区块链:蓝狐笔记：不牺牲安全下的分片扩展

前言：对于区块链来说，去中心化的本质是要达成安全。因此，去中心化是其根本属性，是不能被妥协的一个属性。那么，如何在不牺牲安全的情况下实现扩展？目前来看，分片是一条少有的能够兼顾安全和扩展性的道路。本文作者RomiKumar以Elrond为例，框架性地分析了兼顾安全的分片扩展路径。本文由“蓝狐笔记”社群的“Cipher”翻译。

关于区块链验证机制的实现问题，人们有些过度担心了。通过分片,验证过程只会得到加强。通过这一过程,只有相当小的一组节点(又名分片，而不是整个网络节点)将对每个交易进行验证。

在区块链的情况下,场景并没有那么复杂。区块链网络在逻辑上被划分为多个较小的节点或分片。当用户创建交易时,分片的验证将由分片组中的节点执行。然而，有些比普通的分片更聪明更有潜力的东西,它的名字叫自适应状态分片。

使用自适应状态分片技术，每个分片每秒能够进行3750笔以上的交易，如Elrond。

印度最高法院敦促印度联邦政府制定明确的加密货币监管:金色财经报道，印度最高法院询问联邦政府是否打算建立一个联邦机构来调查与加密货币有关的刑事案件。最高法院表示，印度中心仍然没有监管加密货币的法律或机构是\"不幸的\"。Surya Kant大法官和Dipankar Datta大法官问道，不幸的是，你们仍然没有任何法律，你们在国家层面是否有一个机构来了解这些案件并进行适当调查？为了国家利益，我们希望你们能确定一个国家级的专门机构。[2023/7/29 16:06:18]

当吞吐量增加时,新的分片会自行激活,这都得益于其自适应特性,在区块链中实现线性的可伸缩性。

该网络已开发近两年。与此同时,人们对区块链的兴趣也在增加,因此投入的资源也在增加;因此,在现有的基础设施上,特别是以太坊已经有了令人难以置信的发展。网络基础架构的第三个支柱是互操作性。

其区块链服从以太虚拟机(EVM)。由于以太坊一直是许多独立区块链开发人员的基础,因此对于试图寻求扩展性的已有项目来说，该网络将是最具吸引力的解决方案。为了进一步简化项目利用以太坊网络的流程,Elrond区块链提供了与以太坊ERC-20代币标准的反向兼容性。

Espresso Systems与Caldera合作将在OP Stack中构建Optimistic rollup:7月26日消息，区块链基础设施公司 Espresso Systems 宣布正在与 Rollup 即服务（RaaS）公司 Caldera 合作，将去中心化测序引入 OP Stack，团队将在 OP Stack 中构建 Optimistic rollup，测试网很快将可供所有人使用。

在合作方面，Caldera 将提供 OP rollup 界面、站点托管、区块浏览器和索引器。Espresso Sequencer 将与 OP 堆栈 Stack ，支持开发人员从发布开始就构建去中心化 Rollups。[2023/7/26 15:59:22]

该网络在真正去中心化的网络中提供可扩展性、安全性和互操作性。该项目的测试网络将很快上线,开发者将有一个早期的构建机会,可以说,在迄今为止先进的区块链的基础上更上一层楼。

STEPN推出多链去中心化交易所DOOAR:6月10日消息，STEPN推出多链去中心化交易所DOOAR，将分为三个阶段启动。

DOOAR第一阶段，仅内置于STEPN应用，没有独立前端，兑换仅服务于STEPN应用的用户。

DOOAR第二阶段将带有前端，任何用户都可以为GST/USDC和GMT/USDC提供流动性。

DOOAR第三阶段将带有前端，任何用户都可以为其它代币创建流动性池。

此外，STEPN应用内的兑换将收取1%的交易费，0.3%奖励给流动性提供者，0.6%回馈STEPN生态，0.1%用于未来的开发工作。[2022/6/10 4:17:16]

加密层

该网络利用Schnorr方案进行交易签名和验证;使用Schnorr签名占用的数据空间更小。Schnorr方案不仅简单高效,还采用了经过充分研究和久经实战的算法。这种创建数字签名的方法已经存在于各种加密货币中,也有人建议将其集成到比特币网络中。

O3跨链钱包已集成SKALE Network:6月4日消息，O3 Labs宣布O3跨链钱包已集成SKALE Network。

此前报道，今年2月，以太坊侧链SKALE Network宣布将进行1亿美元的生态系统激励计划，以激励开发人员在其平台上进行开发工作。SKALE的首批500万美元赠款将投资P2E游戏和元宇宙领域的项目。[2022/6/5 4:02:47]

由于区块验证需要来自多个验证者的聚合签名,因此需要多重签名方案。这样，该网络将使用Boneh-lynn-shacham(BLS)多重签名方案进行区块签名和验证。

在区块链中,区块、交易和帐户都以数据的形式存在;所有这些数据都集中在区块链的核心中。网络核心中的数据模型可以实现临时或永久存储。

这一层的执行方面是确保一旦数据输入得到验证,区块链就会写入交易。执行层处理交易,然后将它们打包进区块;然后在所有节点上维护执行的交易和区块,以确保一致性。因此,执行层还在所有分片上并行维持节点同步;分片之间的同步是在元链(Metachain)上完成的。

美国FinCEN官员警告加密行业积极制裁可疑钱包:金色财经消息，美国一名高级金融犯罪执法官员周四指示加密货币行业在财政部官员下令之前，主动将“有问题”的钱包列入黑名单。

金融犯罪执法网络（FinCEN）执法部副主任Alessio Evangelista表示，“在OFAC（美国财政部海外资产控制办公室）点名或发起刑事起诉之前”，加密货币服务提供商“往往”选择不处理公然可疑的钱包。

Evangelista警告说，虚拟资产服务提供商忽视了“他们早就可以、也可以说应该注意到的明显的危险信号”，正“将自己的声誉置于危险之中”。（CoinDesk）[2022/5/20 3:29:37]

该网络是去中心化的协议,因此节点之间的有效通信至关重要。通信层的目的是用于消息传递和广播,也是用于通信的通道。

出于安全目的,网络从各种分片中随机重组节点。此外,所有节点都必须在交易吞吐量上保持同步。网络必须能够在分片的节点内和网络中的所有分片内中继通信,通信层可以实现这一点。使用分片内和跨分片通信通道还可确保网络正确处理复合交易。

通信层确保节点连接,中继网络内数据的来回传输,为信息请求的提供通道,并处理在单个分片节点和跨网络中所有分片的区块、交易和收据的广播。通信基于来自IPFS中经高度优化的libp2p。网络分片可确保通信仅限于其在需要的地方使用。具体来说,分片内通信仅发生在感兴趣的节点之间。这就实现链之间的互操作性,而不会导致数据流瓶颈。

区块链能够通过维持共识,作为安全和去中心化的网络运作。这是任何具有鲁棒性的区块链的基本属性。在核心层和执行层处理了网络功能并将其中继到分片后,共识层充当一种这样的机制,它可以确保吞吐量仅验证诚实数据。

网络的安全权益证明(SPOS)共识算法基于实用拜占庭容错(pBFT)。拜占庭错误是去中心化网络上的错误或不诚实的数据。顾名思义,pBFT的存在是为了确保共识层能够承受上述的错误。pBFT共识假定网络中不超过1/3的节点是恶意的。因此,在Elrond网络中,只有当2/31个验证者节点聚合签名时,区块才能被验证。

在SPOS机制中,每个分片都由验证者组成,验证者的资格是通过权益确定的,该权益在智能合约中持有,并有评级。较低的评级会降低验证者被选中的概率。对于每个区块,通过轮盘选择(roulette-wheelselection)随机选择一组新的验证者。随机选择的去中心化性质确保了攻击向量永远无法预测验证者是谁,因此他们无法知道占据哪些节点来发动攻击。

基于pBFT的领导者-跟随者模型(leader-followermodel),SPOS将验证者组中的第一个节点指定为区块提出者。因此,提出者和验证者都是随机选择的,从而使共识层能够为网络提供最佳的安全性。

SPOS的优点是,与pow不同,它是环保的。由于节点是根据权益和评级选择的,因此不用担心网络算力会集中到两个或三个矿场中。相反,任何人都可以成为一个节点,由于这个网络只需最少的资源来让活跃节点参与,区块链仍然是真正去中心化的。

自适应状态分片包括网络/通信、交易/计算和状态/存储的分片。要想对自适应状态分片所包含的内容有深入了解,了解每种分片形式的目的是很重要的。

网络/通信分片:数据(消息)是跨分片分区的。

Elrond网络集成了所有三种形式的分片,这使得网络扩展可以跟验证者和分片的数量成正比。

元链(Metachain)协调分片,并确保在更多节点加入网络时激活新的分片。分片可以被无缝添加,因为钱包通过分层二叉树模型在分片之间进行划分。添加分片会将父分片的一半地址空间传递给兄弟分片。同时,删除后续分片会将地址空间从兄弟分片合并回父分片。

Elrond网络允许将交易从一个分片发送到另一个分片。由于网络使用异步模型,验证和处理首先在发送方分片中进行,然后在接收方分片中进行。当交易被调度时,元链通过创建和提出新的元区块(元链上创建的区块),并公证从发送分片中来的区块确保它的安全。

在跨分片交易中,接收分片从元区块中获取交易的相关分片区块的哈希(在分片中创建的区块,而不是元链中创建的区块哈希）,请求发送分片中的分片区块,分析交易列表,请求缺少交易(如果有),然后最终在本地分片中执行相同的分片区块,并将此分片区块发送到元链中成为元区块。一旦这一点被元链公证,交易就最终完成。

Elrond网络是高度专注的研究和开发的成果,也是各种新型区块链基础设施解决方案实施的结果。每一层都发挥着至关重要的作用——从处理网络吞吐量到通信或验证网络交易。该网络能够通过其本地使用自适应状态分片来增加新的分片,从而扩大某些层的容量。安全权益证明(SPOS)共识确保：在区块链具有去中心化的性质,实施区块验证资格的权益和评级系统,以及区块提出者和验证者的可证明地随机选取，三种方法结合的情况下,网络仍然是安全的。

Elrond网络坚持可扩展性、去中心化和互操作性的原则。由于每个分片能够每秒处理3750笔交易,并确保即使是一台简单的笔记本电脑也能运行一个节点,因此网络符合可扩展性和去中心化的原则。此外，其虚拟机与EVM的兼容性提供了互操作性,确保在需要更高吞吐量的行业和应用场景中，可轻松将其网络转移到Elrond。

《Harmony联合创始人AMA：如何理解Harmony？》

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