約 200 個平行鏈,之後纔會看到網絡速度和效率下降。

波卡上的平行鏈,並非完全開放的。爲了獲得中繼鏈的共識,平行鏈發起人需要通過抵押波卡的代幣 DOT,競爭有限的中繼鏈區塊上的卡槽資源。平行鏈生態所有的共識都依賴於中繼鏈,並且有明顯的天花板(如上所述,200 條平行鏈後,性能下降)。

而 MASS 生態中完全不存在這樣的問題。我們可以進行這樣的合理推演:

初期 MASS 礦工可以支持的鏈的數量非常多,因此可以無條件爲平行鏈提供共識,這也意味着發行平行鏈的門檻足夠低。

礦工有自主選擇權:隨着 fork 的價值逐步消失(比如已經有了 MASSNet,就不需要 MASSNet2),需要礦工做的工作變得更多、更復雜,如計算、存儲。導致礦工多維護一條鏈的邊際成本提高,因此礦工會選擇性的維護某一些平行鏈。反過來只有那些有創新性、有獨特價值、能給礦工帶來收益的鏈才能獲得共識支持。

從這裏開始,礦工在生態中發揮的作用越來越大,而且是真正自由地用腳投票。而不是 PoS 中,通過所謂的治理,被代表、被支配、被決定。

小結

從算力複用,自主無限分片兩個角度的對比,可以看出 MASS 的解決方案非常優雅,共識本身就具有可擴展性,這是其他共識算法無法具備的屬性。

以太坊解決了算力複用,卻丟失了鏈的獨立性,波卡用平行鏈解決了分片擴容和鏈的獨立性,但不得不用隨機挑選驗證節點的方式爲平行鏈提供共識,此外平行鏈的數量還有上限。

而 MASS 平臺即保持了鏈的獨立性,又把維護平行鏈的權力交給了礦工自己,而且並沒有用高深的技術解決方案,一切都源於容量共識本身的獨特性和優勢。簡單、自由是事物發展的兩大法寶,MASS 都具備了。

離打造 PoC 應用生態還有多遠

我們通過和以太坊、和波卡的對比,強調了 MASS 生態的獨特性和優勢。然而必須承認的是,MASS 還處於發展早期。

以太坊經過 5 年的發展,其底層協議和上層應用的建設,已經初具規模,是所有公鏈中生態最繁榮的平臺。創業者的想法可以在平臺上實現,開發者需要的工具、接口基本能得到滿足。

波卡儘管主網剛剛上線不久,但生態已經呈現欣欣向榮的態勢,它提供的 Substrate 框架能方便開發者快速構建起一個平行鏈。

從經濟模型角度來看,以太坊和波卡都有相應的生態激勵經濟模型。以太坊定位於世界計算機,當越來越多的應用需要使用這臺「世界計算機」時,就需要越來越多的 ETH 作爲 gas fee 支付費用。波卡的代幣 DOT,則有多方面的用途,如平行鏈質押 DOT 競選卡槽使用權,節點質押 DOT 成爲中繼鏈驗證者並獲取一定收益,在決定是否構建某條新的平行鏈時,還有治理投票權,這些用途使得,波卡平行鏈生態越繁榮,DOT 需求越大。

反觀 MASS 平臺,不論是在開發者工具上,還是在生態激勵上,模式都還未形成。它目前所處的時期,更像以太坊第一階段。希望 MASS 開發社區和生態社區共同努力,早日探索出一條可行的道路。

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