如何定義中間層?區(qū)塊鏈技術(shù)落地最關(guān)鍵一步

現(xiàn)在區(qū)塊鏈領(lǐng)域發(fā)展迅速，但總體還在初級(jí)階段。從底層的公鏈，到真正能實(shí)現(xiàn)各個(gè) Dapp 們 “顛覆谷歌”、“顛覆Facebook” 的雄心壯志，中間還有不少的路要走。

而這 “不少的路”，指的其實(shí)就是中間層。

如何定義中間層

中間層是什么？目前并沒有公認(rèn)定義。不過，我們可以和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)比。

如果我們把傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分成五層的話，則有：

那么相對(duì)應(yīng)地，區(qū)塊鏈也可以分為五層：

硬件即挖礦與礦機(jī)，之前在中有介紹；例如比特幣、以太坊、EOS 等，負(fù)責(zé)搭建基礎(chǔ)設(shè)施。而區(qū)塊鏈與 C 端的結(jié)合 —— 比如游戲、物流等 —— 則是最上層的 DApp（Decentralized Application，分布式應(yīng)用）應(yīng)用層。

因此我們也可以說，中間層要解決的問題，就是如何成為底層基礎(chǔ)設(shè)施和上層 DApp 之間的橋梁，讓區(qū)塊鏈技術(shù)能被真正運(yùn)用到生活中。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們又把中間層進(jìn)一步分成了兩部分：面向公鏈的下層中間層，和面向 DApp 的上層中間層。這篇文章主要討論面向公鏈的下層中間層。

中間層在解決的問題很多，此處我們主要探討下目前最熱門、最急需解決的三大問題：

擴(kuò)容

區(qū)塊鏈下計(jì)算和存儲(chǔ)

Oracle

下面，我們就結(jié)合每個(gè)領(lǐng)域有代表性的項(xiàng)目，說說這三部分的目前的發(fā)展趨勢(shì)。

擴(kuò)容：區(qū)塊鏈技術(shù)落地最關(guān)鍵一步

我們這里討論的擴(kuò)容定義如下：如何在 DApp 增加的情況下，通過提高主網(wǎng)性能（比如提高吞吐量、降低延遲等）且不影響用戶體驗(yàn)的辦法，適應(yīng)新的用戶需求。

擴(kuò)容是中間層發(fā)展里，最關(guān)鍵、最需要解決的問題。如果擴(kuò)容問題都沒解決，就開始談?wù)撚?jì)算儲(chǔ)存 oracle，那基本就是耍流氓。

說到擴(kuò)容，不少人的第一反應(yīng)都是解決比特幣擁堵問題的閃電網(wǎng)絡(luò)（Lightning Network），和其以太坊版本的雷電網(wǎng)絡(luò)（Raiden Network）。由于這兩種解決方式是對(duì)公鏈本身性能的補(bǔ)充，因此我們暫不把它們算作中間層，本文僅做簡(jiǎn)單介紹。

我們知道，比特幣交易速度太慢一直是其致命弱點(diǎn)：每秒僅能處理 7 筆交易。這個(gè)速度讓每秒能處理 2.4 萬筆交易的 VISA 笑而不語...就連 Bitcoin Cash 這種比特幣的 “山寨幣”，都有每秒 61 筆的速度。

圖自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)屬于原作者

為解決這個(gè)問題，有人提出，我們沒必要在區(qū)塊鏈上記錄每一筆交易，可以把這筆交易搬到鏈下，這就是 “閃電網(wǎng)絡(luò)” 的思路。換句話說，閃電網(wǎng)絡(luò)在比特幣的區(qū)塊鏈上又加了一層，用戶能在這個(gè)新添加的一層上，與任意其他用戶搭建起一條專門用于支付的 “快速通道”。由于這個(gè)通道是兩個(gè)人之間的特殊管道，因此有交易速度快、交易費(fèi)用極低甚至免費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)。

然而，主要解決支付問題的閃電網(wǎng)絡(luò)和雷電網(wǎng)絡(luò)也有它們?nèi)晕唇鉀Q的問題。這就說到了下一代意在解決擴(kuò)容問題的項(xiàng)目。

我們?cè)谶@里介紹兩個(gè)比較有代表性的項(xiàng)目：

Loom Network和Celer Network。

Loom Network 是以太坊側(cè)鏈平臺(tái)，意在把游戲和社交功能從擁堵的以太坊網(wǎng)絡(luò)中分離出來，分擔(dān)以太坊主網(wǎng)數(shù)據(jù)負(fù)載，以解決以太坊擁堵。

記得 CryptoKitties 嗎？Loom Network 的誕生和它還很有關(guān)系呢！

去年年底，基于以太坊開發(fā)的云擼貓游戲 CryptoKitties 突然爆火，但由于以太坊主網(wǎng)是主要為解決金融交易而誕生、且大額和小額交易并無區(qū)分，因此 CryptoKitties 爆火后帶來的大量小額交易一下就讓以太坊吃不消了，發(fā)生了極為嚴(yán)重的擁堵問題。

Vitalik “宿敵” BM：傻了吧？還是真貓好玩

為解決以太坊的擁堵問題，Loom Network 團(tuán)隊(duì)在以太坊的主鏈上開發(fā)了 Loom Network 側(cè)鏈，這一側(cè)鏈解決方案，V 神看了都說好。

圖片截取自 Vitalik 推特

之所以得到 V 神垂青，是因?yàn)?Loom Network 很可能成為以太坊應(yīng)用落地的關(guān)鍵。為什么這么說呢？

這里我們要介紹一個(gè)新概念：DAppChains。DAppChains 是一個(gè)可運(yùn)行在以太坊智能合約上、能大規(guī)模優(yōu)化數(shù)據(jù)而非僅僅是金融交易的側(cè)鏈。而 Loom 的 DApp chains 是Loom 針對(duì)以太坊主鏈單獨(dú)開發(fā)出來的側(cè)鏈，以成為以太坊網(wǎng)絡(luò)上的“游戲”和“社交”的平臺(tái)。

除了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、Loom Network 還推出了軟件開發(fā)工具包 SDK，讓不懂底層區(qū)塊鏈架構(gòu)的開發(fā)者也能開發(fā) DApp，降低開發(fā) DAPP 門檻；另外，Loom Network 還順手推出了 EthFiddle 和 SolidityX 兩款產(chǎn)品，讓程序員開發(fā)復(fù)雜項(xiàng)目更簡(jiǎn)單。這些特點(diǎn)使不寫白皮書、只出產(chǎn)品的 Loom Network 被寄予厚望。Loom 的應(yīng)用領(lǐng)域是大型在線游戲以及社交應(yīng)用，也就是說，以后區(qū)塊鏈上的魔獸世界、Fortnite、臉書微博，有可能都要跑在 Loom 上面。

現(xiàn)在我們?cè)賮碚f說 Celer Network。和剛才的 Loom Network 線下處理游戲和社交功能不同，Celer Network 是第一個(gè)具有連貫技術(shù)和經(jīng)濟(jì)架構(gòu)的脫鏈運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，意在讓區(qū)塊鏈有互聯(lián)網(wǎng)級(jí)別的可擴(kuò)展性。Celer Network 可橫向擴(kuò)展到每秒數(shù)十億次的交易。

Celer Network 實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的方法之一，就是對(duì)鏈下擴(kuò)容的革新。這要從現(xiàn)在鏈下擴(kuò)容的趨勢(shì)談起。鏈下擴(kuò)容主要有兩個(gè)方向：狀態(tài)通道擴(kuò)容（state channels）以及側(cè)鏈擴(kuò)容，兩種方法各有利弊。

什么叫狀態(tài)通道擴(kuò)容呢？打個(gè)比方，你把一些錢從你的銀行賬戶轉(zhuǎn)到了支付寶上，以后每次你用支付寶買東西時(shí)，就直接在支付寶內(nèi)加加減減，不用通知你的銀行，而你在支付寶內(nèi)的交易也不會(huì)反映在你的銀行記錄里，從銀行的角度看，就省了不少記賬的麻煩事。

這就是狀態(tài)通道的思路，在這個(gè)例子里，銀行相當(dāng)于公鏈，支付寶是每人自己的賬戶，不用每筆帳都麻煩公鏈記錄，公鏈可以做別的事情，也就相當(dāng)于給公鏈擴(kuò)容了。

不少人認(rèn)為，狀態(tài)通道存在天然的局限性，比如其更適用于固定交互雙方的高頻互動(dòng)，而不適用于頻繁變動(dòng)的交互雙方的低頻交互。小探在查資料時(shí)，也看到了這種說法頗為流行。

但 Celer Network 的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這個(gè)論斷其實(shí)是不準(zhǔn)確的，因其并沒有考慮到“網(wǎng)絡(luò)“的作用。誠(chéng)然一個(gè)多邊狀態(tài)通道的參與方相對(duì)固定，但一旦狀態(tài)通道形成網(wǎng)絡(luò)，就可以非常靈活地與任意的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行高頻或低頻的交互，且可以隨時(shí)變換交互方并同時(shí)與多方交互。這里就如同家里的電腦僅憑一根網(wǎng)線就可以任意遨游互聯(lián)網(wǎng)一樣。支持這樣的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)正是 Celer Network 的重點(diǎn)工作方向之一。

與狀態(tài)通道擴(kuò)容相對(duì)的是側(cè)鏈擴(kuò)容。側(cè)鏈擴(kuò)容使單個(gè)區(qū)塊的容量更多，即同時(shí)使用側(cè)鏈的人數(shù)更多，但單筆交易速度就會(huì)更慢。

而 Celer Network 則可以根據(jù)需要，自行在側(cè)鏈和狀態(tài)通道中做出選擇。

不論 Loom Network、Celer Network、或 Liquidity Network 等其他意在解決可擴(kuò)展性的項(xiàng)目，可擴(kuò)展性一直以來都是區(qū)塊鏈和加密貨幣領(lǐng)域的一個(gè)重要瓶頸?！案咝А?和 “去中心化” 兩者不可兼得，而不同技術(shù)的解決方式都是在盡量平衡兩者。

解決可擴(kuò)展性難度不小，但可擴(kuò)展性是計(jì)算、存儲(chǔ)、以及 Oracle 的基礎(chǔ)。如果可擴(kuò)展性不解決，區(qū)塊鏈的大規(guī)模應(yīng)用也就遙遙無期。

計(jì)算：和 “1999年的手機(jī)一樣快”

現(xiàn)在以太坊慢到什么地步呢？以太坊創(chuàng)始人 Vitalik 曾開玩笑說以太坊速度和 “1999年的手機(jī)”一樣快。顯然，對(duì)于自稱 “世界計(jì)算機(jī)” 的以太坊來說，這個(gè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

為了提速，以太坊社區(qū)沒少想辦法：從PoS 到雷電網(wǎng)絡(luò)、從分片技術(shù)（在我們之前的公鏈文章里有提到）到狀態(tài)通道技術(shù)，不一而足。而區(qū)塊鏈項(xiàng)目 TrueBit 提出來了一種新的思路：提高網(wǎng)絡(luò)本身的計(jì)算能力，而不僅僅是加快交易速度。

TrueBit 將算力移到鏈外，從而繞過以太坊運(yùn)行被燃料費(fèi)限制的這個(gè)瓶頸，以達(dá)到擴(kuò)容的目的。理論上說，不論計(jì)算任務(wù)多大，TrueBit 都可以安全完成。

但 TrueBit 依然需要驗(yàn)證一個(gè)計(jì)算是否正確。為了讓礦工能在有限帶寬下驗(yàn)證計(jì)算，TrueBit 設(shè)計(jì)了一套制度：TrueBit 對(duì)正確完成計(jì)算任務(wù)的礦工進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，以此調(diào)動(dòng)積極性。但計(jì)算任務(wù)完成得正不正確，誰說了算呢？為此，TrueBit 設(shè)計(jì)了 TrueBit 合約，誰去驗(yàn)證合約，誰就能得到獎(jiǎng)勵(lì)。如果出現(xiàn)爭(zhēng)議，TrueBit 會(huì)以 “驗(yàn)證游戲” 的方式檢查合約中的細(xì)節(jié)。

需要注意的是，TrueBit 的這套機(jī)制不是為了找出哪些節(jié)點(diǎn)誠(chéng)實(shí)可信，而是通過假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都想利益最大化，去獲得利益最大化的外部計(jì)算機(jī)資源，用這種方式提高計(jì)算能力。

作為以太坊智能合約的一種，其他以太坊智能合約可以把 TrueBit 作為子程序，因此 TrueBit 就能增加每一個(gè)以太坊網(wǎng)絡(luò)可以正確處理的區(qū)塊數(shù)量，以達(dá)到提升以太坊容量的目的。

Plasma 和 TrueBit 想法類似，都是通過設(shè)立獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制達(dá)到擴(kuò)容目的，但具體思路有不同，因?yàn)槠壒示筒辉诒疚亩嘧鼋榻B。

看來，不論用哪種方法，以太坊的擴(kuò)容問題需要解決已是社區(qū)內(nèi)的普遍觀點(diǎn)。

存儲(chǔ)：應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)井噴，只能是去中心化存儲(chǔ)

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展，我們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈幾何式增長(zhǎng)。據(jù)估計(jì)，2020 年時(shí)（也就是一年半以后...），全球聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備數(shù)量將超過 200 億臺(tái)。此外，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的眾多 DApp 也將使用和產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。

這么多數(shù)據(jù)，都存放在哪兒呢？而且就算找到地方存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，隨著數(shù)據(jù)井噴，如果我們想找某個(gè)數(shù)據(jù)，又該如何從海量數(shù)據(jù)里迅速準(zhǔn)確地再把它找出來？

目前普遍認(rèn)為，去中心化存儲(chǔ)是解決方案。類似于區(qū)塊鏈的分布式賬本技術(shù)，去中心化存儲(chǔ)也可以把數(shù)據(jù)放到多個(gè)、而不是單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。

與去中心化存儲(chǔ)相對(duì)應(yīng)的，當(dāng)然是中心化存儲(chǔ) —— 這也是現(xiàn)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的主要方式。無論是單系統(tǒng)存儲(chǔ)、還是云端存儲(chǔ)（比如亞馬遜的 AWS），都是高度中心化的。中心化的系統(tǒng)往往脆弱而高效，而去中心化存儲(chǔ)則不會(huì)有這個(gè)問題。

但是，隨著區(qū)塊鏈交易量逐漸上漲、可擴(kuò)展性問題還沒解決，“把大量數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上” 這種思路就越發(fā)行不通。

而 Swarming（運(yùn)用大量節(jié)點(diǎn)）和 Sharding（分片），這兩項(xiàng)重要的互補(bǔ)技術(shù)提出了 “分區(qū)的集中存儲(chǔ)” 這一解決去中心化存儲(chǔ)問題的思路。在上一篇文章里，我們談到了 Sharding 技術(shù)，在此就不再贅言。

那么 swarming 是什么意思呢？Swarm 在英語里是 “蜂群” 的意思，正像很多蜜蜂一起合作、有條不紊地朝著同一個(gè)目標(biāo)工作一樣，去中心化存儲(chǔ)里 swarming 這種方式也是利用龐大的節(jié)點(diǎn)組對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，而每個(gè)節(jié)點(diǎn)就叫做 swarm —— 這么看來，swarm 這個(gè)名字倒是起得很恰當(dāng)。