Cartesi 側鏈嘗試通過數據本地化解決區塊鏈可擴展性問題。

原文標題:《Cartesi 網絡與 CTSI》(Cartesi Network and CTSI)
撰文:Augusto Teixeira
翻譯:傅理

隨着區塊鏈項目的逐漸成熟,以及我們對技術本質的理解逐漸加深,對區塊鏈被大規模應用的關鍵問題也越來越清晰的呈現出來:

  • 便利性–開發和使用區塊鏈應用程序仍然是一項艱鉅的任務,涉及到非常困難的學習曲線,因此大大降低了對該技術的普遍興趣,知難而退。
  • 可擴展性—區塊鏈需要具有能與中心化技術相抗衡的性能表現。

Cartesi 是同時瞄準以上兩個問題的項目,一種具有可擴展性且可直接利用成熟技術的基礎架構。

在我們的 關於 Linux 和區塊鏈 的文章中,我們詳細闡述了 Cartesi 如何使得區塊鏈基礎架構與軟件開發的行業傳統標準兼容,將有經驗的開發人員吸納進入去中心化世界,而無需重新學習一種特異的編程語言。

下面讓我們解釋我們如何解決第二個問題,即區塊鏈的可擴展性問題。

可擴展性

以任何大型的中心化應用程序爲例,例如 Uber,Tweeter,Spotify 或 Fortnite。它們都包含大量強大的服務器,每分鐘接收數百萬條消息,並存儲 / 處理數百 TB 的數據。同時,Augur,Decentraland 或 Cryptokitties 等去中心化解決方案僅限於頻率極低的昂貴交易,處理能力有限且存儲量能力縮減。毫無疑問,區塊鏈技術不能與中心化應用開發者在公平的基礎上競爭。

爲了理解我們所提出的解決方案,我們首先要將問題分解爲更小的幾個子問題以便於理解,實際上,可擴展性由多個部分共同定義:

  • 計算-程序的邏輯有多複雜?類似於服務器的 CPU 計算能力。
  • 交易-我們每單位時間可以向系統發送並確認多少條消息?類似於網絡的帶寬。
  • 存儲-我們可以在服務器中存儲多少 TB 的數據?

從當前數據來看,區塊鏈努力想跟上中心化服務器的步伐。解決這一問題的一個很好的指導方針是「一百萬法則」。從本質上講,與中心化的相比,區塊鏈在上述每一項中都具有一百萬倍的劣勢。這在競爭激烈的環境中顯然是不可持續的,在這種環境中,每一個小小的改進 / 改動都可能會使得項目在成功與失敗之間左右搖擺。

儘管通常將上述三個問題視爲一個問題,但在「可擴展性」這個大命題下,每個子問題都需要專屬的技術解決方案。要理解這一點,請回想一下上世紀末在中心化世界中如何解決這些問題的:頻率更高的 CPU,波特率更高的 Modem,更大容量磁盤。在區塊鏈世界中,並不存在什麼本質區別:但我們需要區分對待這些問題,因爲它們之間的性質不盡相同。

我們已經解決了區塊鏈的計算限制,這點在我們關於 Linux 和區塊鏈的文章中有詳細闡釋,並簡要概述瞭如何使一些優美的理論計算機科學發揮作用併爲區塊鏈提供類似於超級計算機的功能。藉助 Cartesi Core,DApp 不再以比中心化解決方案慢一百萬倍的速度運行,現在可以以閃電般的速度運行,同時保留區塊鏈的所有安全性和去中心化保證。我們的計算解決方案已經在我們的公共 Github 庫上開放給開發者,並且我們已經展示瞭如何通過在以太坊上開發完全去中心化和計算密集型遊戲來在實踐中使用它。

解決了區塊鏈在計算方面的侷限性之後,我們的下一步就是釋放其在交易方面的力量。這將在我們即將進行的項目:Cartesi 側鏈中完成,我們將在本文的其餘部分中進行描述。

Cartesi 側鏈

研究者和企業都非常關注在分佈式賬本中提升交易數量的問題。現在,我們對每種解決方案所提供的利弊以及哪些技術會損害去中心化特性以換取效率有了更深的瞭解。

從所有提出的替代方案中,我們認爲數據本地化是解決此問題的最有希望且最不妥協的解決方案。例如,以太坊區塊鏈通過分片的努力就嘗試了這種方法。但是,我們認爲,一種更具針對性的方法應該能夠爲我們提供更好的性能,以及提供僅使用以太坊分片不能滿足的其他保證。這就是爲什麼我們將開發 Cartesi 側鏈的原因。

我們很快將發佈白皮書,詳細說明 Cartesi 側鏈的工作方式。現在,讓我們描述它的主要需求,以及在哪些方面可以靈活設計以更進一步的擴展性能:

  • 強有力-正如每個人都期望其互聯網具有優質的帶寬一樣,如果我們希望看到中心化服務的可行替代方案,則我們需要每秒大量的事務處理能力;
  • 僅數據-由於 Cartsi 核心解決了區塊鏈上的計算可擴展性問題,因此我們現在可以專注於數據可用性問題。一旦所有興趣方都可以任意使用交易數據,則基本上可以接近零成本的進行相關數據處理;
  • 本地化-就像以太坊的分片命題一樣,我們也相信並非所有人都需要在網絡上存儲和傳輸所有交易。但是,我們的本地化解決方案是具有靈活性的,由用戶決定,而非固化在協議中;
  • 具有成本效益-交易成本不會妨礙去中心化應用程序的使用。通過將幾種技術結合在一起,我們希望將交易價格降低到不再阻礙應用的程度。
  • 權益證明—我們不能依靠工作量證明 (PoW) 來保證交易解決方案的安全性,因爲這帶來了有關其可持續性和安全性的重大考量。反之,我們將採用並實現權益證明共識算法;
  • 垃圾收集-我們不需要使所有處理過的交易永遠保持可用狀態。這將極大地限制系統,且不會帶來任何實際好處。但是請注意,當我們清理舊數據並使其不可用時,存在一個大問題:新用戶加入網絡變得更加困難,因爲他們無法從創世塊開始重建歷史記錄。我們的數據可用性協議解決方案能緩解此問題,我們將在後續的文章中進行介紹;
  • 嵌入式— Cartesi 鏈不需要自己成爲一條區塊鏈,這避免了所有區塊鏈設計上的複雜性。Cartesi 本質上是二層解決方案,因此,它依賴於底層的區塊鏈來使用其協議。這使得解決某些複雜的問題變得異常容易,例如包的排序,定時攻擊,隨機化,選舉等。

這些是我們用於設計和構建 Cartesi 側鏈的指導性原則。其權益證明算法將基於 Cartesi 代幣(CTSI)運行,從而爲系統提供必須的安全性和去中心化保證。

不久,我們將發佈一篇文章,解釋如何在協議中實現較高的質押率,同時又保證整個系統的通貨膨脹率受到限制。敬請期待!

Cartesi 代幣

描述了 Cartesi 側鏈的主要設計原理和特性之後,我們現在轉向其主要成分:Cartesi 代幣。

我們目前正在開發在以太坊之上運行並由節點運營商網絡維護的權益證明區塊鏈。Cartesi 代幣對於該系統的正常運轉至關重要,因爲它提供:

  • 權益 : 由於將根據其在經濟系統中所佔的比例來選擇由誰產出下一個區塊,因此需要一種查詢和鎖定系統中每個人的餘額的方法。
  • 選舉區塊生產者 : 將按照其代幣餘額的比例選擇礦工提交區塊,以使得該網絡由利益相關方構成的社區運營。
  • 罰沒 : 通過鎖定並可能大幅削減不誠實參與者的代幣來消除不良行爲。
  • 交易費用 : 儘管我們將側鏈設計成比基礎主鏈便宜幾個數量級,但用戶或 DApp 開發人員仍然需要爲他們的交易進行費用支付,以使他人處理,傳輸和臨時存儲數據。這些費用將使用 Cartesi 代幣支付給節點運營者。
  • 挑戰計算 : Cartesi 代幣對於挑戰發佈在區塊鏈上的計算結果也很重要。這將用於退出機制,以確保 DApp 的正確執行並阻止不良行爲發生。

Cartesi 代幣的所有這些方面即將在我們發表的有關 Cartesi 側鏈和 Cartesi 彙總的文章中進一步闡述。

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