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可扩展的分散信任:基础设施建设的下一个前沿

时间:2021-09-01 17:27 来源:北风区块链 编辑:北风区块链

核心提示

我们工程师在过去几十年中建立的通信和计算基础设施已经彻底改变了世界经济。这场革命最重要的后果之一是数字平台经济的出现。事实上,虽然十年前世界前十大公司的主导者是...

我们工程师在过去几十年中建立的通信和计算基础设施已经彻底改变了世界经济。这场革命最重要的后果之一是数字平台经济的出现。事实上,虽然十年前世界前十大公司的主导者是开采自然资源的公司,它们现在由提供数字平台以连接生产者和消费者的公司主导。

这些平台的巨大规模是由连接分布在世界各地的大量个人的基础通信基础设施实现的。然而,运营平台的单一公司充当集中中介机构。这是相当矛盾的,因为互联网的初衷是在我们的社会中允许更大程度的分散。

平台的集中提供了两个显著的好处。首先是可伸缩性;设计和优化集中式系统更容易。二是信任;社会已经习惯于信任大型中央集权实体。然而,近年来发生的事件表明,由于数据中心化、安全中心化、权力中心化和权限中心化等摩擦,这种集中化的信托存在重大限制。一个挑战是,一个人是否能够构建一个可扩展的系统,同时在不需要集中中介的情况下保持信任。

通信行业围绕着满足人类基本需求而构建。就像沟通一样,信任也是人类的一种基本需求,是社会运转和繁荣的必要条件。事实上,沟通的主要目标之一是获得信任,因此可以说,信任是比沟通更基本的需求。

历史上,信任是由大型集中实体提供的。过去十年中发生的两项突破表明了分散信任的可能性。首先是中本聪(Satoshi Nakamoto)在2008年发明了比特币。大多数人都知道比特币是第一种加密货币,但其核心是区块链技术,它通过维护过去所有交易的分散不变账本来提供信任。

第二是以太坊(Ethereum)在2014年的发明,这表明中本发明的区块链技术不仅可以用于运行货币的分散分类账,还可以用于任何图灵完整程序,即所谓的智能合约。这大大扩大了区块链的应用范围,远远超出了仅仅运行加密货币的范围。一个广泛的愿景是建立一个分散的区块链平台,所有数字平台都可以在这个平台上运行——一个所有平台的平台。

我们离这个愿景还很远。比特币和以太坊提供分散的信任,但这种信任是不可扩展的。更准确地说,它不能与运行这些系统的通信和计算基础设施一起扩展。例如,比特币的吞吐量约为每秒7笔交易,相当于每秒20千比特,远低于现代系统的通信带宽。此外,在比特币和以太坊中,整个区块链被维护并存储在网络的每个节点上。因此,随着越来越多的节点参与网络,它们的性能不会随着计算和存储资源的增加而扩展。

为了使分散的系统能够与集中的系统竞争,一个核心挑战是设计可随通信、计算、,和底层基础设施的存储资源,但同时保留比特币和以太坊的分散和安全优势。在过去几年中,出现了许多区块链项目来应对这一挑战,但还没有一个可扩展的区块链平台胜出。事实上,一个被称为区块链三重困境的民间传说定理指出,不可能构建一个同时实现分散、安全和可扩展性的系统。

一直是无线革命背后技术的积极贡献者,区块链技术发展的现状让作者想起了3G蜂窝标准发展的日子。在那些美好的日子里,出现了多种方案来竞争定义蜂窝标准。竞争是激烈的,但竞争的肾上腺素导致了技术发展的快速进步。

我们在区块链基础设施发展中也看到了同样的现象。如果比特币是第一代区块链,以太坊是第二代区块链,那么游戏将与第三代区块链展开竞争。我们中的一些人来自伊利诺伊大学、斯坦福大学、麻省理工学院、华盛顿大学和卡内基梅隆大学,已经组建了一个团队参加这次比赛。在深入研究这一问题之后,我们相信我们已经解决了区块链三重困境。

中本区块链共识协议的优点在于其简单性,该协议为比特币、以太坊和许多其他区块链提供了力量。所有试图解决区块链三重困境的提案都偏离了中本的方法,涉及非常复杂的共识协议。这些协议很难实施,也很难激励,它们声称的安全保证要么比比特币和以太坊差得多,要么根本没有得到证明。事实上,有相当多的协议声称具有与比特币相同的安全性,但后来发现了漏洞。

我们发现的是中本简单协议的一个非常自然的推广,保留了其简单性和强大的安全保障,但同时在可用的通信、计算和存储资源方面具有可扩展性。最初的实验结果非常令人鼓舞,但围绕这些想法构建分散的平台还有很多工作要做。我们的长期愿景是,该协议将具有资源效率,可以在手机上运行,从而让数十亿用户可以参与区块链的运行:信任的最终分散。

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