区块链:深度调查：新公链们为何频现宕机事故？

作者：RichardLee

编辑：龚荃宇

迈入1月，Solana、Harmony、Arbitrum等多条公链/Layer2出现停止出块的网络宕机现象，以太坊侧链Polygon则出现严重拥堵现象，用户反映长时间内无法发起交易或提币。

上述公链多以「高性能」作为主打口号，但却在相近时间内不约而同开始「罢工」。在此之前，Solana、Arbitrum、BSC、Fantom也已多次暴露出类似问题。

新公链集体停摆，反映的是一场广泛存在、影响深远的基础设施危机。链捕手通过采访当事方Harmony团队，以及Conflux等国内公链的专业人士，试图还原这场危机，并厘清值得重视和深思的问题。

一、为什么「公链宕机」值得重视？

Web3.0以同时结合了Web1.0的开放性和Web2.0的经济效益著称，是加密圈对下一代互联网浪潮的统称。这一旧术语重新成为热词，除了它给加密经济赋予的合法性外，更因为它象征了区块链和加密技术的大规模采用。

公链赛道在2021年迎来爆发式发展，Solana的登场是原因之一：号称每秒数万的TPS，致力于给用户带来更快、更低廉的链上使用体验。SBF、美国银行等多个名人或机构都将Solana看作促进大规模加密采用的「门户」。

在链上应用有望进一步出圈的未来，公链作为最底层的基础设施，其安全与稳定性至关重要。以Solana为代表的新公链计划向以太坊发起挑战，并成为很多新用户进入加密行业的第一站，但相继遭遇宕机等尴尬状态，反映出这些新公链在快速发展过程中也逐渐暴露出自身的弊端。

横琴粤澳深度合作区布支持元宇宙产业发展十方面税收措施:11月7日消息，近日，横琴粤澳深度合作区财政局、税务局、经济发展局联合发布关于支持元宇宙产业发展十方面税收措施的通告。根据《通告》，与发展元宇宙有关的产业行业，如5G、人工智能、区块链、XR等，可对照合作区企业所得税15%税率优惠政策9大类150项优惠目录，申报享受税收优惠。对国家需要重点扶持的高新技术元宇宙企业，可享受减按15%的税率征收企业所得税。对于在合作区工作的元宇宙相关行业从业人员来说，符合高端人才和紧缺人才条件的，个人所得税负超过15%的部分予以免征。在合作区工作的澳门居民，个人所得税负超过澳门税负的部分予以免征。[2022/11/7 12:27:51]

上述公链网络动辄瘫痪长达数小时的现象如不能及时得到解决，势必将给新入场的主流用户带来糟糕的使用体验和印象，成为制约加密经济大规模发展的重要瓶颈。毕竟，公链作为分布式节点维护的去中心化网络，如果还像基于中心化服务器的平台一样频频宕机、卡顿，如何令主流人群信服？

二、流量失控：新公链们「停摆」根因

「DDoS攻击」是项目方在解释网络性能下降时，最常用到的术语之一。DDoS攻击的全称是「distributeddenial-of-serviceattack」，指的是通过使用多个来源的流量，让流量超出系统的处理范围，从而使真实用户无法及时获得所需的网络服务或资源。攻击者通常通过向某一网络发送超出网卡处理能力的流量，或向某一应用发送超出其管理能力的请求数量，来达到效果。

据区块链白帽黑客组织Halborn介绍，传统DDoS的做法通常是造成系统中的固定单点故障，比如一台Web服务器出现故障，访问者可能无法访问由其运营的网站。也因此，对DDoS攻击的抵抗力通常是区块链技术的主要卖点之一——区块链网络中没有一个节点是必不可少的，单一节点下线并不会导致整个网络瘫痪。

相里朋：区块链技术一定是与传统产业深度融合才能发挥其技术价值:近日，工业和信息化部电子第五研究所区块链创新团队负责人、高级工程师相里朋“云连线”有关人员，为武汉支招献策。对此，金色财经采访到工业和信息化部电子第五研究所区块链创新团队负责人、高级工程师相里朋，进一步了解到此次“云连线”的细节。相里朋表示，我单位与中国通信服务股份有限公司区块链研究院（湖北邮电规划设计有限公司）已有多次合作，此次“云连线”主要是为共同打造区块链产业创新基地，做好请示汇报。拟重点围绕“区块链融合创新中心”，建设区块链测试验证平台、区块链展示和培训教育平台、区块链应用创新研究平台以及区块链技术综合研究平台。面向华中地区开展区块链技术融合应用创新，AI区块链、工业区块链等综合研究，加速关键技术突破。协助江汉区打造区块链产业创新发展示范区，不仅是身体力行的支持武汉复工复产，更是看中了江汉区在金融、商贸、医疗等传统领域的优势。区块链技术不是特立独行的，一定是与传统产业深度融合，才能最大的发挥其技术价值。[2020/6/10]

不过这并不意味着区块链就能免受DDoS的影响。Halborn指出，攻击者可以发送大量垃圾交易，让其充斥整个区块链网络，从而减少「合法用户」的使用机会和空间资源。在真实场景中，通常所谓的「攻击」不是真的有预谋的「攻击」，而是在热门项目IDO、GameFi交易或市场大行情下，真实用户借助计算机程序「开挂」，实施的作弊行为。

那么，持续提高节点服务器的内存容量，可以解决这一问题吗？答案是否定的。这由大多数区块链网络共有的特性决定：大多数区块链都有固定容量，它们会定期创建具有特定大小限制的区块，节点在打包区块时，任何不适合当前块的内容都将存储在「内存池」中，等候下一个区块打包。

BCB与Justco达成深度战略合作:近日，BCB与亚太共享办公空间领导品牌Justco达成深度战略合作，基于Justco灵活的工作空间解决方案，助力智慧城市生态发展，未来，BCB将与Justco积极开展多元化的合作，提供新一代智慧城市的共享办公解决方案。

BCB专注于智慧城市解决方案的开发，将联合区块链行业领先机构，从技术开发、理论咨询、市场拓展等各个方面开展积极的合作，共同构建更科学、更宜居、更可持续发展的智慧城市生态。[2020/5/4]

因此，这一根本属性也决定了公链网络都需面对的普遍问题：特殊情况下，可能触发如洪水般泛滥的交易请求。

如何应对这一难题，以及应对措施是否有效，是考察各大网络近期表现的重要指标。

Solana用户可能对「交易泛滥」的体验最为熟悉。追溯至去年9月14日，Solana全网中断17小时，所有链上服务都无法使用，官方后续报告称是由于去中心化社交网络协议GrapeProtocol在Raydium平台上的IDO活动火热，许多用户通过编写的机器脚本发送大量交易，这些交易造成「内存溢出」，导致验证节点崩溃，最终整个网络无法达成「共识」而离线。

而根据SolanaStatus公告，Solana网络从去年12月初出现、延续至今的拥堵现象，也与「9·14」宕机事件暴露的问题有关。SolanaStatus是Solana基金会运营的发布网络性能公告的推特账户。

据区块链公司Laine分析，近期市场行情波动性大，DeFi项目中的许多杠杆仓位都达到清算标准。执行DeFi清算的人会收到奖励，任何人都可以申请充当清算人。因此这也开创了一个市场，许多人竞相清算来争夺赏金，其中有不少人使用的是自行开发的自动化程序，为了确保能「赢得」比赛，这些「机器人」会发送几十次、甚至上百次相同的交易请求。

声音 | 河北省长许勤：推动能源产业与区块链等数字技术深度融合:1月14日、15日，河北省长许勤分别到廊坊市、石家庄市，深入企业和项目现场，调研检查科技创新、县城规划建设、生猪养殖、市场供应等工作，看望慰问退役军人、企业家、一线职工和建设者。在新奥集团，许勤看望慰问民营企业家和企业员工，充分肯定企业打造“泛能网”、创建清洁能源生态圈的创新探索。他鼓励企业发挥下游分销、中游贸易储运、上游生产的全产业链优势，推动能源产业与物联网、人工智能、区块链等数字技术深度融合，以创新型智慧企业为创新型河北建设贡献力量。(河北日报)[2020/1/16]

「我们看到每秒有接近200万个事务到达同一节点，其中90%以上是完全相同的重复。」Solana联合创始人AnatolyYakovenko1月27日凌晨在TwitterSpace活动中表示。

针对宕机原因，边界智能研究院院长胡智威则进一步向链捕手表示，由于Solana将共识消息也作为一种特殊的事务消息在验证节点间传递，大量的消息堵塞导致了共识消息无法正常传递，而使得共识无法正常进行。

SolanaTPS的结构组成?来源：solanabeach

「同时Solana的一些特性被针对性的利用导致了网络宕机。例如为了并发处理事务的写入锁定在很多重要地址上被锁定，使得事务变成顺序执行而非并发，极大的影响了对消息的处理能力；节点为处理分叉，不断保留了可能的分叉信息，导致内存溢出等。」胡智威说。

国内知名公链Conflux的CTO伍鸣向链捕手分析，在Solana网络中交易过多导致网络拥塞的情况下，区块的转发延迟就会增加，账本随之容易出现分叉；当账本分叉情况严重时，共识算法的压力就会增加，如果处理不好，最终就会导致系统彻底崩溃。

声音 | 河北副省长陈刚：雄安将推动区块链等技术与医疗卫生深度融合:据中国经济网消息，在首届雄安国际健康论坛上，河北省委常委、副省长、雄安新区党工委书记陈刚表示，未来雄安新区将建立智慧健康管理体系，推动互联网、人工智能、区块链等技术与医疗卫生深度融合，形成健康医疗大数据应用体系，建设居民健康平台，推进智慧医疗。[2018/11/15]

「这里面一个很重要的问题是，节点不应该无节制地转发成本很低的垃圾交易，Solana应该是在这方面的流控没有做好。」伍鸣表示。

AnatolyYakovenko也在上述TwitterSpace活动中承认了该问题。他称，主要问题在于，原先的程序设计中，「重复交易检查」是在签名验证之后进行，因此所有的重复数据都必须先经过签名验证，才会被检查是否属于「垃圾交易」。此外，在节点客户端升级前，Solana用于删除重复数据、清除网络冗余的程序运行得非常缓慢，需耗时几百微秒。

为避免下次大行情期间，「机器人」交易再度干扰网络，AnatolyYakovenko称接下来将在Solana主网beta的1.9版本中引入「实际的流量控制」。

另一条热门公链Harmony也面临类似问题。1月15日，Harmony网络中断数小时，团队官方将基础gas费提高到30gwei，来提高发送垃圾交易的门槛。

Harmony社区发布的事后分析显示，网络的领导节点收到了大量垃圾流量，再加上验证节点的旧版客户端对高流量情况的处理不佳，内、外部的因素综合导致了这一「宕机」事故的发生。

HarmonyCTORongjianLan对链捕手表示，点对点网络数据包重复发送，造成了p2p网络的拥堵，正常的共识消息无法顺利发送，网络因此无法达成「共识」。其中内部原因在于，Harmonyp2p网络的参数不够优化、存在潜在bug，因而发生了上述现象。

「新的Web3基建需要更好的流量监测和流量限制的机制，才能杜绝网络被滥用。」RongjianLan称，Harmony对p2p网络协议层参数进行优化后，将开展长期性的系统改良工程，在共识、网络和RPC层都进行优化。

此外，以太坊二层扩容网络ArbitrumOne曾分别在去年9月14日和今年1月9日出现网络中断现象，但从官方公告来看，这与流量失控没有直接关系，主要还是与该网络由于仍在测试阶段而特意保持的较高中心化程度有关。

据悉，ArbitrumOne首次事故的原因是其Sequencer存在bug，而最近一次掉线则是由于主Sequencer节点出现硬件故障，同时备份Sequencer未能及时生效，导致网络「罢工」数小时。

「虽然我们通常有冗余，可以让备份Sequencer无缝控制，但由于正在进行软件升级，这些功能未能生效。结果就是，Sequencer停止处理新事务。」OffchainLabs称。

据悉，序列器是Arbitrum开发团队OffchainLabs运营的一个全节点。序列器具有一定特权，可控制收件箱中每笔交易的排序，来保证用户的交易结果能够立即被确定。

OffchainLabs在上述公告中表示，一旦Arbitrum完全去中心化，最有力的保证就会到来。

三、提高「基础gas费」是最终解吗？公链稳定性的未来在哪里？

事实上，在一定动机激励下，编写脚本、「开挂」作弊，是互联网用户长期以来的自然行为，随着链上交互的增多，「交易泛滥」和「机器人」困扰不可避免地会进入区块链空间。

同期网络运行状态遭遇「恶评」的还有Polygon网络。1月初，因Polygon上的P2E游戏SunflowerFarmers火爆，参与玩家发送了大量事务请求，一时间内该款链游的智能合约Gas消耗，一度占据了整个Polygon网络的41.8%，导致Polygon上的其他类型交易被暂时搁置，网络呈现高度拥堵状态，平均Gas价格数日内上涨近7倍。

Polygon近三个月平均Gas价格走势?来源：Polygonscan

Polygon长期为「交易泛滥」所困，网络拥堵现象不时发生。此前在去年10月，Poygon已经将节点客户端的最低gas价格调高30倍，以应对海量的「垃圾交易」。

这一应对方式与Harmony采取的应急措施一致。但调高基础gas价格一方面提高了用户「开挂」的成本，另一方面也会给用户体验带来影响。

对于项目方的这一惯用操作，伍鸣对链捕手分析表示，调高基础gas作为一种「流控」方式肯定是有效的，这一措施的本质是降低了系统所能支撑的吞吐率。

但他也指出，「如果想要做得更好，需要在系统本身下功夫，提高系统自身能支持的最大吞吐率，就会涉及到共识算法、网络转发算法、存储和执行优化等多方面的改进。」

Solana联合创始人AnatolyYakovenko披露的「流量控制」改进中，就涉及到引入新的协议机制。AnatolyYakovenko称，新升级中将引入按质押权重的qos流控机制，这一机制由「QuicProtocol」实现，据称这一协议由谷歌开发，已有5-6年的历史。通过这一协议，Solana可以对发件人实施「评级」限制。其中，如何决定如何在不同的区块之间分配带宽是开发团队最需攻克的命题——这一过程需要验证者接收来自网络其余部分的消息流，并根据这些消息的来源权重，对服务质量和拥塞控制进行优先级排序。

AnatolyYakovenko在推特表示，上述「流控」措施将在接下来4-5周内推出。

胡智威则表示，对于流量攻击，公链还可以采取对于验证人的网络流量保护措施，如采用哨兵节点。对于TPS更高的解决方案，除了在本链进行优化外，还可以考虑跨链+应用专有链的扩展处理方式。

而这也是BSC正在探索的方案。近日，BSC官方在其年度总结中承认其运行机制存在诸多挑战，包括「网络拥塞和节点运营商面临管理其完整节点以与最新区块同步的困难」，这导致BSC在去年曾多次短期宕机情况。

对此，BSC表示这是因为大区块的设定导致验证节点需要较多存储空间和时间来同步区块，将在2022年向多链和跨链发展，推出BSC应用侧链(BAS)和BSC分区链(BPC)?，以减少主链的数据存储量。

BSC今年的技术规划?来源：BSC博客

技术改进和去中心化程度提高，就能保障公链网络运行的稳定性吗？

针对这一问题，也有网友效仿区块链「可扩展性」的「不可能三角」，提出了「交易质量」的选择困境：交易泛滥、抗审查性和低费用三者之间，实现其二，剩下的另一目标就必定不能实现。

实际是否如此，在上述项目团队实施改进措施前，尚属未知。

但无论如何，公链宕机现象都给予启示：未来很长一段时间内，公链作为底层基础设施都还处在早期阶段，还需迎接在网络稳定性、生态完善性等层面的更多考验，特别是需要采取更多措施应对交易激增等特殊情况，避免对普通用户的使用体验造成负面影响。

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