科普 | 區塊鏈數據可用性問題與解決方案_EFI

在2017年，區塊鏈的一切活動都向以太坊看齊，以太坊的價格飆升，人們蜂擁而至來創建應用（那是在“buidl”運動之前)，而且大企業開始參與其中。但是這種史無前例的成功超過了以太坊的處理能力。

-沒錯…以那個gas費完成交易需要花費好幾天-

以太貓是第一個獲得大規模成功的分布式應用。但是它搶占了以太坊網絡的所有資源——導致鏈的待打包交易池以一個前所未有的速率增長。一夜之間，人們開始討論起Plasma和狀態通道，認為這些會是解決我們擴展問題的方法。但是，除開那些討論和激動的情緒，這些解決方案的開發過程卻步履維艱，一些社區成員因此開始懷疑這些方案的可行性。但是現在，隨著這些方案逐步上線，人們意識到困擾了開發者很長時間的真正問題是一個很顯然的數據可用性問題。

歐科云鏈集團正式啟動區塊鏈科普行動“星途計劃”:歐科云鏈集團于4月26日，正式宣布啟動了區塊鏈科普行動——“星途計劃”，行動包括將在全國范圍展開系列沙龍，加大力度推進區塊鏈科普進機關、進國企、進校園等，聯合政府部門、行業協會等共同構建起更加完善和有效的區塊鏈科普教育生態，與此同時，直擊區塊鏈科普現存痛點，推出簡單易懂的“秒懂區塊鏈”公益短視頻課。

該計劃旨在全維度推動社會建立對產業更清晰的認知，與“鯤鵬計劃”一道助力數字經濟及區塊鏈產業本身健康發展夯實“人才”和“產業認知”兩大基礎。[2021/4/26 20:59:37]

本文將初步討論數據可用性問題的背景以及不同的二層網絡方案是如何解決這個問題的，這些方案包括：Plasma，狀態通道，以及彈性側鏈。

數據可用性問題

就像Vitalik之前解釋過的一樣，數據可用性問題的由來，是惡意礦工會試圖發布一個存在區塊頭，卻丟失部分或全部數據的區塊至鏈上。這種攻擊行為會造成：

欺騙網絡來接受一個無效的區塊，而且也沒有方法來證明此區塊的無效性。

火幣推出《一分鐘讀懂DeFi》系列科普視頻:據官方消息，8月24日，火幣推出《一分鐘讀懂DeFi》系列科普視頻，并與微博財經合作冠名播出，布道DeFi認知，助力行業發展《一分鐘讀懂DeFi》是由火幣成長學院打造的業內首個系統全面講解DeFi的系列科普動畫，繼推出《區塊鏈100問》后的再續佳作。《一分鐘讀懂DeFi》系列動畫對DeFi的發展進行系統梳理，適合想要由淺入深、全面系統了解區塊鏈DeFi的人們輕松了解DeFi。目前視頻已由火幣網官方微博發布。[2020/8/24]

阻止節點獲得當前狀態。

阻止節點創建區塊或轉賬，因為他們缺少相應的信息來構建證明。

但是數據可用性并不只與隱藏區塊數據有關。一般而言，只要某些數據被一些參與者隱藏起來禁止訪問上存儲的狀態數量增加了6.5倍。

顯然，對于真正的去中心化網絡而言，這是不可持續的。隨著區塊鏈規模的不斷增長，有能力參與網絡并擔當節點的電腦的數量會不斷減少。那么我們怎么應對這種情況呢？

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

很簡單！在鏈上開始和結束事件，但是僅讓客戶端處理此過程中發生的所有事件。實際上，這就是所有執行層/第二層擴展解決方案的核心。我們從在鏈上處理所有事到只用底層鏈作為鏈下交易的結算層。但是這會帶來一個問題：參與二層網絡的客戶端需要維護所有與它們關聯的鏈下交易，不然就只能聽憑別人的支配。

聲音 | 上海股交所總經理：區塊鏈想要大規模發展要做好社會科普工作:金色財經報道，上海股交所總經理張云峰表示，區塊鏈當前還處于一個“概念”的階段，距離成熟應用，影響到百姓的日常生活還有很長的路要走。對于“區塊鏈”和其會帶來的社會和經濟效果，沈陽應當持審慎的態度。區塊鏈想要大規模發展，一方面要做好這項復雜技術的社會科普工作，加快社會大眾對區塊鏈的了解。另一方面，要充分發揮市場的作用，讓企業用實實在在的技術創新，賦能實體經濟的發展。[2019/11/17]

例子

假設你去賭場玩撲克，一開始，你到柜臺去把美元兌換撲克籌碼——有些時候你能贏錢，有些時候卻只能輸錢。在贏得一手大牌之后，你告訴賭場你要兌現籌碼。

但是在你起身之后，有人給你腦后來了一悶棍——醒來后你的記憶有些模糊，記不起來撲克牌局的細節。當你不在時，撲克牌桌上的人決定假裝最后一手牌沒有發生，并且在那手牌發生之前的的當口上繼續玩牌——也就是騙走你本應贏得的錢。

如果類似情形發生在區塊鏈上，那么這種作弊是不可能的，因為全世界都會知道什么發生過和什么沒發生。但是因為這都是鏈下活動，而且你丟失了你的交易歷史，你必須接受周圍的對等節點告訴你的歷史。

財政部副部長朱光耀：數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展:今日，在中國發展高層論壇2018年會上，財政部副部長朱光耀表示：“數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展。也要關注數字經濟的其他影響，包括稅收征管、反洗錢監管措施等要跟上。”[2018/3/25]

在實踐中

在?

Plasma?中，每個參與者必須保留完整的交易歷史以及足夠的見證數據，來證明其密碼資產在每個Plasma區塊中是否被交易過。這就使得每個參與者都成為該Plasma系統中的一個節點但是其僅存儲自身的交易數據。作出這種要求是由于在Plasma上，任何人都能夠與該鏈的運營者串通，提交無效交易來竊取其他人的資產。參與者防止這種情況發生的唯一方法是確保他們擁有所有資產的完整有效的交易記錄。

狀態通道對于數據的要求較低，因為所有參與方僅就當前狀態來達成一致，而不是就狀態更新來達成一致。這樣就可以僅通過一個交易來讓合約結算，而不需要重算任何的交易歷史。而且，由于每個狀態都有一個自動遞增的流水號，并且除非由雙方的簽名，智能合約不會將其視為有效狀態，所以參與者僅需存儲最新的狀態。

注意：

狀態通道中的參與者也可能會想要存儲歷史狀態，以便在對方丟失其狀態歷史時以更早、更有利的狀態來進行結算。

解決方案

現在，相關團隊正在竭盡所能，以減少需要由客戶端維護或通過ZK-SNARKS或RSA累加器等方式提交到主網的數據所占用的空間，這雖然是很大的改進，但他們無法解決數據可用性問題。實際上，我們不能真正針對單個客戶端解決此問題，因為這將要求該客戶端100％的時間在線并且永遠不會丟失存儲在其上的數據。

但是，鑒于能達到這種要求的硬件并不存在，大家普遍認為解決數據可用性問題的辦法是一個受到激勵的瞭望塔網絡或類似的構造。這些受到激勵的網絡實際上是由一群質押了權益的瞭望塔組成的，它們為付費的用戶備份數據，并在這些用戶無法提出異議時代表用戶去質疑可疑的交易。如果他們在一定時間內未能對挑戰提出異議，則他們將失去權益，并且這些權益將被授予網絡中參與這項質疑活動的新瞭望塔（假定它確實提交了質疑)。這種報錯/預約協議具有多個層次，因此用戶可以確保在脫機或丟失事務/狀態歷史記錄時不會受到欺騙。

這些解決方案之所以花了這么長時間才出現的原因，是因為社區成員過去常常嘲笑信任某個第三方的想法，并想提出一些無需第三方即可解決問題的方案。隨著這種想法的不現實性變得越來越清楚，人們開始提出各種密碼學經濟模型來減輕信任這些第三方的必要性。

SKALE的方案

SKALE的

彈性側鏈通過區塊提案流程解決了數據可用性問題。驗證者創建區塊提案后，它將使用下面描述的數據可用性協議將其傳達給其他驗證者。該協議會確保將區塊提議傳輸到絕大多數的驗證者中。

五步協議描述如下：

發送區塊的驗證者A向其所有對等節點發送區塊提案以及構成提案P的所有交易的哈希值。

接收到P及相關哈希值之后，每個對應節點將哈希值與本地待打包交易隊列中的轉賬進行匹配，以重構出P。對于在隊列中找不到的轉賬，節點們將向發送轉賬的驗證者A發送查找請求。然后，發送方驗證者A將這些交易的主體發送給接收方驗證者，從而允許對等方重構區塊提案并將該提案添加到其提案存儲數據庫PD中。

在此之后，節點們會向A發送一個帶有門限簽名的收據。

在從節點處收集了絕對多數節點的簽名之后，A將創建一個絕對多數簽名S。這個簽名會作為絕大多數驗證者都擁有P的一個證明。

A會向其他所有驗證者廣播這個絕對多數簽名S。

注意：

每個驗證者都擁有BLS私鑰片PKS。密鑰片的初始狀態是使用聯合費德曼分布式密鑰生成算法執行的，該算法在創建彈性側鏈時以及每當驗證者被隨機調換時運行。查看我們有關BLS和DKG的文章以了解更多信息！

在更進一步的共識步驟中，所有對提案P進行投票的驗證者都需要提供數據可用性收據，因此他們必須在投票中包含絕對多數的簽名S，誠實驗證者會忽略所有不包含絕對多數簽名S的投票。因此，假設誠實驗證者占據絕對多數，這個協議能保障數據可用性，意味著任何贏得共識的提案P都將開放給任何誠實驗證者。

總結

總而言之，如果您想知道在過去的18個月中那些致力于執行層解決方案的開發人員都在忙什么，那么很可能他們的大部分時間最初都花在了解決這個問題上。盡管還沒有針對所有擴展問題的完美解決方案，還是有許多新的令人興奮的工作正在進行，我們對未來所能達到的高度充滿信心！

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如果您有興趣嘗試SKALE，請加入Discord上的SKALE社區，并查看開發人員文檔！另外，還可以隨時查看SKALE的技術概述和共識概述，以深入了解SKALE的工作原理以及能提供20,000TPS的原因。

原文鏈接:?https://medium.com/skale/the->

作者:?ArtemPayvin?

翻譯&校對:?TrumanW&阿劍

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