區塊鏈架構與擴容方案-深入區塊鏈的第一步

區塊鏈架構與擴容方案 - 架構

區塊鏈分層架構

區塊鏈大致上分為三大主層:

Layer 0 層:

主要工作是針對區塊鏈與傳統網路結合的非共識問題,可以簡單理解為網際網路的資料傳輸。目前只有少數項目針對 Layer 0 進行研究與開發。 

Layer 1 層:

包含了所有區塊鏈的底層協議,主要負責安全、節點共識規則和帳本架構。

Layer 2 層

所涉及的是鏈上與鏈下的協議,主要負責鏈上鏈下消息傳遞、智能合約編程以及  應用相關功能。

這三大主層中又可分為七個子層,非開發者不需要執著於深度了解,只需要了解區塊鏈由哪些層面設計而成即可。你可能會納悶,分了三層了為什麼還要細分那麼多子層呢,搞得那麼複雜幹嘛?原因在於,現階段區塊鏈技術太年輕了,區塊鏈本身還有很多問題存在,藉由將區塊鏈分成多個子層,可以讓我們對區塊鏈的架構更清楚也能讓開發人員能夠針對不同的層面,去開發能夠改善區塊鏈瓶頸的「擴容方案」,例如針對共識層提出的「DPOS」、針對網路層提出的「分片技術」或針對數據層提出的「區塊擴容」等。

擴容方案

首先解釋一下什麼是「擴容方案」,所謂的擴容方案是指「為了改善區塊鏈交易速度使其達到規模化所提出的解決方案」,各層所提出的擴容方案,其最終目的都是為了解決區塊鏈交易速度的問題。

要改善區塊鏈交易速度和規模問題,解決方案分為兩種:

將主鏈的事物分割處理 ex. 分片技術(Sharding)

區塊鏈本身的設計並不具備「可擴展性」,也就是說,區塊鏈的節點不管增加多少,都沒有辦法提高區塊鏈處理交易的速度,以比特幣為例,不論有多少人加入挖礦的行列,區塊鏈依然是每十分鐘出塊一次。

我們可以用老師改考卷來舉例,現在區塊鏈驗證交易,就像每個學生的考卷都統一由學校裡的一位老師經手批改與紀錄,然而這會導致全校學生的考卷需要花費兩個禮拜的時間才能夠完全審核完成,效率低下。如果將考券分成五等份,改由五位老師批改,審核速度便可以提升五倍。

但是,如果每位老師都固定批改某個班級的考卷,學生就會知道哪位老師會負責他班上的考卷,學生就會有收買老師的可能,因此,要如何分配考卷才能保證成績的可信度,就是這個解決方案的重點。

將主鏈上的事物轉移到其他地方處理 ex. 側鏈、子鏈

舉個簡單的例子,每到假日,主要交通幹道都會擠得水洩不通,車速每小時20公里,回到家都半夜了。如果這時候我們能夠另外開闢一條快速道路或高速公路,就能有效舒緩主要交通幹道的車流,平均車速也能提升至50公里。

本文由 AMIS 首席科學家 – 陳昶吾博士協助審閱

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