帶寬與區塊鏈：開發人員如何最小化負擔_比特幣

JordanClifford文

本文由幣信原創編譯，原文鏈接：https://medium.com/scalar-capital/bandwidth-and-the-blockchain-2ad35c57dbdf

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區塊鏈使整個世界保持在同一頁面上。當每個區塊被鑄造時，新的賬本狀態就將取代先前的狀態。共識機制致力于確保更廣泛的社區同意該狀態。在一個設計良好的系統中，激勵措施可確保不變性。經過足夠的時間之后，狀態就不會被篡改。這些區塊鏈為我們提供了可編程的貨幣，并順理成章地引起了許多人的興趣。

Alameda Research過去24小時向FTX充2.57億穩定幣:11月7日消息，Etherscan數據顯示，Alameda Research正在向FTX大量充值穩定幣。 過去的24小時內，他們總共充值了約2.57億美元。[2022/11/7 12:26:27]

比特幣和以太坊是最早的兩種區塊鏈。事實證明，這些賬本受人歡迎且健壯，但通常被詬病難以擴展。為什么會這樣？我們還可以做什么來改善這種情況？

背景

區塊鏈本身被稱為第1層。對全網所有加密資產的當前位置，區塊鏈扮演了一種全球性的真實來源。網絡上的全節點跟蹤帳本的當前狀態。為了保持去中心化或不出現權力中心，小礦工必須能夠驗證區塊鏈并為其做貢獻。而小礦工的系統資源和帶寬可能遠低于大玩家。

ADA交易量降至一月份以來的最低水平:金色財經報道，根據Messari鏈上追蹤器的數據，Cardano正面臨網絡活動的嚴重下降，因為其交易量降至2022年1月以來的最高水平。[2022/10/24 16:37:22]

為了讓區塊鏈去信任和抗審查，它們不能被任何單個實體或小團體控制。開發者們認為這一點非常重要：保持各種規模的玩家都能參與，以避免出現權力集中和單一控制點。正因為如此，提高比特幣的區塊大小限制才會遇到阻力。該限制用于限制整個系統，保持其可以被廣泛訪問。

應該注意的是，我們可以在各方之間簽訂本地協議來轉移幣，而不進行全局更新。這通常被稱為第2層或鏈下交易，對擴大交易有著深遠的影響。這個想法是，在寫入區塊鏈之前，各方之間可以對交易進行匯總。在某些設計中，將本地狀態刷新到全局區塊鏈的窗口可能需要幾個月甚至更長時間。

礦企Argo Blockchain在9月挖出215枚BTC:10月11日消息，比特幣礦企Argo Blockchain在9月份挖出215枚比特幣或比特幣等價物，8月份挖出235枚BTC。Argo Blockchain表示，比特幣產出量減少主要是由于9月份平均網絡難度增加12%。截至2022年9月30日，Argo Blockchain持有512枚比特幣，其中167枚為BTC等價物。

此外，10月15日起，Perry Hothi將辭去Argo Blockchain首席技術官的職務，并將擔任公司的過渡顧問。技術職能部門將由目前擔任技術和開發副總裁的Jean Esquier領導。Jason Zaluski將加入團隊擔任挖礦副總裁。[2022/10/11 10:31:21]

工程師們樂觀地認為，第2層解決方案將為區塊鏈帶來巨大的可擴展性，并且在加密貨幣能夠滿足大規模用戶群體的需求之前，這將是至關重要的。然而，即使第2層充當了巨大的杠桿作用，它也只能放大基礎區塊鏈的容量。第2層無法自行提供無限制的容量。因此，優化網絡以便讓每筆交易使用盡可能少的資源非常重要。

鮑威爾：我們需要一項授權立法來建立央行數字貨幣:6月24日消息，美聯儲主席鮑威爾表示：美聯儲不會提高通脹目標，資產負債表最終將比現在減少大約2.5至3萬億美元。此外，我們需要一項授權立法來建立央行數字貨幣。（金十）[2022/6/24 1:27:54]

問題

去中心化的比特幣區塊鏈是全球共享的廣播媒介——可能是人類設計的最瘋狂低效的交流方式。

——格雷格·麥克斯韋爾

第1層的基本問題是賬本的副本必須在全球范圍內保持同步。每個完整節點都存儲區塊鏈的副本，這些副本必須彼此相同并由每個節點獨立驗證。

當礦工找到一個新區塊時，必須將其傳遞給所有其他節點。延遲對于挖礦節點尤其重要，因為它們需要始終在最近的區塊上工作，否則它們的努力就會浪費掉。為了驗證最近的區塊，礦工需要知道包含哪些交易以及擁有所有這些交易的副本。

風投機構1confirmation宣布推出1億美元NFT基金:6月22日消息，風投機構1confirmation宣布推出1億美元NFT基金。1confirmation表示，該基金將直接投資NFT并擁有10年生命周期。1confirmation創始人Nick Tomaino表示，NFT將在十年內顛覆加密貨幣，因為人們比起金融更關心文化（游戲、藝術、音樂等）；雖然NFT具有較高風險，但1confirmation仍看好NFT資產。[2022/6/22 1:24:43]

目前，比特幣軟件使用一種不成熟的方法來傳播交易和區塊。節點在收到交易時會把它們轉發給所有節點。區塊被批量傳輸而不考慮接收者可能已經有的數據。對于需要確保他們能夠訪問最新區塊的礦工來說，這些低效率是不可容忍的。

補救措施

比特幣中的這些低效率是眾所周知的。多年來，人們一直在努力使網絡在減少帶寬開銷和加速傳播上更加高效。在2014年，前比特幣維護者加文·安德森發布了一份O區塊傳播路線圖。此后路線圖發生了重大變化，但這些想法仍然具有現實意義。

FIBER網絡圖示。來源：bitcoinfibre.org

中繼網絡

礦工們已經主動采取措施實施區塊中繼網絡，如FIBER和Falcon。這些中繼網絡通過使用低延遲高帶寬連接來工作，但它們具有諸如中心化和使用大量帶寬來盡量最小化延遲的缺點。它們并不會降低運行一個非挖礦節點的總體帶寬需求，但只有滿足了這一點之后，工程師們才會在擴容系統時感到輕松自在。

緊湊區塊

在傳輸一個區塊時，傳輸那些接收者已經擁有的交易是不到最佳標準的。密碼學家格雷格·麥克斯韋爾認識到，接收者已經知道了許多新發現的區塊中所包含的內容。具體地說，接收者的內存池可能包含新區塊內的許多交易。他研究了這個問題并在2015年12月起草了一份提案。

核心開發者馬特·克拉洛接下了格里格的工作并對其進行了改進，在2016年初，將其形成了為名為“緊湊區塊”的比特幣改進提案152。緊湊區塊是一種協議，它發送區塊頭、縮短的交易ID列表和發送者認為接收者不太可能擁有的一組交易，而不是發送一個包含所有數據的區塊。這一改變旨在節省帶寬，但也具有減少延遲的良好副作用。

Erlay

比特幣中基于洪水廣播的方法顯然不是在網絡內傳播交易的最佳方法。節點會接收到每筆交易的多個副本，并且必須將它們轉發給所連接的每個節點。這導致消耗了大量的帶寬，造成不必要的開銷。它還鼓勵節點連接到較少的其他節點，因為每個其他節點都會增加每筆交易的帶寬。

連接到較少的其他節點確實限制了帶寬消耗，但它可能是危險的，因為它會讓用戶暴露在所謂的日食攻擊之下。TumbleBit的創造者伊森·赫爾曼發表了一篇關于2015年日食攻擊的研究論文。基本思想與女巫攻擊有關。攻擊者偽裝成許多不同的實體，以此來迷惑受害者。攻擊者獨占所有與受害者節點相連的傳出連接。通過充當受害者唯一的信息來源，他們挖出特殊區塊來偽造當前狀態。這是代價高昂的，但如果攻擊者可以讓受害者相信自己已經收到了大量的比特幣，而實際上資金已被轉移到其他地方，受害者可能會被說服他們已經收到資金并釋放財產。

Erlay可以提供更好的連接和健壯的網絡。如果一個節點連接到32個其他節點，Erlay研究人員發現，他們的優化將導致節點使用的帶寬比當前軟件少75％。

下一步是什么？

通過礦工使用的中繼網絡和普通節點用戶的緊湊區塊，人們對區塊傳播進行了大量優化。盡管如此，研究人員仍在努力消除系統的開銷，使其盡可能簡化。只有當開發者滿意于當前吞吐量的帶寬要求已經盡可能低時，他們才能提高吞吐量。

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