以太坊技术新势力

以太坊开发正达到一个新的成熟度水平。以太坊目前所处的位置与其定义的路线图之间的差距正在迅速缩小。

现在我们处于这个阶段，即很明显以太坊正在开发模块化的设计架构。那些使区块链之所以成为「区块链」的属性正在呈现差异化趋势，以使每条链都实现自身最优化的愿景。

在本文中，我们将探索 PoS (权益证明共识机制)、分片 (sharding) 以及 Rollups 将如何实现模块化的区块链设计，从而实现以太坊的长期愿景，并为区块链的未来发展设定标准。

01. 区块链的「三难困境」

臭名昭著的「区块链三难困境」(也称区块链「不可能三角」) 指出，你只能优化区块链三个属性中的其中两个，由于技术上的限制，必须牺牲其中一个属性。这三大属性分别是：

可扩展性：系统的数据吞吐量是多少？TPS 有多大？

去中心化：网络中有多少节点？是否存在任何权力中心？

安全性：攻击网络的难度如何？为什么会这样呢？为什么区块链不能一次性同时实现足够的去中心化、安全性和可扩展性？

这是因为传统区块链是单片式的 (monolithic)。区块链总是试图在主链 (L1) 上实现所有这三个目标。然而，当我们将这些组件进行模块化时，区块链三难困境的局限性就荡然无存了。

打个比方，想想劳动分工。这一经济原则将一项复杂的任务划分为更小的部分，每个人都可以专门从事特定的工作部分，从而使整个系统产生的产出远远超过相同数量但独自工作的工人。

那么模块化的区块链到底是什么样的呢？它是如何运作的呢？在对此进行解释之前，我们需要了解区块链的三个组件，它们组成了上面描述的区块链的三大属性。

区块链的底层组件

去中心化、可扩展性和安全性是区块链的三大属性。它们是区块链可以包含的特性，但是还需要有实现这三大属性的底层组件。模块化的区块链将这些组件划分为单独的部分，并将它们最大化。那么这些底层组件到底是什么呢？

共识：为区块链提供了安全性，并界定了存储在区块链上的数据的权威真实性。区块链的共识决定了目前的区块号是什么，「区块 N」中包含的内容是什么。(注：N 表示区块号)

执行：将区块链从「区块 N」更新到「区块 N+1」所需的计算。也即是获取旧状态，同时添加一些新交易，然后将旧状态转换为新状态。这个过程需要通过计算完成。

数据可用性：由区块链 L1 (主链) 保证可以被引用的数据。构成了区块 N 的所有数据。在深入解释之前，让我们用一个类比来熟悉这些术语。假设这是一个周三的早晨，你正前往当地的一家富国银行分行，想要存入一张 100 美元的支票。

你的账户状态是你的银行余额，里面目前存有 69,420 美元。

从你开设该账户开始截止到当下的所有账户交易都保存在数据可用性层中，也就是一个由富国银行托管和保护的中心化数据库。

当这家分行的出纳员处理你的支票时，实际上就相当于富国银行对这个数据可用性层执行了状态转换，从而将你的账户余额更新为 69,520 美元。

现在，这个“N+1”的新状态 (也即 69,520 美元) 反映在了你的富国银行手机 App、Web 端以及其他分行机构上。之所以有这样的共识，是因为所有的更新都发生在一个中心化的数据库中，只有持有凭证的人才能访问该数据库。

现在，我们将这个例子延申到区块链中：

共识

如前所述，共识 (consensus) 界定了存储在区块链上的数据的权威真实性。

在共识的类别中，主要包括了 PoW (工作量证明) 和 PoS (权益证明) 两类共识。这些共识机制决定了将新区块添加进区块链中的方式，以及共识参与者对于区块的正确性达成一致的方式。

通过达成共识，区块链得以在时间上向前发展，而不会被分割成上百万条不同的、有各自数据真实性版本的链。

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编译者/作者：区块链初心

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