TL;DR — 行业一直在寻找解决方案来解决比特币可编程性差,速度慢和不隐私的问题。 在数十年的可扩展性研究和用户体验了可扩展有实质性好处之后,研究人员开始研究比特币上构建有效性证明。 比特币的有效性证明可以在原生的图灵不完备脚本上做更改来构建rollup,或者在已有的双向支付通道上进行rollup。 比特币自出现以来,一直存在几个问题:可编程性差,速度慢,不隐私。行业也一直在寻找解决方案,比如通过可扩展性来提高速度。可扩展的研究已经进行了十多年,而且也在很多其他的区块链上实行,确实也解决了一些问题,用户们也看到了实质性的好处。现在有些研究人员就将注意力转移到了将有效性证明放在比特币上,比如这一套用在比特币或者比特币的二层(闪电网络)会不会也有同样的效果。主要通过技术层面,如何构建,构建之后的效果还有构建中可能存在的风险等方面讨论。 扩容需要解决的基本问题是避免中心化,除了这个,网络优化扩容主要有两个目的:第一个是减少区块传播延迟,第二个就是降低作为全节点参与比特币网络的宽带成本。Fibre协议就是通过减少区块传播延迟来实现可扩展性,由Matt Corallo开发的协议,可以将块传播的时间降低到比光速慢几毫秒;关于第二点,在BIP152中就有这样的技术,叫做紧凑块中继,通过减少对网络传播块时需要发送的数据量来降低了全节点的宽带成本。也是由Matt Corallo开发的,不过他并不是最早提出这个概念的,而是基于Greg Maxwell更早期的工作之上进行开发,Greg Maxwell是第一个提出在比特币环境中建立zk证明的人。

比特币有效性汇总
比特币有效性汇总
  • 行业一直在寻找解决方案来解决比特币可编程性差,速度慢和不隐私的问题。
  • 在数十年的可扩展性研究和用户体验了可扩展有实质性好处之后,研究人员开始研究比特币上构建有效性证明。
  • 比特币的有效性证明可以在原生的图灵不完备脚本上做更改来构建rollup,或者在已有的双向支付通道上进行rollup。

比特币自出现以来,一直存在几个问题:可编程性差,速度慢,不隐私。行业也一直在寻找解决方案,比如通过可扩展性来提高速度。可扩展的研究已经进行了十多年,而且也在很多其他的区块链上实行,确实也解决了一些问题,用户们也看到了实质性的好处。现在有些研究人员就将注意力转移到了将有效性证明放在比特币上,比如这一套用在比特币或者比特币的二层(闪电网络)会不会也有同样的效果。主要通过技术层面,如何构建,构建之后的效果还有构建中可能存在的风险等方面讨论。

扩容需要解决的基本问题是避免中心化,除了这个,网络优化扩容主要有两个目的:第一个是减少区块传播延迟,第二个就是降低作为全节点参与比特币网络的宽带成本。Fibre协议就是通过减少区块传播延迟来实现可扩展性,由Matt Corallo开发的协议,可以将块传播的时间降低到比光速慢几毫秒;关于第二点,在BIP152中就有这样的技术,叫做紧凑块中继,通过减少对网络传播块时需要发送的数据量来降低了全节点的宽带成本。也是由Matt Corallo开发的,不过他并不是最早提出这个概念的,而是基于Greg Maxwell更早期的工作之上进行开发,Greg Maxwell是第一个提出在比特币环境中建立zk证明的人。

BTC上的扩容方案:链下交易执行协议

链下交易执行协议是希望减轻基础层全节点网络的资源负载,将交易执行转移到一个单独的更高层网络,基础层上的完整节点只需要执行一批交易中的第一个和最后一个交易。第一个链下交易执行协议是比特币支付通道的一个版本。也是被中本聪提出的,在2011年的一封私人邮件里。2013年6月,Mike Hearn和Matt corallo通过bitcoinj实现,bitcoinj是使用比特币协议的库,可以维护钱包,发送,接受交易并且可以通过java实现一些高级功能。今年最流行的链下交易执行协议是闪电网络。

其他链上解决方案

除了比特币,以太坊链也有很多扩容的方法,在2017年以太坊上出现一款加密猫的游戏,造成了拥堵,交易确认延迟非常严重,开发人员才开始重新思考扩容这个路线,并且把它提上日程,提出的解决方案最早是侧链这一类用牺牲安全性来换取吞吐量的方法,但牺牲安全性并不是可以长久的办法,所以只是作为短期方案迅速实施。同时也在试着开发下一个解决方案:分片,可以在不放弃自我监管或者损害全节点去中心化的情况下实现更多的用法。

状态通道

在分片实现之前,有状态通道可以扩容,即支付通道协议在btc上应用的一般化。下图是以太坊官网给出的优缺点对比。

图片来源:https://ethereum.org/zh/developers/docs/scaling/state-channels/

虽然可以达到预期的效果,但是缺点也是不可以忽略的,而且以太坊上构建了非常多的应用程序,状态通道也很难作为通用的扩展解决方案,昂贵的资金锁定,用户需要在线接收更新和提交有争议的交易都是问题。

分片

2014年10月,Vitalk在博客中第一次提到了分片,就是将加密货币的块处理和存储分成两组或者两组以上节点处理,而且共享安全性,不会有一个分片比其他分片更容易受到攻击的情况。分片越多,吞吐量越大,不会增加全节点的计算负担。第一个实现的是zilliqa(ZIL),2017年创建,2019年1月上线。

Plasma

2017年8月在白皮书被提到的方案。同样是交易执行转移到链下的技术,同时安全性将依附于一层,这一点是比侧链表现优秀,另外用户也不需要锁定资金和管理通道,这里是优于状态通道的。但它依旧不能作为通用的解决方案,不支持通用计算并且也很难对图灵完备的智能合约进行支持,对于想保证以太坊EVM保持灵活的开发人员来说并没有什么吸引力。同时早期版本有大规模退出问题,不仅会导致拥堵和延迟几周的提款,还造成一个数据可用性的问题,如果用户没有加密证明来保证自己的状态正确,那么资金就会被冻结,一直到数据可用才可以恢复提款。后续的版本解决的大规模退出问题,但是对EMV兼容没有很好解决。2019年开发人员开始寻找一个方案可以同时解决数据可用性和EVM兼容。

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