比特币二层的真正三难困境
发表时间: 2024-04-02 23:23:36 发布于:行业新闻
比特币是理想的选择。它是最去中心化和安全的基础层。应该利用这个中立的基础层,用于各种链上金融活动,远远超出简单支付的范围。我们该有远见,让用户在参与更高级的链上金融活动时能够依赖比特币的区块链安全。加密用户应该放心,明白他们的活动是由最中心化的基础层保护的。
比特币被设计得尽可能简单,尽可能安全,它以目前的形式完美地实现了其目标。在比特币之上出现的新层应该继承比特币的全部安全性,为链上金融创建一个可扩展和可编程的基础设施。
区块链可扩展性三难问题(不可能三角)最初是针对第 1 层解决方案提出的,为了解释同时实现所有三个属性的内在紧张关系。我们大家可以重新解释每个方面,将其应用于比特币第二层解决方案。让我们为这样一些方面建立简单的定义,并深入探讨它们的细节。
安全性:对于第一层来定义安全性可能会很复杂,因为涉及到诸如代币经济学或共识机制等多方面的因素。然而,对于比特币二层,我们大家可以很容易地将安全性定义为从比特币继承的一系列属性的程度。这个程度是一个层依赖比特币提供安全性的程度。例如,一个二层可以将其区块哈希锚定到比特币的区块,同时将区块保存在链下,从而继承了比特币对重组的抵抗能力,但没有继承其活跃性(liveness)。定义一个层安全性的四个主要属性是:活跃性(数据可用性)、抗审查、抗重组和有效性。
同样,当讨论比特币二层的去中心化时,比特币二层的去中心化应该在很大程度上与基础层的去中心化相似。尽管衡量基础层去中心化的指标经常被误解,但关键焦点应该是验证区块链的的难易程度。对于比特币,重点应该放在节点而不是矿工上。虽然矿工负责生成区块,但验证这些区块的有效性是节点的责任。简单来说,节点执行共识和链规则,而不是区块生产者。对于第二层,我们大家可以应用相同的度量标准:验证第二层有多容易?这包括访问L2数据和验证数据。我们将更详细地探讨这一点。
可扩展性的第一个方面相对直接,指的是层的吞吐量,通常以每秒交易数(TPS)来衡量。然而,第二个方面需要更深入的研究。对于理想的比特币二层,我们设想的功能应该超出简单的支付交易。这可能包括借贷、交换或执行复杂的支付合约。
为了促进这样的高级操作,一个二层需要一个能够编程和执行这些功能的虚拟机(VM)。虽然对于可扩展性来说并非必需,但对此类 VM 进行编程的便利性是有利的,因为它能加速二层内的开发活动。历史表明,许多具有复杂虚拟机的基础层和第二层都难以吸引大量的开发活动,这表明仅仅复杂性并不是成功的银弹。
当讨论比特币二层(二层解决方案)的安全性时,我们将其定义为一个频谱,表示底层链的安全属性被继承的程度。
获取状态的可访问性(活跃性):这与活跃性相关。去中心化网络应允许任何人检索区块链的当前状态,确保数据可用性。
验证状态转换的能力(有效性):这涉及有效性。去中心化确保任何参与者都可以独立验证状态转换的正确性。
广播交易的自由(抗审查性):这一方面与抗审查性相关,强调用户能向网络提交其交易而不会面临被阻止或忽视的风险,从而确保免于审查的自由。
生成区块的能力:虽然这可以被视为抗审查性的一部分,但它有些不同,可以说是最不重要的方面。生成区块的能力并不那么重要,因为区块生成者并不决定区块链的规则。区块的生成实质上是编制符合已建立共识规则的一组交易。实际上,是节点而不是区块生成者来执行这些规则。
一个很有说服力的例子是 Marathon 在区块高度 809478 挖掘的比特币主网区块。尽管利用了相当大的哈希算力,但该区块被节点拒绝,因此未被添加到主链上。
这就是为什么每个比特币二层都应该第一先考虑运行节点的便利性。如果一个比特币二层需要的软件需要过多的内存、存储或带宽,它将天然地被较少验证,因此也将更少地去中心化。
理想情况下,比特币二层应直接集成到比特币网络中,允许用户在验证比特币网络本身之外以最少的额外努力来验证该层。这种方法促进了最大限度的去中心化,并利用了比特币基础层的安全性和已建立的信任。
考虑到我们讨论过的所有定义,我们大家可以稍微修改原始的三难问题,使其与比特币二层兼容。虽然这些变化是微妙的,但根据所提供的解释,修订后的三难困境可能会更加易于理解。
闪电网络是比特币上最知名且广泛采用的二层,致力于实现近乎即时的支付。已经运行了近五年,其处理即时支付的能力超过了比特币基础层。这一优势源自其专为单一用例量身定制的架构。截至今天,闪电的功能仅限于点对点比特币交易,绝大多数都是促进支付。尽管它增强了支付的吞吐量,但它并未扩展比特币的基础架构以包括额外的功能,这在很大程度上限制了其可扩展性潜力。
从安全性的角度来看,闪电网络在比特币之上以点对点方式运行。这在某种程度上预示着诸如活跃性、抗审查性和抵抗链重组等属性是在链下、在两方之间管理的。与比特币直接相关的唯一方面是交易的有效性,这是进行乐观验证的。闪电的点对点组件并未引入来自外部链的任何新的信任假设,这使我们大家可以将其视为对比特币最安全的二层之一。
总之,闪电网络增强了比特币处理支付的能力,实现了几乎即时的结算时间,并由于其要求参与者运行独立节点的设计,保持了高度的去中心化。然而,虽然它利用比特币的安全基础设施进行最终结算,但它引入了链下网络独有的新安全考虑因素。此外,它的功能专门用于扩展支付交易,并没有扩展到别的类型的链上金融应用程序,这限制了其在更广泛的区块链金融领域的适用性。因此,闪电网络以其高度的去中心化实现了三难困境的一个方面,除了协议的实现复杂性外,在安全维度上处于有利地位。但是,它在可扩展性方面仍然受到限制。
然而,在安全性方面,Liquid 与比特币不一样。它作为一个独立网络运行,不与比特币区块链共享或继承安全特性。这种独立性意味着 Liquid 的运营者有能力隐瞒数据、发起链重组,并在 Liquid 网络内审查交易。这些潜在行为可能会阻碍用户对区块链的完全验证,引发对其去中心化的担忧,并质疑其去中心化的稳健性。
总之,Liquid 通过引入一个侧链来扩展比特币交易的方法与众不同,使其可处理更多交易量,并提供比比特币主链更多的功能。然而,其安全模型与比特币不一样,因为它是建立在一组受信任实体控制的联合结构之上。因此,虽然 Liquid 在满足三难问题的可扩展性属性方面表现出色,但由于其治理和安全模型带来的中心化风险,它在其他两个属性方面面临挑战。
采用独特的共识机制,Stacks 独立于比特币网络运行。这在某种程度上预示着 Stacks 中新区块的生成和广播是在其自己的网络中管理的。就活跃性而言,Stacks 依赖于其自己的网络以保持持续的数据可用性。对于抗审查的过程也与比特币分开。用户通过 Stacks ECO内的节点将其交易发送给 Stacks 区块生产者,因此依赖于 Stacks 区块生产者的善意来包含其交易在区块中。虽然重组阻力在某一些程度上与比特币有关,但目前对于关键的金融业务来说,最终确定的维持的时间太长了。Stacks正在探索其马上就要来临的更新中的改进,通过每天将区块哈希锚定到比特币网络来缩短最终确定时间。
总之,Stacks 通过更大的区块大小和智能合约功能增强了区块链功能的可扩展性,以此来实现了三难问题中的可扩展性方面。然而,它在去中心化和安全性方面面临挑战。Stacks 的安全性依赖于单独的共识机制和网络基础设施,引入了与比特币不同的信任假设。至于去中心化,用户要运行 Stacks 节点的要求创建了一个独立的网络,其去中心化程度尚未完全评估。
尽管具有可扩展性优势和 EVM 兼容性,Rootstock 的安全性与比特币有显著不同。有必要注意一下的是,与 Stacks 不同,Rootstock 甚至没有抗重组(reorg)能力,导致完全独立的信任和安全假设。
与 Stacks 类似,Rootstock 在一个独立的网络上运行,并需要特定的软件供节点运营者验证其区块链。合并挖矿有助于提高算力,这对网络的安全性有益,但并不从根本上保证区块生产者的诚实。去中心化程度是区块链健壮性的重要的条件,由独立节点的数量来衡量。由于与 Stacks 相同的原因,Rootstock 的节点数量本质上是有限的,导致节点数量远低于比特币网络。
简而言之,Rootstock 通过引入 EVM 兼容的智能合约功能增强了比特币的可扩展性。然而,它与比特币的安全模型不一样,因为它没有继承比特币的任何安全特性。Rootstock 的安全性基于其自己的信任假设,与比特币无关。在去中心化方面,与 Stacks 一样,Rootstock 依赖于一组外部节点,为其去中心化属性设定了一个上限。因此,虽然 Rootstock 满足了三难问题中的可扩展性方面,但它在安全性和去中心化属性上都存在挑战。
Chainway 的主权 ZK Rollup 在区块链领域代表着一项重大创新,它是一个直接构建在比特币网络上的 EVM 兼容 ZK Rollup。它利用零知识证明,特别是 ZK-STARKs,进行交易验证和高效利用比特币的区块空间。Chainway 的 ZK Rollup 是符合比特币二层三难困境所有三个基本要素最高标准的解决方案。
EVM 等效设计使研发人员能够无缝过渡以部署应用程序,在利用强大的比特币网络的同时保留熟悉的以太坊环境。ZK 架构的优点是能够即时处理数千笔交易,递归证明确保了区块链三难困境参数内的可扩展性。
对比特币二层解决方案进行分类和评估并不简单。提出新的三难困境或比较可能会导致对可扩展性、安全性和去中心化很重要的细微差别的疏忽。在原始三难问题框架内,每个角代表了成功的 Layer 1 区块链必须同时实现的基本区块链属性,或者至少在它们之间取得平衡。通过在每个角的定义上进行微妙的扩展,我们有效地将核心三难问题应用到了比特币二层。
对原始三难问题的遵循确保我们不会将第 2 层项目限制在严格的“是或否”类别中,而是欣赏去中心化的光谱和对 Layer 2 进行分类的各种各样的因素。保持这一已建立的框架不仅有助于更准确地评估比特币二层架构的现状,还将区块链属性的根本原则扩展到 Layer 2范式中。
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