区块链:反思分片和智能合约的制约因素

现在有很多研究致力于如何通过分片来增强区块链的可扩展性。而据我所知，这些研究主要的想法是在不牺牲区块链的不可篡改性和安全性的前提下，使在相互独立的分片中并行执行多个交易成为可能。我能找到的绝大部分研究都聚焦在分片的共识算法上。尽管所有这些研究看起来都很有前景，但我想通过一个不一样的视角来看待分片。首先，为了论证我的观点，让我们一起来讨论一下现有分片设计中的共识算法。更准确地来说，是讨论当下正在开放的免信任型区块链上运行且可用的共识算法。尽管这些算法是可用的，并且已经在运行了，可是我们真的通过分片获得了希望中的可扩展性么？让我们快速了解一下阿尔达姆定律吧，这样你更能体会到我的困惑：

-阿尔达姆定律-上述定律表明，在理论上，执行所有任务的速度会随着系统资源的提升而加快，然而，无论提升的幅度有多大，理论速度总是受限于无法从改进中受益的那部分任务的执行速度。这带来了一个根本性的难题——一旦所有可并行化部分的吞吐量都达到最大时，串行化部分的吞吐量将成为系统吞吐量的天花板。对于区块链的分片来说，这就意味着吞吐量的潜在增长受限于当前可以在隔离的分片中同时执行的交易数量。也就是说，如果分片中的一笔交易需要来自其它分片的数据，它就不得不从其它分片中同步该数据的转移。这就是一种串行化事务，根据阿尔达姆定律，一大堆分片的存在限制了吞吐量。独立的原生货币交易

ENS计划扩展到Layer 2生态系统:6月30日消息，以太坊域名服务（ENS）开发商 ENS Labs 在周四的社区电话会议上表示，它将实现与 ENS 域的以太坊 Layer 2 互操作性。该团队计划在 ENS 链下注册商合约和各种服务提供商的帮助下利用链下解析器，包括 Coinbase 运营的项目cb.id、Lens Protocol（在 Polygon 上）和 OptiNames（在 Optimism 上）等其他的。[2023/6/30 22:11:00]

如果两个账户之间的交易被明确地限制为仅在这两个账户之间转移货币余额，比如在两个账户之间发送货币，那就不需要任何其它账户中的数据。因此，如果两个账户的数据同处于一个特定的分片中是可用的，那么这笔交易和其它账户的交易就可以被异步地执行。当分片数量以及账户对之间不相关的交易数量上升时，网络吞吐量就扩展了。随着账户数量的增长，可以预见的是，对独立交易进行分片的可能性也会增加。在上述限制条件下，吞吐量的大小由执行单笔交易所需花费的时间决定，因为同一时间我们可以执行非常多的交易。这正是我们在考虑提高区块链吞吐量时想象到的理想情形。为分片设计智能合约

日本加密交易所CoinTrade与Fireblocks达成合作:金色财经报道，日本加密货币交易和质押服务提供商CoinTrade周四表示，已与新加坡加密货币托管平台Fireblocks达成合作，以为机构客户提供更高的数字资产安全性。

根据新闻稿，这一合作将把CoinTrade用户连接到Fireblocks的冷钱包，该钱包提供24/7的数字资产访问，分布式私钥共享以防止内部共谋，以及基于光学QR的签名访问。

据了解，日本的加密货币交易所被要求在该国的金融监管机构金融厅（FSA）注册。注册包括对交易所运营商的背景调查、AML和KYC程序，以及针对客户资产的安全措施。[2023/4/6 13:47:48]

但对于智能合约而言，情况不会有想象中那么顺利。智能合约是作为一个单独的账本账户被部署在区块链上的，账户中除了数据状态还有它的程序代码。代码上运行的每一笔交易都在改变智能合约中的数据状态。每一个改变都被记录在区块链上，并通过一个代表状态的哈希值进行验证。为了保持区块链状态的确定性和连续性，每个智能合约每次只能在一个分片中执行，除非智能合约账户本身的状态也能被分片。总之，这使得对于所有往智能合约发送交易的账户而言，智能合约账户的执行成为了限制因素。由于智能合约被用于发行代币，因此随着特定代币流通量的增加，无论存在多少分片，其智能合约很有可能成为吞吐量的瓶颈，正如阿尔达姆定律所预测的那样。就目前有关智能合约的分片实现来看，我只能看到两种可能通过分片提升扩展性的方式：使用隔离在分片中的多个智能合约使用确定性的多线程智能合约，使用多个智能合约可以充分发挥分片的优势。举例来说，如果每个智能合约都被分配到一个单独的分片中执行，那么对于一个特定的代币而言，其交易不会对其它代币的交易造成影响。尽管每种独立代币的交易都受限于它所在的特定分片中智能合约的吞吐量，但分片的数量可以随着大量且不断增长的代币而线性增长。这并没有解决单个智能合约的吞吐量问题，但是对于一个所有合约都在一条链上、没有分片的区块链而言，它是一个改进方案。不过，即便使用这种方法，只要一个用户账户的状态被分散在不同分片间、又同时被需要，问题还是会出现。一种来自超级计算的叫做矢量化的技术使得程序能够并行地执行其部分代码。这就是为人熟知的的单指令多数据流。针对SIMD编写的程序都是确定性的。从本质上来说，SIMD机器）是通过一系列的处理器来对其数据进行分片的。这对于某些类型的应用来说非常有效，诸如图形以及类似的矩阵运算。理论上来说，这项技术也能被应用到区块链的智能合约中。也就是说，智能合约可以被明确地编写为通过某种方式来支持交易的并行执行。至于这要如何实施，我并不太清楚。也许在这片领域里会涌现出一些创新的区块链研究。然而，可以预见的是，即便有了一个这样的解决方案，编写一个适合SIMD运行的智能合约也会变得相当复杂。无论是使用隔离在分片中的多个智能合约，还是使用SIMD智能合约，都很难算作一个理想的解决方案，尽管它们都有可能提高可扩展性。智能对象资产使分片成为可能

北京青年报：产业链条初步形成，区块链正改变我们的生活:1月15日消息，专家认为，区块链技术有助于促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本等，是支撑数字经济发展的战略性技术，对推动高质量发展具有重要作用。记者了解到，区块链技术可以在无需第三方背书情况下实现系统中所有数据信息的公开透明、不可篡改、不可伪造、可追溯，在数字货币、金融资产的交易结算、数字政务、存证防伪数据服务等领域拥有广阔前景。

随着数字经济时代到来，区块链与其他新一代信息技术交叉融合，其信任价值将被进一步激发，为“信任科技”积蓄能量。业内人士认为，中国区块链产业链融通发展格局初步形成，产业链条上的供给主体从不同维度推动产业落地，与各行业融合发展。（北京青年报）[2023/1/15 11:13:16]

对于智能合约的分片来说，其主要的限制因素在于状态的分片和代码的执行。如果存在一种方法可以避免在单个智能合约状态和代码执行中的交易串行化，分片就可以通过增加吞吐量来提升扩展性。换言之，如果存在一种多指令多数据流的执行方法，通过区块链分片来提升可扩展性的机会将显著提高。正如我们在“反思区块链账户概念”这篇文章中所描述的那样，如果每个用户账户都有它自己的状态，而不是使用相互独立的智能合约的话，那么每个用户账户都能包含代表资产的对象，无论该对象是代币还是其他类型的实体。正如文章“可扩展的智能对象资产、智能对象资产所有权及基于DataGrid区块链的扩展区块链对象模型的分数级智能对象资产所有权”所述，XOSA和对XSOA的引用可以被用于在账户状态之间通过交易直接转移账户之间的所有权。举例来说，假设有两组交易，其中每笔交易都介于不同的账户之间，也就是说：一笔交易从账户A发送到账户B；另一笔交易从账户C发送到账户D，那么这两笔交易可以在不同的分片中被同时执行。进一步来说，因为XSOA的代码独立于任何账户，且对于每笔交易来说，代码可能并不相同，因此我们可以使用一个MIMD模型实现分片。在该模型中，每个分片中的代码和数据都各不相同。对于这个模型而言，限制其可扩展性的因素是不相交的账户组之间能同时发生的交易数量。我们可以预见的是，随着账户数量的增长，不相交的账户组之间发生任意一组交易j的机会也会增加，这反过来将导致分片的机会也得到增加。结论

KuCoin与Web 3协作平台Dmail Network达成深度战略合作:金色财经报道，加密货币交易平台KuCoin及其社区链KCC、KuCoin Wallet以及生态投资孵化平台KuCoin Labs将与基于Web 3.0的协作平台Dmail展开深度战略合作。

据介绍，Dmail自成立以来，就受到了Hashkey Capital、Amino Capital、OIG VC等众多投资者的关注。这两家行业巨头的合作将涉及技术、生态、信息服务，为用户提供Web3级的信息服务体验。

通过本次合作，Dmail将为KuCoin生态用户提供基于多链的去中心化邮箱服务，同时KuCoin和KuCoin Labs也将为Dmail在技术、营销、生态等方面提供全方位支持。（businesswire）[2022/9/21 7:09:52]

作为一种已经假定可用的分片共识算法，一个突出的问题在于如何使用这些技术。智能合约天然地会将交易串行化，除非使用复杂的SIMD类型的解决方案，就只能通过使用多个隔离的智能合约来提供扩展性。即使使用这一方案，每个智能合约的吞吐量仍会受到单个分片的吞吐量限制。通过重新让用户账户来包含状态信息，并使用XBOM模型，DataGrid区块链提供了一种提升分片可扩展性的解决方案——根据账户的数量和账户之间的不相交交易来进行扩展。除了支持继承和实时代码重用以外，我们认为这是一个对于区块链扩展性问题的重要的解决方案。

MakerDAO社区投票通过在Maker协议中添加RWA-009（HVBank）:7月8日，官方消息，MakerDAO社区投票通过在Maker协议中添加RWA-009（HVBank），这是一项由Huntingdon Valley Bank（HVBank）提出的1亿DAI债务上限参与工具，作为新抵押品类型。[2022/7/8 1:59:02]

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