区块链共识的可扩展和无限扩展
一块链习针对上周《区块链技术公开课100讲》第22讲直播分享《区块链扩容与不可能三角》中 Maxdeath 任之劼讲师留下的思考题，于本周三晚8点在一块链习技术社区里进行了讨论交流。
本期话题讨论的主题是：以下几个热门项目的算法 algorand，conflux，monoxide，cosmos，plasma，大家从中挑选一个你最熟悉的项目来展开讨论它的可扩展性。
?以下是第4场讨论实录观点的整理?
Maxdeath @讲师：大家好，这次其实主要的主题就是区块链共识的可扩展性。我先抛砖引玉一下：上次直播课讲的比较深，可能大家理解起来比较困难——现在其实只有两种，可扩展和无限扩展。无限扩展是分片和链下，其他都是可扩展。
这次提的几个热门算法里，algorand 和 conflux 都是可扩展。想要辨别的方法就是思考一下，是不是一笔交易一定要全网确认。
不是说全网验证，而是只要一笔交易需要广播到全网，就不可能是无限扩展的。很多人以为DAG是无限扩展的，但实际上，目前所有严格论文的 DAG算法里，都还是要求所有节点都有一个一致的图，而不是说只要知道自己的一支就可以。
那剩下的 plasma，cosmos 和 monoxide 都是无限扩展的，就是说一定会有一些交易、一些节点是不知道的，所以一定会在某些地方有些牺牲。一般是去中心和安全，也就是要么得假设有一些节点更可信，要么需做一些强一点的安全假设。
刘木春@一块链习学员：那无限扩展的好还是可扩展的好？
Maxdeath @讲师：这个看场景，可扩展现行可能最多就 1000 TPS 左右，然后以后想要提升得需要网速的提升。
天空树@一块链习学员：能不能谈一谈交易分片和状态分片的优点和缺点?
花随落@一块链习学员：那这样讲的话，分片也有有限扩展和无限扩展之分。有的分片是需要全账本，有的只需要保存各自的账本。
Maxdeath @讲师：扩展这东西的定义也很乱，其实现在很多无限扩展算法达不到 O(N) 消息复杂度。交易分片和状态分片我得现查～不是学术界的东西，我记得是 V 神分的。
花随落@一块链习学员：从消息复杂度定义感觉不如从 TPS 定义直观。
刘志海@一块链习学员：以上说的是不是特指 pos+bft 的共识？
Maxdeath @讲师：但是 TPS 这个东西没有规定是在什么环境中跑出来的，algorand 和 dfinity 是 pos+bft。
刘志海@一块链习学员：因为比特币主要的耗时不在发消息。
Maxdeath @讲师：我看了半天还是不理解什么是状态分片和交易分片，主要还是从交易的角度看问题就容易理解一些：看一笔交易到底需要多少节点验证和储存。
刘志海@一块链习学员：跟算法的复杂度定义一样。
Maxdeath @讲师：但的确消息复杂度一样也不代表输出一样，比特币也是O(N)消息复杂度。其实可扩展的一个简单的判断方法是——看看是不是所有带宽都用到交易传输上了。比特币就不是，因为有一段时间必须得挖矿。
多说一点关于比较 TPS 为啥不靠谱的原因——因为所有项目 TPS 测的都是理论最大值，但是他们会考虑某些特别好的情况。而基本上最理想的状态，就是所有的带宽都用来传输，只要算法在最优情况能够接近达到这个效果， TPS 应该都差不多。
但是根据算法的不同，达到这个情况需要的条件也不同，所以就不好比。比如链式的，就肯定不会考虑分叉的情况，这个时候你去和做 BFT 的比，那肯定链式的会高一些，但是 BFT 的不容易分叉啊。
DAG 也是，blockdag 的话其实有个问题就是 block 里可能会有重复的交易，他们考虑 TPS 的时候肯定考虑重复率低，可是大家可以思考一下区块交易重复率低是个什么状态？基本上就是说每个矿工每人只出自己的交易不和别人冲突的情况。
现在我觉得共识算法的一个趋势是追求“如何在网络正常的状况下最大地利用带宽”，这也是我目前在唯链做的一个事。
田跃华@一块链习学员：
1.所以无限扩展发展到最后，是不是还是可能出现中心化趋势？
2.有限扩展随着规模增大，最终是不是也只能变为无限扩展？
Maxdeath @讲师：无限扩展是从 scale-out 翻过来的，我不知道有限扩展是啥。而且我说了，无限扩展基本上一定会牺牲安全性和去中心化，所以无限扩展不是会出现中心化趋势，而是和可能压根就比可扩展的算法更中心化，所以其实无限扩展本身也是有争议的。
很多人觉得区块链就不该追求无限扩展，我是觉得，不该为了无限扩展而无限扩展。
田跃华@一块链习学员：不好意思，有限扩展这个词用得不专业，应该叫可扩展。我的第二个问题如果换成可扩展的话，你这边是怎么想的？如果随着规模变大，或者变得越来越大，还能做到一直可扩展吗？
Maxdeath @讲师：可扩展是指 O（N）消息复杂度，也就是所有交易需要被所有节点所获取，或者说所有人都有完整的账本，这是某种意义上说的区块链的原本意义。
从理论上，10 个节点还是 10000 个节点，如果整个网络的交易是相对均匀的，那么整个网络的输出是不会降低的，但是延迟可能会增加。但实际上输出还是会降低的，这是 p2p 网络决定的。
田跃华@一块链习学员：嗯，之前你给过这两个的解释，我大概也理解了。第一个困惑你刚也给说明了（更加中心化），第二个困惑主要是我无法想象，一笔交易同步到巨大的网络所造成的延时究竟有多少人能接受的了。
所以有些幼稚的想法，会不会可扩展最终仍然是往无限扩展的方向走，也就是说中心化是无法避免的。
Maxdeath @讲师：确实很难想象有什么事情需要全世界共用一个数据库做的，实际上我在论文里提过一个观点，就是其实中心化与否的一个标准应该叫进入门槛。
即便你的共识算法没有任何中心化的假设，不需要任何中心节点。但是你考虑的是一个 1000 tps 的东西在 10000 个节点上运行……那么天然的，你得能找到 10000 个人愿意花这么多带宽和储存空间去干这个事才行。
所以 1000 tps 本来就有很高的进入门槛，你得有专门的服务器和设备才能做这个，所以这算法无论设计的多么去中心化，最终都会中心化，因为只有满足进入门槛的标准才能用。
所以我提出来的就是，可能去中心化的真正途径是降低进入门槛，让想参与的人都能够参与。从这种角度讲，分片是必要的。
刘木春@一块链习学员：分片，每个片和别的片交流通过片间代理进行，普通交易信息，片内维护。和局域网组网一个道理，pc 门槛低+路由器，组成大一统互联网。
田跃华@一块链习学员：可能会诞生些新的职业和行业?新的一张全球网。
Maxdeath @讲师：但是那样，分片的安全性就只有分片本身保证了，而另一个分片要做交易，就需要信任这个分片的安全性。
一方面你可以说，我在中国做交易为啥要去验证美国的每笔交易的结果，这不是浪费么，于是你验证你的我验证我的，这就是分片。可是跨国交易怎么办呢？还是依赖某些中心节点，于是又变成了跨行跨国结算的问题。
所以不要神化区块链，不是所有问题都能用区块链解决。更不是所有问题都能用分片或者无限扩展解决，所以我说不要为了无限扩展而无限扩展。
追梦人@一块链习学员：共识层面和物理层面的限制，使得公链的不可能三角的唯一突破方式是分片。否则，即使是优秀的设计，也最终收到物理资源（带宽、状态空间（内存）、存储空间、CPU等）的限制而达到 TPS 上限。
Layer 2 的提升是靠是共识范围的牺牲换取的，其作用是将公链和具体应用场景的适配，而不能代替公链本身的性能提升。所以，分片是唯一选择。
分片要解决的重大问题有如下几点：
1.分片的原则。交易分片还是状态分片？
2.如何保证分片间同步信息以支持分片交易，同时不影响去中心化程度？
3.如何保证坏人无法集中力量攻击一个分片？
Monoxide 的接力交易-连弩挖矿机制很好的解决了这一点。实现了随着物理资源的持续投入，TPS 可以持续增长，直至一个非常高的值的效果。
但 Monoxide 的问题是，目前不能支持图灵完备的智能合约，因此，它不适合作为通用公链运行一切 DAPP，而适用于为某个或某种 DAPP 做定制化公链。
刘木春@一块链习学员：有什么好办法没？跨国搞跨国代理可以吗？但是分片层级分的有点多。
Maxdeath @讲师：monoxide 实际上还是在牺牲安全性，我觉得 vapor 就是好办法 。
刘木春@一块链习学员：vapor 怎么个做法？
Maxdeath @讲师：可以看我的论文 。
http://fc19.ifca.ai/preproceedings/125-preproceedings.pdf
孙晓明@一块链习学员：vapor 不可能三角，有没有可能技术革命更新，变成可能？
田跃华@一块链习学员：我觉得是肯定的，5G能把可扩展网络变得更大。量子通信我觉得能让网络变得无限大。
Maxdeath @讲师：论文里就有～实际上是可以的，但是在功能性上做了牺牲。其实没有量子通信～现在讲的量子通信其实是量子密钥分发，是加密用的 。
橙汁@一块链习班长：感谢任老师以及同学们提供的精彩讨论，我们下期再见。我们今天的话题讨论会就到这里啦！
◆ ◆ ◆
一块链习 • 话题讨论
这是一块链习举办的在线社群交流讨论活动，每期会针对当下热点话题或前一期《区块链技术公开课100讲》的直播分享内容，讲师留下的思考题，与社区同学共同参与进行深度探讨拆解，旨在帮助社区伙伴答疑解惑，扫除知识盲点，扩大认知边界。
欢迎更多伙伴参与，与区块链大咖一起让有价值的交流在这里发声。想报名参与的同学可以添加一块链习Jessie小姐姐的微信号（ID：yikuailianxi）。
一块链习更多好课等你来看哦
↓↓↓
关注「一块链习」
与全球1000+区块链开发者一块学习