以太坊十歲了——是時候擺脫三難困境了

像電網和世界萬維網這樣的去中心化系統通過解決通信瓶頸實現了規模化。區塊鏈，作爲去中心化設計的勝利，應該遵循相同的模式，但早期的技術限制使許多人將去中心化等同於低效率和緩慢的性能。

隨着以太坊在今年七月迎來十周年，它已從開發者的遊樂場演變爲鏈上金融的支柱。隨着像黑石和富蘭克林鄧普頓這樣的機構推出代幣化基金，銀行推出穩定幣，現在的問題是它是否能夠擴展以滿足全球需求——在這裏，重負載和毫秒級的響應時間至關重要。

盡管經歷了如此多的演變，但仍然存在一個假設：區塊鏈必須在去中心化、可擴展性和安全性之間進行權衡。這種“區塊鏈三難”自以太坊的創世區塊以來一直影響着協議設計。

三難困境不是物理定律；這是一個我們終於學會如何解決的設計問題。

可擴展區塊鏈的現狀

以太坊聯合創始人Vitalik Buterin指出區塊鏈性能的三個特性：去中心化(許多自治節點)，安全性(對惡意行爲的抵御能力)，以及可擴展性(交易速度)。他提出了“區塊鏈三難問題”，建議增強其中兩個通常會削弱第三個，尤其是可擴展性。

這種框架塑造了以太坊的發展路徑：生態系統優先考慮去中心化和安全性，旨在在數千個節點之間構建強健性和容錯性。但性能一直滯後，區塊傳播、共識和最終性的延遲。

爲了在擴展的同時保持去中心化，某些以太坊協議減少驗證者參與或分片網路責任；樂觀匯總將執行轉移到鏈外，並依賴欺詐證明來保持完整性；第二層設計旨在將數千筆交易壓縮爲一筆提交到主鏈的交易，減輕可擴展性壓力，但引入了對受信節點的依賴。

安全仍然是首要任務，隨着金融風險的增加，故障源於停機、合謀或消息傳播錯誤，導致共識停止或雙重消費。然而，大多數擴展依賴於盡力而爲的性能，而不是協議級別的保證。驗證者被激勵提升計算能力或依賴快速網路，但缺乏交易完成的保證。

這對以太坊和行業提出了重要問題：我們能否確信每筆交易在高負載下都會完成？概率方法是否足以支持全球規模的應用？

故事繼續隨着以太坊進入其第二個十年，回答這些問題對依賴區塊鏈提供服務的開發者、機構和數十億終端用戶至關重要。

去中心化作爲一種優勢，而非限制

去中心化從來不是以太坊上用戶體驗緩慢的原因，而是網路協調的問題。通過正確的工程設計，去中心化可以成爲一種性能優勢，並且是擴展的催化劑。

感覺上，一個集中式指揮中心的表現會優於一個完全分布式的指揮中心。這怎麼可能不更好呢，擁有一個無所不知的控制者來監督網路？這正是我們希望揭開假設神祕面紗的地方。

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這一信念始於幾十年前麻省理工學院梅達德教授的實驗室，旨在使去中心化通信系統可證明地達到最優。如今，憑藉隨機線性網路編碼(RLNC)，這一願景終於可以大規模實現。

讓我們來談談技術。

要解決可擴展性問題，我們首先必須了解延遲發生的位置：在區塊鏈系統中，每個節點必須以相同的順序觀察相同的操作，以觀察從初始狀態開始的相同狀態變化序列。這需要共識——一個所有節點對單一提議值達成一致的過程。

像以太坊和Solana這樣的區塊鏈，使用基於領導者的共識，在預定的時間段內，節點必須達成一致，我們稱之爲“D”。選擇D過大時，最終性會減慢；選擇過小時，共識會失敗；這在性能上造成了持續的權衡。

在以太坊的共識算法中，每個節點試圖通過一系列通過Gossip傳播的消息交換將其本地值傳達給其他節點。但由於網路擾動，如擁堵、瓶頸、緩衝區溢出；一些消息可能會丟失或延遲，而一些消息可能會重復。

此類事件增加了信息傳播的時間，因此，達成共識不可避免地會導致較大的 D 時隙，尤其是在較大的網路中。爲了擴展，許多區塊鏈限制了去中心化。

這些區塊鏈需要來自一定比例參與者的確認，例如三分之二的股份，用於每輪共識。爲了實現可擴展性，我們需要提高信息傳播的效率。

通過隨機網路線性編碼(RLNC)，我們旨在增強協議的可擴展性，直接解決當前實現所帶來的限制。

去中心化以擴展：RLNC的力量

隨機線性網路編碼 (RLNC) 不同於傳統網路編碼。它是無狀態的、代數的，完全去中心化。每個節點獨立混合編碼消息，而不是試圖微觀管理流量；然而，取得的結果是最優的，就像有一個中央控制器在協調網路一樣。已經通過數學證明，沒有任何集中調度器能夠超越這種方法。這在系統設計中並不常見，也正是這使得這種方法如此強大。

與其傳遞原始消息，支持RLNC的節點將消息數據分割並通過有限域上的代數方程傳輸爲編碼元素。RLNC允許節點僅使用這些編碼片段的一個子集來恢復原始消息；並不需要每條消息都到達。

它還通過讓每個節點即時將接收到的內容混合成新的、獨特的線性組合，從而避免了重復。這使得每次交換都更加信息豐富，並且對網路延遲或丟失具有更強的韌性。

隨着以太坊驗證者現在通過OptimumP2P測試RLNC——包括Kiln、P2P.org和Everstake——這一轉變不再是假設。它已經在進行中。

接下來，基於RLNC的架構和發布-訂閱協議將連接到其他現有區塊鏈，幫助它們以更高的吞吐量和更低的延遲進行擴展。

對新行業基準的呼籲

如果以太坊要在第二個十年中成爲全球金融的基礎，就必須超越過時的假設。它的未來不會受到權衡的定義，而是由可驗證的性能決定。三難困境不是自然法則，而是舊設計的限制，而我們現在有能力去克服它。

爲了滿足現實世界採用的需求，我們需要以可擴展性爲首要原則設計的系統，支持可證明的性能保證，而非權衡。RLNC提供了一條前進的道路。在去中心化環境中，RLNC具有數學基礎的吞吐量保證，這是一個更高性能、更具響應性的以太坊的有希望的基礎。

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