区块链可扩展性的三重挑战:计算、数据与状态
以太坊联合创始人维塔利克·布特林近日通过一篇详细的技术解析,阐述了区块链可扩展性面临的基础性难题。该分析根据可扩展潜力将区块链基础设施划分为三个不同层次,分别对应计算、数据可用性与状态管理。这一框架为开发者指明了优化工作的重点方向,同时揭示出各组件在应对扩展方案时的关键差异。
计算与数据提供更灵活的扩展选项
布特林指出,计算是区块链架构中最具可扩展性的环节。开发者可通过并行处理同步执行多个计算任务;区块生产者可提供提示信息以简化验证流程;证明系统能以密码学验证替代大量计算工作。这些方法使网络能够在无需根本性架构改动的情况下,处理不断增长的交易量。
数据可用性在此扩展层级中处于中间位置。网络必须在需要时保证数据可用性,这使取巧空间大为缩减。但布特林强调,通过擦除编码技术可将数据分割并分布式存储。PeerDAS便是该思路的一种实践方案。该框架还支持优雅降级:能力有限的节点可按比例生成较小区块。计算与数据的可扩展灵活性源于其可分治特性,区块生产者可通过多种技术路径优化这些要素。网络可在不损害安全保证的前提下对数据实施分片处理,这种适应性使得计算与数据在区块链扩展过程中比状态更易掌控。
状态管理仍是最大扩展难题
状态是区块链系统中最难扩展的要素。验证单笔交易即需访问完整状态。默克尔树通过仅存储根哈希提供局部解决方案,但更新根哈希仍需知晓全部底层状态。将状态分割至多个位置需要重大的架构改造,且此类改动难以通用于不同的区块链应用。与计算和数据相比,状态扩展的通用解决方案仍然难以实现。对完整状态访问的基本要求形成了固有瓶颈。
布特林建议在不引入中心化风险的前提下,尽可能用数据替代状态;同理,在可行时也应认真考虑以计算替代数据。这一层级体系为开发者指明了最有效的扩展策略,帮助团队在保持去中心化保障的同时,精准定位能产生最大效益的优化方向。

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