Vitalik Buterin:分片和 Rollups 的結合將帶來一萬倍的擴容提升

買賣虛擬貨幣

最近,以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 參加了部落格主持人 Lex Fridman 的採訪,在採訪中談及了加密貨幣、監管、MEV (礦工可提取價值)、以太坊 2.0、PoS 安全性、Layer 2 (Rollups)、大合併、Polygon 等等內容。採訪時長約 3 小時,本文采編自本次採訪的一些內容,完整內容請參考本次採訪影片。以下采編自本次採訪的部分內容:

Lex Fridman:Shiba Inu 於 2020 年建立,模仿了 Dogecoin,你被贈予總供應量的 50% 的 Shiba,然後你「銷燬」了被贈的 90%,價值 67 億美元,並你將 10% (當時價值 12 億美元) 贈送給了印度 COVID-19 救援基金 (Indian COVID-19 Relief Fund),表示自己不願意享有這麼大的權力。

Vitalik:我先來說說這類幣的背景以及給我贈送這些幣的故事。Dogecoin 最初在 2014 年左右的時候以一種「joke」的形式被建立,一開始人們並沒有把它當回事兒。我在 2016 年的時候投資了價值 25000 美元的 Doge,當時我還想著要如何跟我媽解釋我把錢投資到了這些狗狗幣,這個幣唯一有趣的就是它帶有狗的 logo,最後證明這是我最好的投資之一。

然後在 2020 年底,Elon Musk 開始討論 Degecoin,然後當時其市值暴漲到了 500 億美元,它上暴漲好多次,比如第一次從 0.8 美分上漲到了大約 7 美分,這是在 1 天之內發生的。我記得當時我還在新加坡,看到了其價格暴漲了超過 100%,然後當時我就想我持有的 Dege 值好多錢了,然後我賣出了持有的一半的 Doge,獲得了 430 萬美元然後直接捐出去了。幾小時之後,其價格就從大約 7 美分跌到了 4 美分。因此我在高點賣出了 Doge,當時覺得自己是個很厲害的 trader。後來 Doge 又從 4 美分漲到了 7 美分然後 50 美分。Doge 成了影響力很大的東西,很多沒有聽過以太坊的人都聽說過 Doge。這是我未預料到的。

然後有些人就會想,既然 Doge 的市值都能達到 500 億美元,那麼模仿它的其他幣應該你也能達到幾十億美元,我覺得這就是創造 Shiba 這些人的想法。但他們直接給了我 50% 的 Shiba 供應量,但他們不是首個贈給我幣的專案。大約在 2020 年底,有個預言機專案 Tellor,我想這個專案應該是 Chainlink 的競爭對手,我記得他們直接將價值 50,000 美元的幣打給了我,然後他們四處宣傳說「看!Vitalik 持有了我們的 Token,他是我們的一個支持者。」意識到這一點之後,我就公開地透過 Uniswap 賣出了他們的 Token,將這個謠言終止了。

然後 Shiba 這些人也更聰明一些,他們不是將幣打到我的那個地址中,而是將幣打到了我的冷錢包裡面。然後我注意到很多人在討論這種幣,我被捐贈的幣也價值數十億美元,然後我在拿到我的冷錢包金鑰之後,就開始賣出一些幣並將一些直接捐給了幾個慈善機構。我實際上拋售了 80% 的 Shiba 並將獲得的 ETH 捐給了一些組織,然後直接捐出了 20% 的 Shiba,包括印度 COVID 救援基金和其他機構。

Lex Fridman:你如何看待區塊鏈的監管?最好的情況和最壞的情況是什麼?

Vitalik:最好的情況是,區塊鏈繼續繁榮,然後我們找到了擴充套件區塊鏈的方法,這樣人們就可以在區塊鏈上進行各種事情,也就是人們一直在談論的所有不可思議的事情,然後還有很多很好的應用在區塊鏈上執行,比如讓人們能夠以更好的方式進行互動的 DAOs、讓藝術家們能夠更好地獲益等等,然後獲得足夠的大眾支援,讓人們意識到加密貨幣可以做很多好的事情,還有其他有待理解的創新潛力。

最壞的情況就是,人們突然認為這項技術在被一些 bad people 使用,但我不認為政府能夠阻止區塊鏈的存在,但是他們有能力使其邊緣化,比如禁止所有的交易所和禁止所有主流僱主接受和使用加密貨幣付款,使其產生的影響更小。顯然我是希望好的情況發生。

Lex Fridman:我們來談談以太坊 2.0。Eth2 將如何使以太坊更加可擴充套件、更加安全和更加可持續?

Vitalik:實際上最近我們不再強調 Eth2 這個稱謂,背後的原因是最初我們設想了一個很大很紅偉的願景,想著所有好的事情將會同時發生:一條全新的區塊鏈和一個全新的協議。後來我們慢慢地將路線圖調整為更加逐步的形式,PoS 和分片 (sharding) 都是隨著時間的推移而發生的,所有的功能和特徵都也是如此,儘管普通的以太坊使用者感受到的是無縫的體驗,可能比之前的硬分叉升級要更加複雜一些,但從使用者的角度來說並不是那麼複雜。

曾經被認為是以太坊 2.0 的兩個旗艦功能,而現在只是被認為是下一個以太坊演變的旗艦功能,就是 PoS 和分片 (sharding)。PoS 是一種共識演算法或者說共識機制,共識機制就是網路節點對於哪個區塊或則哪筆交易以什麼順序上鍊的方式,確保一旦某個區塊上鍊就無法再被逆轉。

當前存在的比特幣和以太坊等區塊鏈使用 PoW,基本上就是這個網路中有很多計算機 (節點) 對於要接受哪個區塊達成共識,而有時候兩個區塊會被同時釋出,因此需要對區塊的順序達成共識,因此需要一種「voting game」(投票遊戲)。但誰的投票權重更大是不能透過「一人一票」的方式的,因為某個 bad guy 可能會在其計算機上有 1 00 億臺虛擬計算機,因此他就有 100 億個虛擬節點,然後可能就擁有 99% 的網路節點並控制網路的一切。

為了阻止這種事情的發生,PoW 和 PoS 都是根據你為網路貢獻了多少 economic resources(經濟資源) 來按比例決定你的投票權重的。那麼在 PoW 中,你要證明你擁有多少經濟資源 ,也就是你擁有多少臺計算機並 24*7 執行它們,這種方式確實起作用,因為如果想要攻擊網路,你需要投入更多的計算機和更多的資金和電力,成本是非常高的。

而在 PoS 中,不像 PoW 中那樣透過 24*7 貢獻算力,你只需要將一定的幣質押進系統中作為經濟資源。我喜歡 PoS 很多年,因為它需要消耗更少的資源,它不像 PoW 那樣需要從製造商那裡購買挖礦裝置並消耗大量的能源,而 PoS 只需要透過常用的電腦即可執行,你可以在你現在使用的普通電腦上執行 PoS 驗證者節點。因此這種方式要更加不那麼資源密集,不給環境帶來負擔。還有一個原因是,基於 PoS,區塊鏈不需要像 PoW 那樣支付那麼多給維護網路的人 (礦工),目前比特幣和以太坊大約每年都提供大約相當於總供應的 4% 給礦工,以太坊大約每年新發行 470 萬 ETH,當前總供應為 1.15 億 ETH。但透過 PoS,我們預計每年的新增大約為 50 萬到 100 萬 ETH,這意味著總供應量不會增加地太快。

Lex Fridman:你覺得 PoS 的安全性如何?

Vitalik:我認為 PoS 是非常安全的,因為如果你想要成功攻擊以太坊網路,那麼基本上你需要擁有相當於整個網路中質押的 ETH 數量,比如現在我們有 500 萬 ETH 被質押 (在信標鏈中),然後你 (攻擊者) 需要擁有 500 萬 ETH 並加入網路中,這些 ETH 價值大約 150 億美元,我認為這比攻擊比特幣網路的成本都更高;其次,PoS 從攻擊中恢復要比 PoW 更容易,在 PoS 中我們有很多針對攻擊的措施,比如我們有自動的 slashing (罰沒) 機制會銷燬作惡者質押的幣,而且社羣還可以透過協調軟分叉的方式來應對 (成功的) 攻擊,攻擊者在新鏈中將損失很多的幣。

Lex Fridman:一些人認為 MEV (礦工可提取價值) 是以太坊面臨的 一個威脅,什麼是 MEV 以及如何應對?

Vitalik:PoW 和 PoS 中都會存在 MEV (Miner Extractable Value) 問題,也可以稱之為 Block Proposer Extractable Value (PBEV,即區塊提議者可提取價值)。其基本意思是如果你有能力對於哪筆交易以怎樣的順序被打包進區塊,那麼你可以利用這種優勢來獲取經濟收益,不僅僅是透過交易費來獲利,比如透過搶跑或則尾隨他人的交易來獲利,能夠讓區塊提議者獲得一定比例的收益。

這種現象之所以是一種挑戰,因為首先它有時候會降低使用者體驗,使使用者的交易不處於有利地位,而且更大的風險是 MEV 為礦工或驗證者帶來的規模經濟,可能導致 PoW 挖礦或者 PoS 驗證更加中心化。因此生態系統已經對 MEV 予以重視,諸如 Flashbots 等專案已經在進行中。這確實是一個風險,但我們現在已經在做一些事情來應對。

Lex Fridman:我們來談談擴容的概念,具體來說就是 Layer 1、Layer 2 以及二者的互動,以及分片的理念。

Vitalik:擴充套件區塊鏈有兩種正規化,也就是 Layer 1 擴充套件和 Layer 2 擴充套件。L1 擴充套件就是透過一些機制使區塊鏈本身能夠處理更多的交易,儘管區塊鏈本身存在一些效能方面的限制;L2 擴充套件就是不對 L1 進行改變,而是在鏈上建立協議來繼承 L1 的安全性,同時很多事情在鏈下進行,因此可以獲得更多的擴容性。在以太坊中,最受歡迎的 L2 正規化是 Rollups,最受歡迎的 L1 擴容正規化是分片 (sharding)。

Lex Fridman:其中一種擴充套件區塊鏈的方式是增加區塊大小,在講述 Sharding 之前,能否談談有關區塊大小之爭。

Vitalik:這是一個更好地寫入區塊鏈 (即在區塊鏈上進行交易) 和更好地讀取區塊鏈 (即讓節點驗證鏈上的交易是否正確) 之間的權衡。就去中心化而言,二者都是同樣非常重要的。如果某條區塊鏈的讀取成本很高,這就意味著人們就需要相信少數的節點,而這些節點可以在沒有其他人同意的情況下改變區塊鏈的規則;而如果某條區塊鏈的寫入 (交易) 非常昂貴,那麼每個人都會轉移至非常中心化的二級系統。

因此我認為這需要在兩者之間取得平衡,偏向其中一方則會導致區塊鏈往不健康的方向發展。我認為目前比特幣的區塊大小 1 M 主要有兩個原因,其一是他們認為能夠讀取區塊鏈是真的非常重要;其二是很多人都在維護著不對其進行硬分叉的原則。更大的區塊大小意味著區塊鏈將更加中心化,因為將有更少的人能夠執行節點,而且還可能帶來硬分叉。

Lex Fridman:那麼什麼是分片?分片有什麼特性?

Vitalik:分片並不是像增加區塊大小那樣增加引數,而是要改變區塊鏈的架構,使網路中的單個節點僅需儲存整個網路的一部分資料和處理其中一部分交易。採用這種模式的挑戰並將至應用於區塊鏈上是,區塊鏈不僅僅是將資料分散到網路中,而是對分散到網路中的資料達成共識並確保達成共識的資料是正確的。因此會存在這樣一個悖論,比如假設你需要一條能夠每秒處理 10,000 筆交易的區塊鏈,但區塊鏈中的每臺計算機節點每秒只能處理 100 筆交易,那麼單個計算機如何在不驗證所有交易的情況下信任其他計算機呢?

有好些方法可以實現這一點,比如其中方式就是透過隨機洗牌 (打亂) 驗證者,比如在一條 PoS 鏈中有 10,000 名驗證者 (質押者),為了簡單起見,我們假設每個驗證者質押相同數量的幣,然後對驗證者進行隨機打亂,將其中 100 名驗證者 (形成一個委員會) 分配至驗證某個區塊,另外 100 名驗證者被分配至驗證另一個區塊,以此類推。那麼有效資訊廣播的方式是,某 100 名驗證者在驗證某個區塊時會對其進行簽名,以表示自己認同該區塊的有效性,然後該區塊的所有簽名會聚合成 1 個簽名並將至廣播給網路中的其他驗證者,那麼其他驗證者就只需驗證該簽名,而無需直接去驗證該區塊中的交易。其他驗證者看到這個簽名時,並不是直接相信這個區塊是有效的,而是相信該區塊中的大多數驗證者都認同該區塊是有效的。因此如果我相信該區塊的大多數驗證者都是誠實的 (因為這些驗證者都是隨機被分配的,攻擊者無法將自己控制的驗證者節點全都塞入同一個委員會中,也即是說攻擊者控制的節點也會被隨機打亂),那麼非法區塊就不會被納入區塊鏈中。這是一種簡單的分片形式。

還有其他一些更加明智的形式,比如 zk-SNARKs 的概念,也即一種零知識證明,這是一種生成加密證明的理念,表示透過對某條資料執行一些複雜的運算生成一個證明。如果生成了這種證明,比如你看到某個 zk-SNARKs 證明表示某個區塊是有效的,那麼你可以相信該區塊是有效的。還有一種叫作資料可用性抽樣 (data availability sampling),讓你確信區塊中的資料已經被髮布。基本上來說,如果將這些方法堆疊起來,那麼你可以建立這樣一個區塊鏈系統,讓個體參與者能夠相信這條鏈上發生的一切都是正確的,而無需自己親自去驗證。這就是 Sharding。

Lex Fridman:據我所知,以太坊被提議的是實現 64 條分片,這是如何實現擴容的?這個數量是不是固定的?這是實現其擴容性與信用卡或則 Visa 相競爭?

Vitalik:隨著時間的推移,這個 64 條分片的數量可以透過硬分叉的方式來來增加,且理論上可以實現 1024 條分片鏈。更多的分片鏈會帶來挑戰,比如需要有一個檢查和管理所有這些分片的邏輯,如果有太多的分片則會帶來更高的成本,但儘管如此你還是可以稍加改善的。而且我們正在做的另一件事情,就是將 Sharding 與 Rollups 結合起來。

Lex Fridman:哦,Rollups。那我們現在來討論 L2 的理念。

Vitalik:Rollup 的基本理念就是,使用者將交易發給某個中央聚合器 (aggregator),理論上來說任何人都可以成為某個 Rollup 中的一個 aggregator,也就是一種無須許可的模式。Aggregator 所做的事情就是,他們將剔除與更新狀態無關的所有交易資料,然後保留更新狀態所需的資料並進行壓縮,因此只需在鏈上釋出這些很小的被壓縮的資料,而無需釋出所有的交易資料。在鏈上釋出的資料量可能就會減少十倍。

還有就是不會在鏈上進行計算,而是在鏈下進行計算。有兩種方式可以做到這一點,其中一種是 zk-Rollup,也就是提供一個 zk-SNARK 證明用於表示「我進行了計算,這是我的計算雜湊的證明」,然後將該證明提交至鏈上,然後每個人都去驗證這個證明,而無需驗證所有這些交易;另一種方法是 Optimistic Rollup,基本上就是首先某人聲稱自己認為的交易結果是正確的,然後另一個人可以表示反對並聲稱交易結果是不一樣的,如果存在這樣的分歧,那麼就需要在鏈上釋出整個區塊的資料並進行驗證,錯誤的一方將損失很多錢。

因此,透過 Rollup 可以將 90% 的資料和 99% 的計算放在鏈下,然後將 10% 的資料和 1% 的計算放在鏈上,因此擴容效能夠增加大約 100 倍。現在這些系統針對一些應用已經上線了,比如 Loopring 這個基於 zk-Rollup 的支付平臺,你將資金存入 Loopring 系統便可以非常低廉的交易費進行交易,比如 5 美分 (而不是 5 美元)。儘管現在以太坊上的 Rollups 僅支援幾個應用,但預計幾個月之後就會有完全相容以太坊的 Rollups。因此將 Rollups 和 sharding 結合翹起來就達到了 10,000 倍的擴容性提升,帶來成千上萬的 tps。

Lex Fridman:因此這種擴容效能夠更快地處理大量的交易,並且成本更加低廉。

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