V神最新演講：以太坊2.0的分片交易

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以太坊創(chuàng)始人Vitalik Buterin

文/Vitalik Buterin

2019年6月29日，由CSDN、靈鈦科技主辦的“2019第二屆以太坊技術(shù)及應(yīng)用大會(huì)”在北京舉行。以太坊創(chuàng)始人Vitalik Buterin在大會(huì)上做了題為《以太坊2.0之跨分片交易》的主題演講，Vitalik Buterin詳細(xì)介紹了以太坊2.0的分片交易。

以下為Vitalik Buterin的演講實(shí)錄：

現(xiàn)在我們要把以太坊進(jìn)化到2.0版本，有更多分片。現(xiàn)在在研究信標(biāo)鏈相關(guān)話題，在這方面仍有很多努力要做。這可能對(duì)區(qū)塊鏈交易非常有用，可以增加它的可擴(kuò)展性，從每秒10個(gè)交易發(fā)展到以后可能的每秒1萬(wàn)個(gè)交易，它會(huì)增加信息吞吐量的速度，也能夠有更多區(qū)塊鏈的應(yīng)用。

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但是開(kāi)發(fā)者也會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)，區(qū)塊鏈現(xiàn)在的運(yùn)作方式是每個(gè)計(jì)算機(jī)要驗(yàn)證所有交易，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要進(jìn)行驗(yàn)證，這樣安全性是好了，但是它難以進(jìn)行擴(kuò)展，因?yàn)槲覀兘灰椎臄?shù)量非常多，因?yàn)榻灰姿俣仁怯梢粋€(gè)計(jì)算機(jī)決定的，所以我們想要去改善這個(gè)過(guò)程，我們要提高它的拓展性。這樣每個(gè)計(jì)算機(jī)只需要驗(yàn)證一小部分的交易，這樣并不是所有節(jié)點(diǎn)都需要進(jìn)行驗(yàn)證了，每個(gè)計(jì)算機(jī)只需要去處理1000個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)中的千分之一的交易。

當(dāng)前我們要處理的問(wèn)題是，如果我們看到現(xiàn)在的應(yīng)用運(yùn)作的方式就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)理論上建立其他的東西是很容易的，比如智能合約和其他進(jìn)行交流時(shí)，可能需要5個(gè)應(yīng)用的參與，所有的帳戶、智能合約都儲(chǔ)存在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，所以它們相互交流非常方便。但是如果我們?cè)诟痰囊粋€(gè)區(qū)塊鏈中就做不到了，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)塊鏈中智能合約、帳戶、交流速率非常高，我們很難讓一個(gè)應(yīng)用都能夠進(jìn)行對(duì)話，難以進(jìn)行立即的對(duì)話和交流。

所以以太坊2.0的設(shè)計(jì)并不是讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)都去處理所有的交易和信息，我們有1024個(gè)分片，每個(gè)分片都相當(dāng)于是一個(gè)短的鏈，每個(gè)分片都有自己共識(shí)的算法，不同分片中交流進(jìn)行管理，每個(gè)分片會(huì)跟其他分片進(jìn)行交流，有合約進(jìn)行交流，每6分鐘會(huì)發(fā)生一次，所以每6分鐘每個(gè)分片都有機(jī)會(huì)了解哈希值以及最近發(fā)生的事情等等。

另外，之前這個(gè)鏈的可擴(kuò)展性受到了限制的，所以我們可以選擇，要么這個(gè)鏈的交流速度變慢，要么拓展性受到限制，我們還是要二選一。另外，這些基礎(chǔ)層主要關(guān)注數(shù)據(jù)和計(jì)算力等等，不同的分片交流和溝通的能力、它們是否受限，我們可以創(chuàng)建一個(gè)機(jī)制讓它們的性能更好、使用效率非常高，這樣用戶不同的智能合約能夠相互交流，而且速度非常快。

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首先，我們是異步交流的流程，這是我之前設(shè)計(jì)的，已經(jīng)有了幾年的設(shè)計(jì)過(guò)程，如果讀相關(guān)文章，比如2016年就有文章談到異步交易。它的理念是，如果我們有幾個(gè)分片的話，如何去促進(jìn)這個(gè)分片之間的交易。比如說(shuō)我有5個(gè) coins，然后我想要把這5個(gè)coins轉(zhuǎn)移給Bob，Bob有一個(gè)帳戶，它的帳戶在底端，我的coins在頂端，首先我要在頂端做一個(gè)交易的請(qǐng)求，這個(gè)交易會(huì)進(jìn)行第一個(gè)分片處理，然后它會(huì)有一個(gè)哈希值產(chǎn)生，當(dāng)然，它并不會(huì)立即完成，但是之后我們就能夠把它放到底部的分片當(dāng)中，它能夠在底部的分片進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證之后交易就能夠進(jìn)行處理了。

所以有一個(gè)信息，是5個(gè)coins去進(jìn)到Bob，底部的Bob就能夠得到5個(gè)coins，它不會(huì)立即發(fā)生，原因是我們要驗(yàn)證，不僅僅接收方需要進(jìn)行驗(yàn)證，還有其他的哈希值、數(shù)據(jù)、信標(biāo)鏈等等都需要進(jìn)行驗(yàn)證。我們發(fā)現(xiàn)接收方也是分片的一部分，不同的分片交流需要5分鐘的時(shí)間，所以第一步我們就需要發(fā)送這個(gè)交易，第二步是等幾分鐘，第三步是要進(jìn)一步去處理這個(gè)交易，然后才能夠讓底部的Bob接收到這個(gè)coin，這樣Bob帳戶就增加了。

現(xiàn)在有各種加密貨幣，包括比特幣等等，對(duì)于這些數(shù)字資產(chǎn)有不同的平臺(tái)，我們發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)交易，它其實(shí)非常強(qiáng)大的，有很多有趣的理論、復(fù)雜的理論都可以來(lái)驗(yàn)證這個(gè)交易。我們發(fā)現(xiàn)，我們理解這些機(jī)制，跟客戶交流是非常難的，我們還是有很多可以做的，但是會(huì)有相關(guān)溝通方面的限制。

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另外一個(gè)是“火車(chē)票和酒店”的問(wèn)題，如果你使用數(shù)據(jù)庫(kù)工作就會(huì)了解相應(yīng)的問(wèn)題，它跟我們非常相似，我們有不同的方式可以解決相關(guān)的問(wèn)題。你想要去一個(gè)地方旅游，我們要買(mǎi)火車(chē)票，同時(shí)也要訂酒店，如果訂一個(gè)不行，要兩個(gè)一起訂，所以我們要確保：要么都不訂，要么酒店和火車(chē)票一起訂。如果僅僅有火車(chē)票而沒(méi)有酒店，或僅僅酒店而沒(méi)有火車(chē)票，這對(duì)我來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何意義，是浪費(fèi)錢(qián)。

所以我們想象兩個(gè)智能合約，一個(gè)合約是用來(lái)訂火車(chē)票的，另外一個(gè)是用來(lái)訂酒店的。當(dāng)前體系解決這個(gè)非常簡(jiǎn)單，首先，我們給賣(mài)火車(chē)票的地方打電話，比如我們?cè)诨疖?chē)票上訂了一個(gè)座位，這個(gè)合約會(huì)回復(fù)你成功或失敗，然后我們?cè)俳o訂酒店的地方打電話，這個(gè)地方也回復(fù)你成功或失敗，如果其中一個(gè)失敗了，那在我們交易過(guò)程中就無(wú)法讓這個(gè)交易進(jìn)行下去，整個(gè)交易會(huì)被撤回。今天我們也是這樣做的，不管是訂火車(chē)票還是訂酒店，其中一項(xiàng)失敗了，我們就可以把交易撤回。但是在更短的鏈中，訂酒店和訂火車(chē)票是不同的分鏈中，確保一致性更難，原因是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)在一致的環(huán)境中已經(jīng)訂了火車(chē)票了，我們就不能再撤消了。

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其中的一個(gè)解決方案是我們有一個(gè)新的機(jī)制叫“猛拉”，它看起來(lái)是全新的想法，但是有很多類(lèi)似之處，跟我們之前的數(shù)據(jù)庫(kù)很像。所以我們會(huì)有非常多樣化的做法，并不是用一個(gè)合約訂酒店，一個(gè)合約訂火車(chē)票，現(xiàn)在我們把它分開(kāi)，每個(gè)火車(chē)座位都有一個(gè)合約，每個(gè)房間都有一個(gè)合約，這樣每個(gè)合約都能夠代表我們訂座位或者訂房間的能力。

現(xiàn)在我們能做什么？在“猛拉”中發(fā)一個(gè)合約，它的功能是一次用一個(gè)合約，我們拿掉這個(gè)合約之后就獲得一個(gè)座位，然后我們?cè)侔押霞s放到另外一個(gè)位置上。

如何解決“酒店和火車(chē)票”的問(wèn)題？第一步，猛拉，從酒店分片拉一個(gè)合約，從火車(chē)票再拉一個(gè)合約，兩個(gè)分片同時(shí)預(yù)定，現(xiàn)在酒店合約和火車(chē)票合約在一個(gè)地方，跟之前的交易一樣，就可以一起訂了，但其中如果任何一個(gè)操作失敗，我們就什么都不訂了。或者其他人想要訂火車(chē)或訂酒店，去之前你去的那個(gè)分片，可以用這個(gè)合約進(jìn)行“猛拉”的操作，不會(huì)有任何阻礙，兩個(gè)一起訂，它是自動(dòng)的過(guò)程，就是要么兩個(gè)都訂，要么兩個(gè)都不訂。所以在區(qū)塊鏈的運(yùn)用當(dāng)中有很多都是類(lèi)似的，包括去中心化資產(chǎn)的交流等例子，對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常有用，能夠提高用戶以及區(qū)塊鏈應(yīng)用的操作性。

這是另外一個(gè)例子，也是我們可以做的一個(gè)應(yīng)用。現(xiàn)在我們想象一下，我們用一個(gè)更短的區(qū)塊鏈，比如它需要5分鐘時(shí)間讓一個(gè)分片知道另外一個(gè)分片的數(shù)據(jù)或者哈希值，但是我們希望這個(gè)應(yīng)用變得更加快捷，所以我們的做法是在上面分片有一個(gè)coin，然后我們想把這個(gè)coin轉(zhuǎn)移到下面，我希望coin可以在底部立馬進(jìn)行應(yīng)用，那我們就不用等了。

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具體怎么操作呢？看起來(lái)是挺難的，我們是這樣做的。比如說(shuō)，就像我們之前的程序一樣，首先，我想給Bob發(fā)5個(gè)coin，就必須在上面的分片進(jìn)行交易，然后上面就會(huì)給我個(gè)這樣的證明，它還包含一個(gè)區(qū)域性的分片，然后我再把它放到下面的分片中，下面的分片就會(huì)記錄這個(gè)交易。而且它已經(jīng)了解上面分片當(dāng)中的根值了，所以下面的分片根本不知道上面跟它是否合法，但是不管怎樣，它把相關(guān)數(shù)據(jù)融到自己的數(shù)據(jù)包中了。如果記錄另外一個(gè)信息，也可能沒(méi)辦法讓下面的分片知道。?

我們這里想陳述的是，最開(kāi)始Alice有10個(gè)，Bob有20，charlie有52個(gè)，我們把這些進(jìn)行壓縮之后進(jìn)行存儲(chǔ)。有兩種情況，一種情況是bob有20個(gè)coin，還有一種情況是Bob之后有25個(gè)coin。如果我們的錢(qián)包上面看到上面的根是R，下面的分片就可以做個(gè)推測(cè)，就是Bob有25個(gè)coin，就可以取25個(gè)coin給其他人。

即使在這樣的狀態(tài)下，我們的計(jì)算也并沒(méi)有最終化，看起來(lái)這個(gè)交易已經(jīng)完成了，那么你可能會(huì)問(wèn)：看起來(lái)好像Bob有了這些coins，但是他還沒(méi)有花這些coins。我們假設(shè)Bob要把25個(gè)coins發(fā)給Charlie，他會(huì)做什么？把22個(gè)coins發(fā)給Charlie會(huì)是什么？現(xiàn)在這種情況下，你只能把兩個(gè)情況進(jìn)行評(píng)估和對(duì)比，這種情況下Alice還是有10個(gè)coins，如果合法的話，Bob之前有25個(gè)coins，現(xiàn)在25減22，它只剩3個(gè)幣了，如果不算根是不夠的，所以Bob還是有200個(gè)。C如果根是對(duì)的，就會(huì)從30多上升到52。

這個(gè)交易結(jié)束后，上面的分片和下面的分片信息可以連接，下面的分片可以記錄上面分片的信息了，我們就不用去思考到底R(shí)是真實(shí)的還是假的，我們知道R一定是真實(shí)的Charlie現(xiàn)在有52個(gè)coins了。這個(gè)邏輯是在后臺(tái)進(jìn)行的，邏輯效應(yīng)是通過(guò)Bob、Charlie的錢(qián)包分析，我們至少先知道發(fā)生了這樣的交易。非常有意思的一點(diǎn)是，對(duì)于這個(gè)技術(shù)，你可以用通信的方式在跨區(qū)塊鏈中進(jìn)行交易，還可以讓它創(chuàng)造應(yīng)用程序，讓不同的區(qū)塊鏈進(jìn)行跨鏈的交易。

比如我們假想有這樣一種應(yīng)用，上面的分片是以太坊區(qū)塊鏈，下面的分片是另外一種區(qū)塊鏈，它們兩個(gè)如果是相碰撞、相沖突的話，我們會(huì)用同樣的機(jī)制保證它們交易，讓它們進(jìn)行及時(shí)的通訊、及時(shí)的去中心化的交易。這在以太坊和跨以太坊的區(qū)塊鏈交易中是非常重要的，可以讓跨鏈的通訊變得更加方便。

我們還可以實(shí)現(xiàn)其他的目標(biāo)，比如我們目前已經(jīng)做了一些工作，比如通過(guò)Plasma方法做同步的交易，我們的目的是首先Plasma已經(jīng)建立了，希望data把這些數(shù)據(jù)公布到分片上，所有這些數(shù)據(jù)并不一定都能夠公布到區(qū)塊鏈上，但是最終發(fā)生的一件事情是，我們還是會(huì)用類(lèi)似Plasma的方法去實(shí)現(xiàn)同樣的目的，我們不會(huì)馬上去數(shù)狀態(tài)的總數(shù)是多少。我們至少要知道現(xiàn)在以太幣的所有者的目的是什么，是在任何分片發(fā)交易，還是要等一段時(shí)間才能出資產(chǎn)。所以如果發(fā)生沖突的話，他有可能想上傳證據(jù)，還有所有者可以對(duì)coin進(jìn)行再構(gòu)造。?

通過(guò)這個(gè)方法可以保證如果我們收到了coin，從來(lái)沒(méi)有進(jìn)行非法支付的話，我們的交易就會(huì)同步到整個(gè)區(qū)塊鏈上進(jìn)行廣播。這些交易出現(xiàn)了，我們有兩個(gè)資產(chǎn)，X和Y，另外一個(gè)交易是X，是A到C，我們的分片有自己的輕重緩急，可能先進(jìn)行某一次交易再進(jìn)行下一次交易，還有B到G、F到M等等交易。之后還有很多交易，有些是合法的，有些是不合法的，M到M是不合法的，因?yàn)闀r(shí)間上它是不能實(shí)現(xiàn)的。

如果我們參加交易過(guò)程當(dāng)中，自己有了資產(chǎn)的話，而且你也希望發(fā)送交易信息，就可以把它公布到任何分片上。如果你是某個(gè)資產(chǎn)的所有者，你可以?xún)H僅分析這些分片，就可以評(píng)估這些交易的歷史記錄是怎樣的，某些資產(chǎn)并不屬于這樣交易過(guò)程的，我們也可以做類(lèi)似的結(jié)論總結(jié)。

在區(qū)塊鏈中，我們做的工作量還會(huì)少一些，比如用戶錢(qián)包可以做更多事情，而且它還可以幫助我們考慮什么樣的交易方式是合理的，就是誰(shuí)更關(guān)注每一個(gè)分片，然后每一個(gè)分片對(duì)應(yīng)的資產(chǎn)又是怎樣的，這是特別棒的一個(gè)想法。

為了減少?gòu)?fù)雜性，讓更多用戶用錢(qián)包，我們就把區(qū)塊鏈便捷性、性能、應(yīng)用效率大大提升，希望通過(guò)用這個(gè)方式把中心化更復(fù)雜的交易變得便捷和簡(jiǎn)單，這個(gè)基本的戰(zhàn)略可以讓我們進(jìn)行更快的交易。不需要之前去中心化的共識(shí)層，我們希望通過(guò)這些用戶錢(qián)包了解目前我們的錢(qián)包里是有多少幣的。

這樣一種設(shè)計(jì)最近被我們叫“積極虛擬機(jī)（OVM）”它的結(jié)論是你所有權(quán)的資產(chǎn)并沒(méi)有立即轉(zhuǎn)移，我們開(kāi)始一個(gè)流程，不需要把這個(gè)錢(qián)取出來(lái)，可能一整周時(shí)間才可以真正到帳，但是如果你是用戶，你可以知道為什么不能馬上取出某個(gè)資產(chǎn)，而且你有一種感覺(jué)，就是這個(gè)交易是可以真正到帳的。

我們需要做什么？10秒鐘才可以進(jìn)行跨分片交易，比如有20個(gè)分片參與交易，提高交易速度會(huì)不會(huì)提高區(qū)塊速度？我們需要去研究區(qū)塊時(shí)間，比如最上面分片可能需要10秒，那么下面的分片再往右移，就是0.5，然后10.25，然后11.1，然后21.5等等，逐漸的向右移。

這個(gè)基本原則是在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上一定有某個(gè)分片去到某個(gè)固定的位置，首先我們首先要知道需要在哪個(gè)區(qū)塊中公開(kāi)這個(gè)分片。這樣做的好處是，如果我們這么做，就會(huì)獲得一種公開(kāi)交易的能力，而且還可以得到及時(shí)確認(rèn)，可能0.5秒的時(shí)間就可以立即確認(rèn)，得到區(qū)塊，然后可以進(jìn)行證明。如果做得很成功的話，用戶體驗(yàn)會(huì)非常好，類(lèi)似之前中心化服務(wù)器提供的這種體驗(yàn)一樣，如果我們用第二層方法，從不同的分片進(jìn)行數(shù)據(jù)的公布，邏輯會(huì)非常復(fù)雜，智能合約也會(huì)變得很復(fù)雜，用戶錢(qián)包會(huì)進(jìn)行很高速、很大量的計(jì)算，有多少coins到哪個(gè)用戶手上就需要更長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，這是我們更需要研究的一點(diǎn)了。

這里我得出的結(jié)論是什么？如果我們想要做出一個(gè)通用型的區(qū)塊鏈，就首先要有一個(gè)比較通用的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠讓我們把數(shù)據(jù)放在這個(gè)鏈上，還可以在這個(gè)鏈上做更快的計(jì)算。我們利用工具進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程比較復(fù)雜，不同的用戶有不同的實(shí)施方式。所以區(qū)塊鏈要求我們有一個(gè)全球的共識(shí)，就是怎樣進(jìn)行儲(chǔ)存、怎樣對(duì)于某個(gè)用戶具體所有的coins的數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確了解，這些都需要我們通過(guò)更進(jìn)一步的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的；而且我們需要保證整個(gè)流程的簡(jiǎn)便性，防止這個(gè)流程變得復(fù)雜；需要對(duì)于共識(shí)機(jī)制進(jìn)行不斷的提升，創(chuàng)造出有不同應(yīng)用的底層協(xié)議。

這已經(jīng)成為一個(gè)非常活躍的研究，我們正在研究怎樣設(shè)計(jì)剛才所說(shuō)的這些機(jī)制，讓我們創(chuàng)造出擴(kuò)展區(qū)塊鏈以上的不同應(yīng)用，它擁有很強(qiáng)的性能，可以進(jìn)行非常快速的交易，甚至是異步的、同步的交易都可以實(shí)現(xiàn)，而且還可以實(shí)現(xiàn)跨分片的交易，當(dāng)然，還有其他很多很好的性能，比如其他的加密方式進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展。

因此，Layer2 的這個(gè)機(jī)制是和以太坊2.0密切相關(guān)的，它可以把區(qū)塊鏈更上一層樓。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的V神最新演讲：以太坊2.0的分片交易的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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