平行链是如何从研究论文,变成代码实现的?平行线程、嵌套中继链等,未来将如何发展?平行链可扩展性的极限在哪里?在2021PolkadotDecoded的圆桌讨论“解析平行链:谁做了平行链?平行链是什么?为什么要有平行链?”中,研究员Jeff、代码实现者Rob和主持人Joe一起讨论了一些对于平行链发展很重要的问题。PolkaWorld在本文中总结了该圆桌主要内容。
Jeff:JeffBurdges,W3F密码学研究员,做了很多平行链开发方面的研究
Rob:RobertHabermeier,波卡联合创始人/Parity核心开发者,带领实现团队让平行链能够在实际中运行起来
Joe:JoePetrowski,W3F技术集成负责人,本场圆桌主持人
Joe:大约一年半以前,Jeff带领着一个团队发表了一篇关于可用性和有效性的论文。在实现时,这个方案已经改变了很多。Jeff,你可以简单谈一谈这篇论文的想法是如何产生的吗?
Jeff:我们从以太坊生态那里获得了一些想法,比如使用纠删码的想法。但是围绕这些想法的一些具体的东西,比如如何优化分片,都没有正式确定下来。
ENS将推出区块链原生的、可通过域名解析系统路由的顶级域名.box:6月7日消息,ENS开发者nick.eth发推称,ENS将推出区块链原生的、可通过域名解析系统路由的顶级域名.box。该域名系统中所有注册和转移都将在链上进行,NFT的所有者将同时拥有DNS和ENS域名。
据悉,.box域名可用于DID配置文件和钱包、去中心化的网站和消息传递、Web2网站和电子邮件、收藏与交易等。[2023/6/7 21:21:43]
在2019年末,我们决定要把这些想法正式化,提出更精确的方法。一般来说,我们设计复杂协议的方式是,我会写下所有可能的设计选项,然后用排除法。
在2020年初,我写下了这个设计,并且和大家讨论,我们注意到了一些问题,我想出了一个叫“Two-phaseinclusion”的技巧。也就是说在真正开始之前,平行链中继链必须知道一个区块,验证人必须说这个区块是有效的。
之后我们开始做纠删码,然后开始做真正的检查它的工作。这样做的好处之一是,因为有人在这个过程中投入了很多切身利益,从而会限制其可以尝试的次数。从而做到如果你要攻击它,那么你也会毁掉你自己。它不是加密学安全性,而是分布式系统安全性,但是是合理的。
Joe:对于不熟悉分片的人来说刚刚说的可能有点抽象。其实就是,我们有一千个验证人,当你想要包含这些平行链区块中的一个时,你其实需要把数据块发给所有验证人,涉及到费用、复杂性、网络、存储等,让所有人都得处理这个消息,所以你想要真正确保这些消息是有效消息,而且是有理由的。
Etherscan现支持以太坊域名服务ENS反向解析:5月12日消息,以太坊域名服务(Ethereum Name Service,简称ENS)发推称,Etherscan目前支持ENS反向解析。ENS反向解析可使用户的ENS域名成为跨DApp的以太坊账户的便携式用户名。除Etherscan外,使用此功能的其他DApp包括Uniswap、Opensea、Aavegotchi和Snapshot Labs等。目前,要使用该服务,用户必须手动启用反向解决,之后将更改为自动启动;DApp须在其UI代码中使用PR。
注:正向解析(Forward resolution,FR)是将一个ENS域名解析到以太坊地址等资源,反向解析(Reverse resolution,RR)是指将一个以太坊地址解析到一个ENS域名。[2021/5/12 21:52:40]
Jeff:是的。纠删码其实挺老了,有不同类型的纠删码。不过一般来说当如果你用密码学的话,一般是使用一些基于拉格朗日插值法或者里德-所罗门码之类的。原因是它的阈值很陡峭,所以我们可以从任何三分之一的碎片,来恢复全貌。
那我们怎么做呢?我们有平行链区块,叫做候选区块,我们有3f+1个验证人。那么我们把这些东西纠删码为3f+1个碎片,你只要有了任何的f+1个碎片,就可以重构原始区块。也就是说只要比1/3多一点点的碎片,你就可以重构原始区块。
这是一种很古老的数学方法,实际上是让我们的速度更快。根据我们目前的验证人数量,我们必须找到一些比较新的论文,来进行优化。这就是我们今年做的事——去大大优化纠删码。我们让它的运行速度快了400倍,渐进地看其实更快。从O(N2)?算法到了O(logn)算法。这让计算变得没有那么的有负担。之后我们可能还会做得更好。这是我们最近的一个突破,当然了如果我们能在更早就解决的话就好了哈哈哈。
浪潮集团王伟兵:标识解析、标识密码、区块链是构建工业区块链三个技术要素:金色财经现场报道,12月5日,2020世界区块链大会于武汉举办,会上浪潮集团区块链技术研究院首席架构师王伟兵演讲表示,消费互联网是实现人和人的连接的,工业互联网从技术上看更偏重物,工业互联网数量多,管理难度大,面向物的标识解析和密码学适合应用。标识解析的本质是提供名称映射的分布式数据库,构建工业区块链的三个技术要素是标识解析、标识密码、区块链。标识解析需要目录服务、数据共享,标识密码主要做设备身份认证、设备写入链,区块链则增强安全,完成可信交易。[2020/12/5 14:06:24]
Joe:把这些研究变成代码,其实也是很大的挑战。我们去年年中上线了Rococo测试网,Rob可以谈谈这个协议的实现早期遇到的一些挑战吗?
Rob:我记得第一次跟平行链相关的代码提交是在2018年下半年,2019年中有了我们所说的V0协议的初稿,在最初的几年中,我们更多地投入在BABE、GRANDPA共识上,也就是出块和区块确认方面,那时候其实还没有真的深入研究平行链的东西,因为平行链的部分更复杂,需要更多的开发时间。
从2019年中后期到2020年初左右,事情有了很大的进展,就像刚刚Jeff提到的,研究团队开始真正把协议确定下来了,像是可用性确保了平行链区块仍然存在,以便其他人可以检查它们,来进行额外的检查,从而确保安全性。
分析 | 资金流入榜首DASH盘面解析:在过去24小时中,DASH在各主流币中非常强势,资金净流入31.97亿人民币。从图中可以看出,DASH目前4小时走势处于上升楔形三角中,底部不断抬高,100均线上穿长期200均线,表明近期压力位将会上移,并且MA100和MA 200将会对币价起到支撑作用,不过目前两均线的缺口在收窄,说明近期上冲动能在逐步减弱,RSI显示进入超买区域,短期有回撤蓄势的需求,上方压力95,下方支撑89,收盘若站稳89上方,还会有上涨空间,反之币价可能回撤至三角底部$75附近寻求支撑。利好消息面,区块链支付服务PolisPay宣布与Dash合作,将支持其万事达卡借记卡。[2019/3/13]
我觉得实现所有的这些研究其实非常困难。如果你在构建任何类型的系统,那么你每向系统添加一点额外的复杂性,那么创建该系统所需的时间就会指数级增加。这个规则也同样适用于代码,因为一旦你达到了一定的代码量,其实真的很难再添加更多的东西,因为新的东西一定会扰乱、破坏之前做好的一些东西。
所以说有一个好的设计和规划是很重要的,在我们迭代协议的时候,我们肯定会来来回回做一些研究。但是2020年的时候,我们把精力放在了《实现者指南》上,在那里面进行迭代,而不是在代码里。我可以和Jeff和Al通话,来讨论论文草案里的内容,然后写一个页面来说明“我们会这样写代码”,而不是直接就去写代码,我们用这种方法节省了几周的时间,之后我可以把这些写代码的工作分配给很多个开发者。
摩根士丹利分析师深度报告全解析:比特币“见底”规律及六大必读趋势:摩根士丹利分析师Sheena Shah 19日发表最新研报。主要观点包括:今天正在经历的比特币熊市早就在2000年的纳斯达克市场上演过,只不过是以15倍速度在“快进”;熊市看到唯一交易量增加的数字货币可能就是USDT,尽管USDT的可靠性遭遇广泛质疑,因为交易员们面对各种币的大跌只能暂时先买回USDT;日元升值可能促使日本散户增加对比特币的投资;千币齐跌,但区块链行业依旧火热,对于传统VC来说,参与ICO也有三大好处;比特币与其它币之间的相关性随价格下跌而上升,市场上涨时,它们的相关性反而下降;比特币在不同交易所的价差显示,价格触底反弹的日子,价差会有规律的突然拉大。[2018/3/20]
所以我觉得在建设这样的系统的时候,有一个很好的计划很重要。还有就是有一个模块化的系统,这样的话你可以添加一个独立部分的代码,你可以把这些代码整理成小的包,而不是一整个系统,因为一个人很难搞定一整个庞杂的系统。
Joe:说到目前的阶段。现在Kusama已经上线了Shell空白链,Rococo上已经有了12条平行链,但是Kusama的出块时间在12秒左右,我们正在解决这个问题。为了将出块时间提高到6秒,并且在Kusama上上线更多的链,短期内我们面临的挑战是什么?
Rob:我觉得这一切本质上说都归结到网络。Kusama有900个验证人,这些验证人都是一些拥有KSM的人,在全球部署了节点来同步链。这件事很酷,这可能是全球最大的验证人集之一。
但是当你向这个网络添加一些复杂性,比如添加平行链的时候,肯定就会增加很多负载。其实我们之前也在Rococo上用相同的参数测试过,但是在Kusama上的效果却完全不同,因为在Kusama上验证人节点在全球各地运行,所以最主要的挑战就是让网络代码尽可能平稳地运行。我们写网络代码的时候,做了很多反作弊的机制,这种东西就是,如果没人捣乱的时候你都注意不到它的存在,但是如果有人作恶,你就会发现这些防御机制非常重要。
Jeff:没错。当我们添加越来越多的平行链的时候,会出现更多的计算负载,我们会看看到时候会如何发展,我们会如何在这个过程中成长。其实观察这些操作会如何影响网络,也是一个渐进的学习过程。
Joe:这就是Kusama存在的意义,不是吗?
Rob:没错。随着平行链变多,验证人的负载肯定会变多的。因为验证人要验证一个区块,并且要把自己的币抵押在区块背后,其他的一些验证人就会自我选择去做检查。平行链越多,你要做的计算就会越多,虽然计算量应该比平行链增加的数量慢,这也是为什么这个网络是可扩展的,而不是像其他一些区块链一样不可扩展。但是作为验证人,你可能还是需要在每秒内验证几十个区块。
Joe:我们聊点更实际的吧,聊下接下来一年波卡和Kusama的计划吧。我们有一个平行线程的规划,其实现在在UI里面已经能看到了,因为链在升级为平行链之前,都是以平行线程的形式注册的。但是之后我们会让平行线程更加的实用,你们可以谈谈平行线程的设计、实现,为了实现它还剩下哪些工作待完成吗?
Rob:平行线程跟平行链差不多,主要区别在于它被调度的方式不同。我们有一个调度程序,如果你是平行链,那么每个区块都会被安排到;如果你是平行线程,那么你需要进行拍卖,平行线程收集人可以互相竞争,来获得写入区块的的权利。这会带来收集方面的网络改变,当你是平行线程出块人的时候,你需要让验证人知道你有区块要提交。
所以总的来说挑战有三点:调度程序、拍卖、网络方面的改变。
Jeff:其实当时做平行线程有种设计,但是最后我们选择了有拍卖的这个。因为这个设计可以更好地防止作弊,但是对于平行线程来说,如果它们出于某些原因无法提交区块的话,它们可能会丢失资源。所以我们还得再看看一些经济方面的问题。
Joe:我们说过会把一些核心功能从中继链中释放出来,下放到平行链中,来进一步实现可扩展性,和实现嵌套中继链的想法。你们想谈谈为什么要这样做吗?
Jeff:其实相比“嵌套中继链”的说法,我更愿意称其为“中继链分片”,因为嵌套中继链听起来像是某一条链是主导地位。
从某种意义上说,中继链的分片比我们现在已经做到的还要简单一些。不过我觉得可能会在超过3000个验证人的时候来做这个事,我想告诉大家现在还不用急着去实现它。在这之前,我们希望能先让中继链的功能尽可能简单,我觉得这样对于开发者来说工作量是最小的。
Rob:目前来看,Staking和选举模块和一些治理功能其实是比较重的,会给中继链带来较大的负载。所有中继链上发生的事,中继链验证人都需要去执行。而根据设计,发生在平行链上的事情只需要验证人的子集来处理。所以这就是可扩展性的来源,把每个验证人机器都需要执行的事变得尽可能少。
我觉得安全地去提炼出Staking和治理之类的东西其实挺难的。因为波卡有一些故障模式,比如一个机制是在进行争议分析的时候的时候,链可能会被阻止出块。你可能无法进行Slash交易,验证人集无法更新交易等。这些都是很棘手的挑战。
不过这个其实也不是很紧急。在这之前,我们应该会优化节点那边,比如如何处理平行链和网络消息,来获得更高的扩展性,和运行更多的平行链。
Jeff:我觉得我们的目标应该是,虽然这个目标可能无法达到,但是目标应该是达到同等水平,让每条平行链有一个验证人。这个可能无法实现,但是当我们到达这个情况的时候,我们应该知道这个极限的存在,然后朝其他的方向努力。
Joe:刚刚你说3000个验证人,意味着3000条平行链。Rob你作为实现者,怎么评价这个目标?
Rob:暂时还做不到,这是肯定的。我觉得代码经过一轮优化之后能运行80-100条平行链,我就很开心了,而且这对社区来说也绰绰有余了。
Jeff:是的。最终我们可能会到达一个点,用户耗尽了,我们得开始说服更多的人来使用,所以我猜可能会有很多次这样的爆发。
Rob:我想是的,我觉得这有点像波卡治理遇到的挑战——拍卖计划的长尾效应是什么?因为在某些时候,如果所有的技术进展顺利,那么我们可能有能力运行更多的平行链,甚至可能超出市场对平行链的需求。但是我们也不希望平行链的资源被一些垃圾项目填满,占用个两年,当然之后社区的发展赶上来了,肯定会有这种来来回回的发展过程。
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