縱觀 2020 區塊鏈行業最重要的事件,除 BTC 減半之外,莫過於底層 Layer1 今年的重大突破:ETH 升級 2.0,Polkadot、NEAR 等上主網。受制於當下 Layer1 較差的性能和高昂的成本,2017-2018 年募資的很多項目都無法落地,更不提實現商業閉環;基礎設施使用門檻太高、體驗太差,導致區塊鏈應用將大部分真實用戶拒之門外門。可以說,底層 Layer1 的性能問題是導致行業兩年低迷的重要原因。 隨着 Layer1 中實力最強的項目紛紛上線主網,抑或做出重大更新,或許會給整個區塊鏈行業帶來轉機。

區塊鏈投資基金 D1 Ventures 據設計架構,將底層公有鏈 Layer1 分爲兩類:「DApp 鏈」和 「跨鏈平臺」 。兩種類別沒有絕對的優劣之分,適合不同的場景。

「DApp 鏈」的代表是 ETH2.0 和 NEAR,其願景是讓所有 DApp 建立在一條通用的 Layer1 上,共享該底層鏈的安全和性能,DApp 沒有自己獨立的鏈,從而不用考慮鏈的安全和治理。 而「跨鏈平臺」是指加入到該跨鏈平臺中的每個 DApp 都擁有一條自己的鏈,DApp 負責自己鏈的安全和治理,衆多鏈通過平臺提供的樞紐進行跨鏈通信,該類別的頭部項目包括 Polkadot、Cosmos 等。

D1 Ventures 剛發佈的這份關於 NEAR 的深度報告,鏈聞爲你劃出了值得一看的精華內容,並獨家發佈中文版本。D1 Ventures 認爲 :NEAR 是「DApp 鏈」方向最有競爭力的選手之一,其後發優勢明顯,擁有比 ETH2.0 更優的分片方案,以及世界頂級的工程能力;但劣勢在於一直以來的社區支持不足。

近期 NEAR 活躍度顯着提升,應衆多業內人士問詢,鏈聞特將內部報告整理成文進行分享,旨在分享 D1 Ventures 對於 Layer1 長期以來的研究和認知,以及對於黑馬項目 NEAR 的判斷。此報告不作爲任何投資建議。

撰文:D1 Ventures,專注於原生區塊鏈領域的風險投資機構,通過提供全球化的市場洞察、構建跨市場的流動性、提供戰略諮詢和 Meme 傳播策略,支持加密經濟的未來發展。重點投資的項目包括 NEAR、Polkadot、Ethereum、Handshake 以及生態上的原生場景應用等。

鏈聞獲得授權發佈該報告中文精華版本。

如何「啃」區塊鏈最硬核的難題?

面對解決 區塊鏈最硬核難題 ,我們橫向對比了 Cosmos、Polkadot、以太坊 2.0 與 NEAR 在解決數據可獲得性、最終性與跨分片通信的思路與方式。

深度解析明星公鏈 NEAR:以太坊殺手?還是泯然衆人?

數據可獲得性

Cosmos 除了負責達成共識和確保網絡安全外,各鏈還負責 存儲各自的數據 。如果一條鏈重組,它與其他節點的重新同步可能會遇到問題。

Polkadot 的分片或並行鏈,擁有負責存儲每條並行鏈交易數據的 校對者 (collators) 。漁民 (Fishermen) 負責搜尋一個交易中丟失的數據,具體方式是通過追溯歷史和編纂來自校對者的數據,當出現問題時會提交一個欺詐證明。

以太坊 2.0 使用一種 Reed-Solomon 擦除編碼的設計,將一小片數據擴展爲一個更長的「 擴展片 」;區塊需要提交給該擴展數據的根,然後輕客戶端以概率方式去檢查,擴展數據的大部分是否可在該網絡上獲得。

在 NEAR 協議中, 組塊 (chunk) 生產者爲每個組塊創建一個 擦除碼 ,將該碼的一小片發送給驗證人,再創建一個 Merkle 樹。該 Merkle 樹的各樹葉,會作爲 onepart 消息發送給驗證人。一旦收到所有信息,區塊生產者會拿取數據的其餘部分,重建該區塊。

最終性

Cosmos 的拜占庭容錯 Tendermint 共識爲每個區塊提供了即時的最終性 (finality) ,可容忍多達 1/3 的惡意節點 。在出現網絡分裂的情況下,Cosmos 沒有辦法復原,因爲區塊生產者不知道應該在哪條鏈上繼續構建區塊。

Polkadot 擁有一種混合共識模型,即 GRANDPA ,通過一個鏈增長系統和一個最終性小工具,它將區塊生產與達成最終性兩者分開。這種分拆使得在出現惡意交易時能 實現回滾

以太坊 2.0 的初始設計依賴於 Casper FFG ,將之作爲一種最終性的工具,並使用工作量證明 (PoW) 鏈進行區塊生產。此後,Casper CBC 將引領向權益證明 (PoS) 的全面過渡。Casper CBC 使用區塊接收到的最後消息的一個權重來替代分叉選擇規則。

NEAR uNightshade 共識採用 Doomslug 和一個最終性工具,在一輪通信後提供可行的最終性,在第二輪通信後提供完整的拜占庭容錯最終性。與 Tendermint 或 Libra 的 Hotstuff 機制相比,其時延並未改善,但 吞吐量翻倍

跨分片通信

Cosmos 所有跨鏈通信都通過 IBC 協議。比特幣和以太坊之類的概率鏈,無法直接進行交互,而必須通過「 錨定區域 」進行交互。跨鏈構建原生應用不是其設計目標。

Polkadot 用戶可以將一個跨並行鏈的交易提交給一個校對者,後者在出口處生成一個區塊,從 中繼鏈 獲得一個最終性收據, 並將其呈現給另一條並行鏈。需要爲這些交易建立一些標準通信協議。

以太坊 2.0 還依靠 跨分片的交易收據 來防止跨分片的原子性故障。其通信協議依賴於一種「朋友的朋友」模式,即驗證人可以通過相關聯的分片來路由其消息。由 Vlad Zamfir 領導的這項研究仍處於理論階段。

NEAR 動態調整 分片間的網絡資源的平衡, 隨機指派驗證人負責不同的分片。它採用和以太坊、波卡 Polkadot 類似的收據交易結構,但將分片整合成組塊 (chunk) ,後者再被編寫進單條區塊鏈,使得跨分片交易的成本降低。

對去中心化協議而言,以太坊 2.0 是一次有風險的升級

以太坊 1.0 已經是最大、最活躍的區塊鏈生態系統之一,但其技術已經過時。以太坊 2.0 宣稱將爲以太坊提供互聯網規模的技術基礎,但要構建一條新的區塊鏈已經很難,更別提要升級一條已擁有 成千上萬的用戶 和各種智能合約的區塊鏈。隨着以太坊 2.0 的浮出水面,存在以下一些擔憂:

以太坊 2.0 更看重去中心化和可擴展性,而不是生態系統的可持續性

從 PoW 共識轉爲 PoS 共識,似乎是圍繞以太坊 2.0 的主要話題,但全新的分片設計才能將以太坊擴容爲互聯網級別的基礎層區塊鏈。以太坊 2.0 的研發尚未將重心放在爲第三方開發者和項目而服務的 生態系統的優化 上。

以太坊 2.0 的設計受到 ETH 1.x 的掣肘

儘管以太坊 2.0 集中了該領域最優秀的一些開發者,但其中很多人只是專注於將以太坊從 1.x 過渡到 ETH2.0。而其他新的區塊鏈則沒有歷史轉換成本或技術欠債。圍繞 ETH1 的規範,尤其是圍繞狀態的零成本和各類 ERC20 代幣,已經 限制了研究者的選擇 。以太坊 2.0 還繼承了 ETH 1.x 麻煩的費用市場。而且,對於現有的 ETH 1.x 智能合約而言,轉換至以太坊 2.0 可能需要重寫合約。

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以太坊 2.0 將狀態成本推至應用層

作爲第一代區塊鏈,ETH 1.x 上的狀態不收費,這也使其變得臃腫。在以太坊 2.0 中,每個分片圍繞一個 Merkle 狀態樹形成共識 (在它們就分片交易達成一致之後) 。本質上說,核心協議中完全刪除了存儲和存儲費用。提交的交易必須包括見證 (witnesses) ,後者是完成交易所需的所有狀態的歷史。以太坊 2.0 目前的設想是, 鏈下中繼者 將會存儲狀態,並因爲向用戶提供見證而獲得報酬。在以太坊 2.0 中,有一個複雜的、鏈下的、未經測試的模型,來協商在中繼者和提議者之間提供狀態的具體費用。

存儲和恢復狀態將妨礙以太坊上的第三方開發

以太坊關於普通人利用筆記本電腦即可成爲驗證人的構想,將狀態存儲的責任推給了 DApp 開發者 、用戶或一個獨立的中繼市場。ETH 1.x 的開發者資源已被 Gas 優化策略所統治,與此類似,在以太坊 2.0 上構建項目也可能意味着需要優化狀態恢復策略。以太坊的無狀態客戶端對小驗證人而言是好事,但對 DApp 開發者而言,則意味着複雜性的增加。

跨分片通信會影響可組合性

以太坊 2.0 中的靜態分片爲 DApp 帶來了 不平等的經濟格局 。容納熱門智能合約的分片將變得擁擠不堪,爲了控制交易時間和成本,各個 DApp 將聚集在一起。例如,容納 MakerDAO 的分片將服務於在該分片上構建的 DeFi DApp,DApp 領域的新軍將面臨不平等的經濟格局。

以太坊的通脹政策不確定

以太坊缺乏連貫的貨幣政策,隨着網絡轉向 PoS, 質押和通脹回報 將成爲一個爭議不斷的治理話題。

頭號公鏈 DApp 開發生態光譜

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跨鏈平臺:Universe of Chains

  • 要求配置與定製
  • 擁有安全性、加密經濟學和治理
  • 對於特別用例和傳統企業有用
  • 近似於構建預置硬件

DApp 鏈:World of DApps

  • 對開發者而言的標準化環境
  • 配置、現有安全性、治理和加密經濟都較低檔
  • 開發者可以利用許多工具和其它 DApp 提供的基礎設施而構建產品
  • 近似於雲端部署

NEAR 協議的擴容技術和可持續生態設計能爲 DApp 經濟賦能

最近幾年密碼學和區塊鏈研究都取得了豐碩的成果。尤其是權益證明和分片區塊鏈。兩種設計都經過了嚴格的理論和實際開發。在這種背景下,NEAR 團隊推出了 Nightshade 共識設計 。它具有新穎的跨分片通信方法,可以實現互聯網級別的規模、可組合性、可預計的 Gas 價格以及經濟上高效的跨分片交易。

NEAR 的 Nightshade 共識假定,某個交易會牽扯多個分片,不會對跨分片交易進行差異定價。相反,如果某些分片的使用量和大小超過其他分片,它將 重新分片 或重新平衡該網絡。

和任何區塊鏈一樣, 狀態 是 NEAR 最具價值的長期資源。爲狀態存儲付費,對於確保任何一個區塊鏈的安全,都是至關重要的。NEAR 協議沒有將這筆費用轉嫁給開發人員和用戶,而是爲 鏈上存儲 提供激勵,爲開發人員提供了一個更易於部署的環境。

NEAR 的分片設計像單條區塊鏈一樣運作

與以太坊不同, NEAR 協議是 單條區塊鏈 ,而各個分片植根於其上。像傳統的區塊鏈一樣,每個區塊都包含所有分片的所有交易,但是此數據並不存在於單個物理區塊中;因此,每個節點不用存儲所有數據。相反,驗證人僅存儲其特定分片的交易,而且該區塊中所有交易的列表是物理的存儲在該網絡的各驗證人的「 chunk 」中。這一模式可以在不犧牲高吞吐量的同時,確保 NEAR 不會在跨分片交易中出現雙花。「chunk」設計和 資源的不斷重新分配 ,使 NEAR 可以實現更高效的跨分片通信。

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NEAR 中的驗證人角色

NEAR 是一種 PoS 區塊鏈 。每個節點都需要質押 NEAR 代幣,才能參與網絡的獎勵過程。該網絡每個 epoch 時間跨度爲數天,在每個 epoch 中 NEAR 隨機指派節點扮演以下角色:

  • 區塊生產者 :下載被指定分片在前一個 epoch 結束時的所有狀態,負責收集所指定分片的交易,並將這些變化寫入狀態中。
  • Chunk 生產者 :所有 chunk 生產者都是區塊生產者,但區塊生產者不一定要存儲狀態或交易數據 (只改變狀態) 。Chunk 生產者存儲其指定分片在整個 epoch 中所有的交易列表。
  • 分片驗證人 :負責驗證某個特定分片的所有交易,併發布該分片狀態的 Merkle 根。每個 epoch 之間驗證人實現輪換和再平衡,以確保網絡資源的平均分配。

NEAR 協議對所有分片一視同仁,可實現快速而高效的跨片通信

跨鏈通信

交易信息必須快速發送到所有 必要的節點 ,而且還必須確保不會發生惡意交易或雙花交易。對於 NEAR 上的一個跨分片交易,上一個區塊處理完之後,會生成一個帶有需要與之交互的各分片的收據。在下一個區塊中,chunk 生產者收集其負責的分片中的常規交易以及跨分片交易的交易收據。

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爭議與挑戰

鑑於 NEAR 協議中的狀態未集中存儲,該協議包括一個健壯的質詢系統以確保有效性。該網絡中任何維護一個分片狀態的參與者,都可以通過簡單地提交無效 chunk 的證明來挑戰某一 chunk 的有效性。一旦出現某個無效交易, 該 chunk 將回滾 ,並且包含該 chunk 的任何區塊都被視爲無效。

NEAR 的加密經濟爲第三方開發者創建了一個可持續生態系統

費用

計算和帶寬

採用一個常數關係,將 CPU 指令和帶寬字節結合成一個 交易費用 。其定義如下:

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NEAR 在網絡中實現分片之間資源的動態再平衡,使得各分片能保持 穩定的費用結構 。重要的是,NEAR 努力確保一個 可預測的 Gas 價格 ,而不是低廉的 Gas 價格。如果前一個區塊使用的 Gas 限額超過一半,那麼 Gas 價格將小幅上漲。否則, Gas 價格將下降。一個區塊一個區塊的調整,使 Gas 費用市場保持平穩。

存儲

區塊鏈存儲的成本高昂,比特幣和以太坊都未能對此合理定價。 狀態需要持續的存儲 ,但費用只是爲一次交易而收取。

在 NEAR 協議中,用戶可以質押 NEAR 代幣來 租賃一部分狀態 。比如 10 MB 的狀態存儲 , 需要 1,049 NEAR 代幣。一個智能合約或用戶需要保持最低的質疑額門檻才能維持一個狀態。

除了質押給驗證人的 NEAR 代幣,這一模式還會造成 NEAR 代幣的一些沉積。另外,這一結構爲那些通過質押 NEAR 代幣發行自己的代幣的項目,創造了一個 共生的融資機會

獎勵

對網絡參與者的獎勵在每個 epoch 中進行分配,只要區塊 /chunk 生產者和驗證人各角色都被指定。新的網絡通常需要對 早期參與者 予以激勵,比如通過增發原生代幣的方法來補貼交易。NEAR 的模式也允許驗證人從增發中獲得獎勵,但條件是,只有在常規交易費達不到獎勵門檻時纔可以。其年通脹率目標是 5%

其獎勵結構按如下公式定義:

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依據交易量和質押額而產生的網絡通脹

深度解析明星公鏈 NEAR:以太坊殺手?還是泯然衆人?NEAR 質押百分比,來源:D1 Ventures

NEAR 在高可擴展性區塊鏈矩陣中的定位

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頭部區塊鏈都是如何支持生態發展?

我們橫向對比了 Cosmos、Polkadot、以太坊 2.0 與 NEAR 在品牌定位、撥款和生態系統籌資與協議層的資助層面各自的策略與方式。

品牌定位

Cosmos 瞄準多鏈未來,主打「 主權 」和「 互操作性 」。旗下也有多個不同但相關聯的品牌,例如 Tendermint、ATOM、IBC 和 Cosmos。它擁有強大的狂熱 開發者軍團 ,並吸引到大型機構 (如幣安) 參與,但尚未吸引到足夠的企業。

Polkadot 出現時,正值區塊鏈極度渴求擴容和互操作性。Polkadot 架構更注重 可擴展性 ,但在其營銷策略中依然強調一個多鏈的未來。 Gavin Wood 爲其帶來極高的信譽,但對於不瞭解其過往輝煌的新開發者而言,還需要新策略才能吸引他們。

以太坊 2.0 本身就是一個品牌推廣計劃,打包了以太坊的多項升級計劃,包括轉向 PoS 共識和分片技術。不過這一品牌計劃主要還是針對現有社區。除此之外,以太坊還在使用 Gavin Wood 在以太坊基金會時提出的「 全球計算機 」敘事。但這一品牌定位正逐漸細化到比如 DeFi 金融領域,通過互操作性滿足細分市場的需求。

NEAR 品牌簡單明晰,這四個字母既是協議的名字,也是基金會和代幣的名稱。它具有很好的品牌識別度。對現有社區而 言,NEAR 以先進的分片技術而著稱,但在區塊鏈之外的營銷中,NEAR 主打「 開放式網絡 」 概念,並將自己與 TCP/IP 協議和亞馬遜雲 (AWS) 相提並論。

撥款和生態資助

跨鏈基金會 (ICF) 2017 年 4 月募集到 1700 萬美元,截止 2019 年 11 月其資金額達到 1.04 億美元 。Cosmos 可能不太看重價值生態的融資,更青睞自由主義風格的融資策略,這與其安全和經濟模式相吻合。2019 年其 63% 的資金來自於服務合同,27% 來自撥款 (Grants) ,10% 來自股權投資。

2019 年 10 月,Web3 與 Polychain 宣佈了一項金額爲「 數百萬美元 」 的 Polkadot 生態系統基金, 將會直接持有股權。對於支付 公共基礎設施 , Polkadot 應該不會有什麼財務壓力,他們主要致力於吸引項目,其方式與 Block.One 和 EOS 類似。

以太坊 2.0 的所有研究及其資助來自 以太坊基金會 ,該基金會持有 0.6% 的資金。以太坊還有企業以太坊聯盟 (Enterprise Ethereum Alliance) 、以太坊社區基金 ( Ethereum Community Fund) 、MolochDAO 和 Gitcoin 匹配撥款 (Grants) 。不過其重點是 公共品 ,而不是用來吸引企業家。也沒有股權。

NEAR 問世早於其他三家,但只到近期才成立 Open Web Collective, 以幫助企業家融資 ,以及在 NEAR 上構建項目。其生態系統主要聚焦於開發者和提供技術支持。在創世區塊時,NEAR 基金會控制了 47% 的 NEAR 代幣。

協議層的資助

Cosmos 沒有鏈上金庫 (treasury) 。它採用 代幣投票 的信號作爲主要治理機制。這些信號不會在鏈上執行。像比特幣一樣,這些信號應該會由驗證人執行。

Polkadot 有 鏈上金庫 ,主要來自於交易費、罰金和質押無效。有一個詳盡的治理流程來管理這些資金及其投放,不論是基礎設施開發,還是市場營銷和廣告等活動。

鏈上資助是以太坊社區中最有爭議的議題之一, 似乎也不會變成現實。解決方案 (見上一項) 已經推出,但沒有哪個方案證明要建一個資助協議的基金會。核心開發人員與更廣泛的社區之間一直 存在分歧

NEAR 引導每個 epoch 中 10% 的獎勵 分配至一個鏈上協議金庫,這樣就可以在不影響通脹率的情況下資助開發。其長遠目標,是由一個去中心化的治理流程來管理這些資金。

NEAR 的融資和代幣分配

以往融資紀錄

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投資機構

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NEAR 代幣分配詳情

  • $0.32 (主網上線後鎖定 1 年)
  • $0.29 (主網上線後鎖定 2 年)
  • $0.25 (主網上線後鎖定 3 年)

深度解析明星公鏈 NEAR:以太坊殺手?還是泯然衆人?NEAR 代幣分配佔比,來源:D1 Ventures

結論

自從「區塊鏈」概念出現以來,研究者一直在嘗試提出新的區塊鏈設計,以實現可擴展的全球化網絡吞吐量,且不犧牲去中心化,防止壟斷形成。隨着 Cosmos、Algorand、Blockstack、Solana 以及 Polkadot、NEAR 和以太坊 2.0 即將推出, 互聯網級別的基礎層區塊鏈時代 已經開始。問題怎樣設計最好,哪條公鏈會最終勝出?

五年前,分片仍是一個計算機科學問題,權益證明尚未經過完全測試,智能合約沒甚用處…… 如今,雖然比特幣仍是「 主權 」數字資產、最重要的區塊鏈,但並不意味着新一代區塊鏈要重走比特幣的設計與精神之路。

加密領域已經出現了 Web3、DeFi 寒武紀,也誕生了一些具備市場化潛力的產品。行業裏的創業者們建立新產品和業務的想法更顯外向。他們 創新的靈感源泉不是比特幣而是互聯網 。衆所周知,互聯網可以吸引衆多的用戶與企業家,爲他們提供了幫助創新的底層基礎。最終可能會有 2 至 3 條區塊鏈,以更加去中心、用戶至上的方式,重建互聯網的全新體驗。

分片技術的進步表明,這或將是現在與未來 10–20 年擴展區塊鏈的最佳選擇。以太坊 2.0 與 NEAR 都在使用分片,兩個團隊互相學習。

以太坊擁有 強大的開發者社區廣泛的代幣分配 ,對實施 2.0 必有促進。至少在未來二三年,如何實現以太坊 1.x 至 2.0 的過渡,將成爲人們關注的重點。

NEAR 分片設計與 ETH2.0 的不同之處在於, 優先考慮跨分片間的網絡資源平衡 ,且 不區別對待分片 。NEAR 的 Nightshade 共識與「大區塊」設計,使其可以充當單條區塊鏈,以達成互聯網級別的規模。

比特幣顯示了區塊鏈最初的希望,但是花了十年的時間研究和構思如何修復到互聯網級別,NEAR 憑藉功能齊全的權益證明分片區塊鏈進入市場,且 沒有其他鏈曾經的負擔 ,有助於 吸引 新的非加密領域開發者