【Nervos CKB 解读】公有链面临的最大挑战：可扩展性（一）

Nervos项目已关注许久，在2个月前岛叔已经把项目白皮书打印出来研究，本来打算将白皮书的关键知识点提取以后罗列，做成PPT动画录制成视频，不过后来工作实在非常繁忙，就把这件事情搁置下来，甚至自己也停更了。

现在，虽然工作生活还是有很多事情要做，但是从内心来说，还是期待自己可以从头到尾了解一个项目的逻辑。做PPT估计是没有什么时间了，写成文字还是可以的。所以岛叔计划用点时间解读一下Nervos项目白皮书，用自己的语言表达对项目的理解和疑惑。在币乎上面已经出现了很多文章，对项目进行各种各样的分析，我也看了不少，但是从现在开始，岛叔的计划是竭尽全力用自己的思维去理解，而不是照抄别人已经拥有的写出来的东西。

Nervos Network白皮书首先介绍了公有链面临的3个最大挑战：可扩展性、可持续性和互操作性。因内容非常多，这里就先介绍第一个挑战：可扩展性。

比特币作为第一个公有链，它的愿景是成为点对点的电子现金交易系统；以太坊作为区块链2.0代表，它的愿景是成为去中心化的计算机，智能合约是它的优势。但是，很遗憾的是，这个两个世界上最有名的公有链都限制了交易能力，比如，比特币限制了区块的大小，以太坊限制了区块Gas上限。尽管从客观来说，限制区块大小和交易费用上限，有利于比特币和以太坊的去中心化，但是平台的交易能力被限制了，也就限制了更多场景的应用。

比如，你如果不能够在日常的交易中实现秒级别的结算，基本上相当于宣告大规模应用的失败。没有人愿意在超市刷卡买东西以后，还要等待10分钟才能到账，然后才能离开。特别是像国内最火的6.18购物节和11.11光棍节，对所有服务器流量和速度都是一个考验。如果还要等待世界各地的节点验证才能通过，那简直就是一件令人抓狂的事情。

当然，区块链社区也在这几年提出不少的扩展性方案，总的来说，分为两类：链上扩容和链下扩容。链上扩容就是说要扩大共识过程的吞吐量，建立拥有与中心化系统吞吐量的区块链系统；而链下扩容就是要把区块链作为一个安全的资产存储和结算平台，将几乎所有的交易转移到上层。

通俗来说，链上扩容就是在原来的区块链上增加侧链或者其他功能，改变共识机制，比如现在以太坊要转向2.0；链下扩容就是不改变链本身，另外增加一层来进行结算，撇开原来的链，另起炉灶。

一、单一区块链的链上扩容

区块链扩容无疑是提高区块链吞吐量最直接最有效的方法。因为随着交易量不断增长，交易费用肯定也会水涨船高。只要区块的容量增加了，这两个问题就会迎刃而解。

白皮书列举了比特币现金作为例子说明。这个例子我觉得比较典型。因为从客观来说，比特币现金的代码都基本和比特币相同，不同的是，它通过修改协议，将区块大小从原来的8M扩大到32M，乃至后来的无限大，目的就是提高点对点支付网络的流畅性。但是很遗憾的是，比特币网络区块大小仍然是2M，反正开了很多次会，大家吵来吵去，意见就是不一致，没办法进行扩容。

从数据的角度来看，就算全球75亿人都上网，并且每人每天都进行2条交易，每十分钟会产生26GB的区块数据，每年才1.37PB，如果中心化服务器来储藏这些数据，基本没有任何问题。

但是，偏偏区块链是去中心化的，网络如果变成中心化服务器，也就会损害网络的安全性。

从经济学的角度来看，只要区块链容量不断扩大，在这个网络中使用的用户缴纳的费用就会越少。比如，白皮书提到，在比特币区块容量站到全部容量80%以前，比特币手续费基本保持不变，一旦超过80%，手续费将指数形式上涨。

这个是什么意思呢？也就是说，在未来很多年，比特币的转账手续费都不用我们每一个担心。

好了，那么你可能会认为，既然手续费都没有什么问题，不如全体让运营商来承担网络成本不就可以了么？实际上可能没有那么简单，它可能会产生以下几个问题：

1.假如区块链系统的交易费用都不怎么变，那么意味着运行的矿工只能将新发行的代币作为收益来源。也就说，出块奖励成为了矿工的争夺焦点。

2.假如某个区块代币奖励恒定，没有通胀的，那么当代币发行停止的时候，矿工就不会获得出块奖励了，也没有足够高的交易手续费。这意味着什么？大家都不玩了，退出，这个区块链的安全性就不存在了，黑客就会随时攻击。

3.运营成本会很高很昂贵。比如，普通的个人都没有办法去验证区块链的历史和交易的能力，如果都依赖交易所和支付处理商的话，这个区块链还是区块链么？公有链作为点对点和去中心化的分布式系统价值主张就不一致了。

白皮书指出：现在很多的公有链实际上是考虑到成本，所以牺牲其他的考虑因素。为什么他们愿意仅仅考虑成本呢？这是因为公有链的设计者觉得：用户并不关系网络的长期安全性，他们仅仅关注产品或者服务，只要完成结算就可以，以后你这个区块链网络是不是还在运行，用户并不关心。只要你这个系统足够便捷和高效，我就使用。所以很多智能合约平台就用超级计算机来作为验证工具，参与共识过程并独立验证区块链。

这样行不行呢？

这样的话，就会破坏平台的长期安全模型了，也增加了独立验证交易的成本门槛，特别是增加了节点运营商的中心化倾向。所以ckb的设计者认为，这样是不可取的。你用短期的高效来忽略长期的安全，万一安全出了问题，怎么办？

所以，单一的区块链的链上扩容并非扩展公有链的正确办法。

总结：我们来梳理一下以上的知识点：从比特币到以太坊，再到比特币现金，链上扩容都没能真正意义上解决扩展性的问题，某些项目名为扩展，实际上是牺牲安全性的基础之上的，很可能导致中心化倾向，这说明链上扩容并非扩展公有链的正确办法。

在这部分内容里面，Nervos的主要目的是指出当前公有链链上扩容存在的缺陷，以便在最后提到自己项目的时候，能够针对这些缺陷提出自己的解决办法。这有点类似于毕业论文一样，必须指出当前研究的不足，然后提出自己的可能尝试的办法。

下一节，我们继续来看基于多链的链上扩容都有哪些优点和缺点，【Nervos CKB 解读】不见不散。

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编译者/作者：侠客岛叔

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