探讨以太坊的短期扩展解决方案

扩展就现在！

可扩展性仍然是区块链面临的关键障碍。若想 web3 的愿景成为现实，那么短期和长期扩展解决方案都是必要的。在 Web3 Foundation 中，我们正围绕可扩展性展开讨论。我们的措施目的在于为寻求即时扩展解决方案的团队提供指导，以及促进目前致力于这些解决方案的项目之间的合作。基于此，本文有两点目的：

1）探讨权威证明（PoA）链并假设它们为一种可行的短期扩展解决方案，以及

2）邀请目前致力于扩展解决方案的团队参加即将举行的活动：ScalingNOW！该活动是我们和 Giveth 合办的，3 月 5 日和 6 日于巴塞罗那举行。

何为可扩展性？

在以太坊的背景下，我们将可扩展性定义为：在不影响用户体验（Gas 价格、交易次数）的前提下，随着用户（去中心化应用）的数量增加，主链性能（吞吐量、延迟）的提升能力。随着接受度的增加，网络架构必须能够适应新需求，而非相反。

以太坊的现状

如今，以太坊是不可扩展的。然而值得记住的是，它是按这种方式设计的，就像所有区块链协议一样。在交易的处理过程中，每个完全节点存储所有状态数据，包括智能合约代码、账户余额和存储。这保证了高度安全性，但是可扩展性遭到了折损。幸运的是，扩展以太坊所需的框架已在建构中。例如 Cosmos、分片、Plasma、雷电网络和 Polkadot。对这些技术的介绍在其他地方已经很全面了。而在本文中，我们将关注一个现成的扩展解决方案案例：权威证明（PoA）链。

问题

去中心化应用需要即时扩展解决方案。如果缺乏这种方案的话，问题就会显现出来：首先，测试和发布会遭遇“拦路虎”。严重的堵塞相当于低吞吐量和高交易手续费。这导致部署去中心化应用到主网上的费用过于高昂。其次，许多主网就绪的项目处于不稳定状态，在寻找一种即时解决方案。最后，网络拥塞和高额交易手续费阻止了未来项目在以太坊基础上开发，而是选择其它网络。目前不存在简易方法，所有链都遭遇到同一个问题，Vitalik Buterin 将其称为“可扩展性三难（Scalability Trilema）”：

三难问题主张区块链目前仅拥有以下 3 个属性中的 2 个：

1. 可扩展性
2. 去中心化
3. 安全性

Vitalik 认为存在两个问题：1）我们是否可以构想出一个新系统，其中只有少数节点验证每个交易？只要确保足够的节点验证每个交易，就可以维护安全性。2）是否可以通过足够少的节点横向验证多个交易来使吞吐量最大化？Vitalik 是在分片的背景下提出这些问题的，然而在我们看来，他的直觉也关系到对权威证明链的描述。

提出的临时解决方案

在 Web3 上，我们支持以下短期解决方案：部署权威证明（PoA）网络，并使用桥接器（例如 Parity 和 Grid+）连接到主网。其优点在于 PoA 不依赖节点去寻找主观数学问题的解决方案。相反地，一组预选的所谓“验证者”的权威节点确保区块链的安全，并获许创建新区块。他们是负责管理网络的公证人。换句话说，他们的所有身份都是公开的，并可由任何第三方进行验证。

尽管权威证明是区块链领域内最近才出现的一个概念，但由于优点颇多，它作为临时的扩展解决方案方兴未艾。首先，它可以说是更安全的（有问题的验证者无法控制网络或回滚链中的过往交易）。其次，由于网络中的摩擦较少，它在区块生产中更加高效。最后一点最重要，桥接链意味着 PoA 链上的操作几乎可以零成本地进行。

关于信任和管理的思考

PoA 链改变了信任等式。不再是经过证明的以太坊工作证明共识来保证信任。现在信任存在于验证者的绝大多数中。虽然验证者的数量影响网络分布，但是对于安全性来说，更重要的是验证者之间的多样性。关键在于不要让你的验证者集中在一个行业分领域，因为他们可能会试图合谋。

-来源：权威证明：以身份为权益的共识模型，2017 年 11 月。（POA 网络，中等）-

PoA 是权益证明的改编版，其中验证者的公共身份发挥权益证明的作用。验证者可能是著名的初创公司，去中心化应用或众蓝筹组织。由于以身份为抵押，他们被激励出于网络的最佳利益而行事。就共识而言，为了链的签署，验证人必须达到绝对多数。只要达成，它就成为这条链的永久性部分。总之，PoA 共识对于私有链来说是很适合的。它可以帮助实现更快速，更具扩展性和更具成本效益的区块链，因此使去中心化应用和有希望的蓝筹项目能够自由轻松地发布或测试其创新性想法。

PoA 链示例

PoA 已经随时可用，生态系统内的许多项目正在研究或利用它。例如：Giveth，POA网络，TomoChain，Rublix，Swarm City，Colony 和 GoChain。Kovan 和 Rinkeby 这两个以太网测试网络也使用 PoA 共识算法。

权威证明的局限性

PoA 的关键在于信任是预先确定的。共识是通过预先选定的验证者数量来达成的，这一点和权益证明不同，后者是在提交保证金的几方之间达成共识。PoA 模型将中心化元素引入了该等式。我们承认这一点，但主张这在财团背景下是适当的。以银行业为例。让验证区块的验证者来自完全无关的行业，有什么必要吗？例如，为什么中美洲的咖啡生产商联盟需要验证银行私有链上的区块？答案可能是：为了防止共谋，网络应该尽可能地分布。同意这一点。——但如果我们能够实现恰到好处的去中心化以充分保证网络安全，同时不过分地去中心化而损害网络的可扩展性会怎么样呢？例如，信任可以分布在工业网络中，比如银行，监管机构，工会，管理人，律师，交易所等。由于“抵押”了身份，所有行为者都会被激励，出于维护其公众声誉的目的去采取行动，这反过来符合网络的最佳利益。此外，还可以添加额外的保护层，例如罚款，取消监管许可和其它预防措施；这些措施可以写入智能合约，在网络检测到任何恶意行为者时得以执行。

我们意识到需要付出更多的努力来充分探索信任方程和管理模式的复杂性。每个网络应用程序可能会略有不同。我们同时将 PoA 链视作临时解决方案的一部分，而非最终的解决方案。关于管理和安全方面的任何缺陷很可能会通过 Polkadot 之类的未来协议完善。

Polkadot：一种长期的扩展解决方案

-来源：Polkadot Lightpaper-

Polkadot 正被设计为一种完全可扩展的区块链，它将充当新区块链技术的部署和交互测试平台。Polkadot 是一个可扩展的多链。这意味着，与目前侧重于提供单链解决方案的区块链不同，Polkadot 完全无意提供任何固有功能。相反的是，Polkadot 提供了基础“中继链”，大量链可以在上面并行运行，即所谓的“平行链”。在信任方面，平行链 连接到由中继链提供的安全性，而不是提供自己的安全性。中继链向所附的平行链提供安全，同时证明这些平行链之间传递的消息的安全性。与权威证明风格的网络不同，Polkadot 被设想为可以在完全公开的公共场景下作为网络进行部署，而无需任何特定的组织或可信任的权威机构来维护它。

为了迎接 Polkadot 的到来，开发者可能需要测试他们的应用程序如何在多条链中发挥作用。诸如从一条链到另一条链的 Token 转账等功能需要开发和测试。发布私有 PoA 链可能是允许进行这种测试的一种选择。虽然我们承认 PoA 网络不是解决可扩展性三难困境的最佳方案，但其至少可以用作 Polkadot 等多链扩展解决方案的准备工作的一部分。这是我们认为对私有链和 PoA 共识的实验能够在短期和长期内增值的另一个原因。

社区参与

作为去中心化网络的倡导者，Web3 Foundation 作为一个网络为致力于此的社区提供资源和支持。我们在积极寻求与生态系统中接近以太坊前沿的项目合作。我们立志成为关键信息源，报道有关项目面临的各种扩展挑战、以及更为重要的，我们如何可以解决这些挑战。我们在寻求和项目及个体的联系，这种联系长存的基础是他们考虑执行 PoA 链时面临的需求和挑战。

出于这种考虑，我们在 3 月 5 号～6 号与 Giveth 合作主持一场为期2天的“ScalingNOW！”集体活动，坐标为巴塞罗那。来自 Cosmos、POA 网络、Parity、Truebit、Counterfactual、Giveth 和 Raiden 的代表们参加这场活动，受到邀请的还涉及到所有需要即时扩展解决方案的去中心化应用开发者。请在此获取 5 号（针对即时扩展解决方案的提供方）的邀请函，以及在此获取 6 号（针对所有需要即时扩展解决方案的去中心化应用开发者）的邀请函。

路在何方？

以太坊并没有准备好部署去中心化应用，这让许多项目处于不稳定状态，无法测试或发布他们的产品。等待更多扩展解决方案的出现的同时，比如 Polkadot，我们提倡发布一条 PoA 链。我们坚信，推出一条 PoA 链将考虑到一种更快速、更具成本效益和更具扩展性的区块链。最终，在 Web3，我们寻求通过即将出台的措施来促进社区合作。我们鼓励你们加入我们在巴塞罗那举办的“ScalingNOW！”活动。我们希望你能够参与持续进行的扩展性辩论，并作出贡献，带来新鲜的想法，从而能够向前发展并实现完全去中心化网络。

连接 Web3

如果你们无法加入身在巴塞罗那的我们，我们欢迎你们加入我们的 Riot 频道咨询任何问题或进行合作：

#ScalingEthereum:matrix.org

由于我们有 Web3 工作坊，我们确信会将我们集体调查结果和接下来的动态以重述的形式进行上传。

原文链接: https://medium.com/web3foundation/investigating-short-term-scaling-solutions-for-ethereum-a5951fee8967
作者: Web3 Foundation Team
翻译&校对: 张凌 & 阿剑

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