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重新思考:为何我们需要拥抱无状态基础设施?

2024-02-20

在过去,我多次强调了全球共识机制的严格性,并将其视为区块链的独特特性。然而,我很少涉及替代解决方案,因为我刻意回避了基础设施的讨论。对基础设施的过度关注使整个加密货币领域陷入了狭窄的视野,其他方面逐渐黯然失色。然而,我认识到人们过于关注区块链基础设施,而很少探讨无状态基础设施(stateless infra)- 或许是因为缺乏它的大肆宣传。因此,我现在打算减少负罪感,探讨一下无状态基础设施。

 

无状态基础设施是什么?

 

首先,让我们明确定义“无状态基础设施”。有些人可能认为UTXO、DAG或任何链都是无状态的,而另一些人可能认为具有无状态客户端的链是无状态的。即便是我所称之为无状态的一些解决方案也带有某种形式的状态,尽管与区块链的形式不同。因此,也许我们需要一个更准确的术语来描述这类基础设施,欢迎在Farcaster上与 @polynya 进行讨论和建议。

 

然而,在本文中,我们将坚持以下定义:区块链=实现实时严格全球共识的链(包括rollups);无状态基础设施=不是链,没有共识(或松散共识),但与上述区块链进行交互的分布式补充。

 

随着我们进入一个将区块链仅用于严格全球共识、主要用于金融和身份验证混合应用的新时代,几乎所有的计算和数据等都将发生在非区块链基础设施上。

 

然而,我们首先需要改变对无状态基础设施讨论的视角。在区块链世界中,我们习惯了诚实多数假设,因此尽可能运行更多的节点是至关重要的。然而,在区块链之外,大多数情况下都是基于诚实少数假设进行操作的 - 只要有一个诚实的参与者,一切都会顺利进行。

 

我认为我们可以将这些情况大致分为三类:

 

服务器 - 这是很明显、大家熟悉的类型。

 

具有冗余服务器 - 添加冗余功能,允许任何人启动服务器,可以实现一定程度的去中心化,同时保持传统服务器的最大效率。

 

无状态基础设施 - 这本身是一个广泛的类别。它们是最大程度去中心化的结构,点对点运行,但没有共识(或松散共识)。因此,你采取“诚实少数假设”,即使只有 10-100 个节点的网络也完全去中心化。但它也存在某些类型的无状态基础设施,只有一个节点,但通过有效性证明,它们不需要更多节点(这些被称为ZK共处理器)。无状态基础设施可以实现许多错误地归于区块链的功能——去中心化、隐私、可审计性、永久性——但没有共识的负担。通过称之为“无状态”,我们可以感觉到它们与区块链有些关系,但它们没有状态(PS:它们可以有一个状态,但不是像我们与区块链相关联的实时严格共识状态和严格状态转换),因此不会达成共识。再次,这是一个非常广泛的类别,我相信我们会看到许多不同的解决方案。IPFS、BitTorrent、Farcaster Hubs、ZK 共处理器都可以被认为是无状态基础设施的形式。

 

为何我们需要无状态基础设施?

 

如今,区块链效率极低,对于相同的计算,其开销可能是服务器的数万倍。有了有效性证明和数据可用性采样等新技术,我们可以将效率提高数千倍,但即使是使用 DAS 进行结算的最终 ZK rollup,整体开销可能也会高出 100 倍。

 

如今,“web2”运行在 1 亿多台服务器上。我们对去中心化计算的看好程度因人而异。巨型链最大主义者最不看好,认为 1 条链可以处理大部分计算。更乐观的人会告诉你,所有计算的 1% 将迁移到去中心化计算,而最乐观的人会说 10%。

 

但让我们以 0.01% 为例,这比巨型链最大主义者要乐观一点,但仍然相当悲观。这将需要相当于 10,000 台服务器。再加上链带来的所有低效,你可能需要一百万条链。

 

有了 ZK 技术,实际上可以扩展到一百万条链,具有通用同步可组合性和共享安全性——这比巨型链 literally 提高了一百万倍。

 

但是这还不够。让我们以 Palworld 等多人游戏为例。据他们的开发者称,每月服务器成本为 50 万美元。将其全部运行在终极效率的区块链解决方案 ZK rollup 上,将花费数百万美元,使其在财务上不可行。(正如上面提到的,如果没有 ZK 技术,这样的用例是完全不可能的)

 

相反,我们必须采用一种混合方法,同时保持去中心化。多人游戏可以在很大程度上实现点对点运行,游戏客户端运行在每个人的电脑或控制台上,实际上运行着一个庞大的去中心化网络。某些内容需要在服务器上协调 - 这些内容可以转移到点对点无状态基础设施上。需要可验证但不需要共识的东西可以在 ZK 共处理器上运行。最后,需要严格全球共识的东西可以在 ZK rollup/validiums 上运行。

 

最后,值得注意的是,在无状态基础设施上跨越多个内核和多个机器进行并行化要容易得多,这可以导致指数级更高的扩展。

 

这仍然会比 50 万美元的成本高得多,但通过为每个任务使用最有效的解决方案,同时保持去中心化,我们可以实现今天根本不可行,即使未来使用最先进的 ZK 形式的区块链也无法实现的新用例。

 

这一切都关乎于使新应用程序成为可能

 

今天,我们处于一个非常严格的范式中。无论是 L1 还是 L2 都无关紧要 - 对单个链(实际上是单个服务器)的硬件限制极其有限。我们已经看到一个接一个的 L1 和 L2 在非常短的时间内达到极限并变得拥塞,即使是最快的链也最多只能每秒处理几千个交易。

 

通过使用有效的证明等新技术,我们可以开始使用多个链,同时保持安全性可组合性,这已经是一个巨大且无限的进步。

 

利用无状态基础设施,我们可以走得更远。

 

通过将所有这些结合起来,我们可以开始实现如果没有这些技术就无法实现的应用程序。

 

去中心化呢?

 

无状态基础设施实际上可以比区块链更加去中心化。实现严格的全球共识是一个极其困难的过程,需要昂贵的抗女巫攻击机制和诚实多数假设。区块生产机制充其量是一种富人统治(权益证明),充其量是一种公司统治(工作量证明)。这些区块链通过节点运行来缓解这个问题,但它们仍然基于诚实多数假设,并且需要数千个节点才能使共识形成过程达到任何级别的弹性。

 

虽然无状态基础设施会出现各种不同的形式,但大多数都只需要诚实少数假设就可以运作良好 - 只要有一个节点,一切都好。因此,它们可以用更少的节点实现更高的去中心化,同时减少故障点和中心化。

 

简而言之,如果不需要严格的全球共识,那么点对点的无状态基础设施比区块链既高效又更加去中心化。

 

总结

 

是时候停止争论区块链基础设施,开始构建新的、由无状态基础设施赋能的应用程序了。

 

欢迎在Farcaster上进一步讨论,@polynya。顺便说一句,Farcaster是一个只能使用无状态基础设施构建的应用程序的一个很好的例子,它解释了为什么它能够成功,而像Steem或DeSo等仅基于区块链的同行却失败了。期待看到更多像Farcaster这样的应用,少一些L1和L2。