區(qū)塊鏈自誕生之初就常被拿來和互聯(lián)網(wǎng)比較，但為什么我們還是覺得區(qū)塊鏈 “很小眾”、不如互聯(lián)網(wǎng)那么大眾呢？其中很重要的一個原因就是區(qū)塊鏈可擴容性需要極大提升。

到底怎么提升呢？

Celer Network 或許可以給我們一些思路。Celer Network 致力于以鏈下擴容技術為基石構建匹配互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的區(qū)塊鏈應用入口平臺，讓所有人都能夠在該平臺上便捷快速地開發(fā)、運行與使用高性能的分布式區(qū)塊鏈應用。

對了，Celer Network 團隊成員的學術背景和工作經(jīng)歷可謂極其豪華。

真•學霸

在今年 6 月 26、27 號兩天的中美區(qū)塊鏈大會 Blockchain Connect Conference（圣何塞站）上，Celer Network 的共同創(chuàng)始人之一董沫博士進行了精彩分享。

今天，小探就來和大家分享一下董沫博士發(fā)言的部分內容。

價值的傳遞速度，比信息傳遞速度慢了 100 年

我們如何定義經(jīng)濟行為呢？董沫博士把它定義為：信息的傳遞、價值的傳遞、以及兩者之間的轉化。

在過去的 100 年里，我們從鴻雁傳書逐漸變成了今天的電子郵件。

那么，傳遞價值的方式在過去 100 年里有多少改變呢？

...沒什么變化。

為什么會發(fā)生這樣的情況？這是因為，價值傳輸與信息傳輸有一點關鍵的不同：價值傳輸需要信任作為保證，而技術發(fā)展很長一段時間內并沒能解決信任的問題。

現(xiàn)在我們有了區(qū)塊鏈技術。區(qū)塊鏈帶來了在具有任意合同邏輯的不互信方之間，進行價值轉移的可能性，不論是比特幣這種所謂 “第一代區(qū)塊鏈”，還是時下熱門的 EOS。

我們剛才說到 “價值傳輸需要信任作為保證”，而區(qū)塊鏈技術使得 “信任” 不再成為發(fā)生價值傳輸?shù)谋匾獥l件。

但 “價值傳輸” 的問題還沒解決，只是瓶頸從 “信任” 變成了交易速度。

區(qū)塊鏈技術前景描繪得再美好，如果沒有交易速度作為支撐、無法運行快速的執(zhí)行復雜的智能合約邏輯，這些前景根本就無法實現(xiàn)。

因此，可拓展性就成了重中之重。

每秒確認 5 億筆交易！不可能的任務？

不少人認為區(qū)塊鏈的可擴展性應達到與全球支付系統(tǒng) Visa 相同的水平，而董沫博士認為，這種想法是完全錯誤的。他認為，“我們應該讓價值轉移與互聯(lián)網(wǎng)信息傳遞的規(guī)模相匹配，使價值轉移像信息傳遞一樣流暢、迅速。”

現(xiàn)在信息傳輸?shù)乃俣扔卸嗫欤窟@么說吧，我們每秒發(fā)送 200 萬封電子郵件、6.5 萬個谷歌搜索、在 YouTube 上有 72 萬條視頻播放... 互聯(lián)網(wǎng) 1 秒內就能傳送 53TB 數(shù)據(jù)，但同樣時間內，區(qū)塊鏈卻只能處理 8-10 個交易。

這個速度顯然是太慢了。

在區(qū)塊鏈上，如果我們做一個“匹配估算”，假設區(qū)塊鏈的價值轉換能達到和信息一樣的大規(guī)模和實時性，我們粗略的估計每1000KB數(shù)據(jù)的傳輸，就會發(fā)生一筆區(qū)塊鏈的邏輯事務（transaction）。這里要注意的是，這個估算不是說要把數(shù)據(jù)傳輸放在區(qū)塊鏈上，而是去按比例估算一種量級。按此計算，為了使價值傳遞的速度和現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上信息傳遞的速度相媲美，區(qū)塊鏈每秒交易量應該有 … 5 億筆！

每秒確認 5 億筆交易，聽起來像是 “不可能的任務”。但董沫博士指出，這個目標實際上是有可能實現(xiàn)的。

我們來看一下區(qū)塊鏈的結構。最底下是區(qū)塊鏈的底層部分，而 dApp 則是在面向用戶的頂層，并使用區(qū)塊鏈技術作為后端數(shù)據(jù)庫。下圖黑點處，就是我們現(xiàn)在所處的位置：

但正如這張圖顯示的，如果我們只關注 on-chain limit 的話，發(fā)展到一定程度后，我們的收益是遞減的。說到底，區(qū)塊鏈仍然是關于 “如何取得共識” 的一致性算法，而一致性算法不可避免地會遇到效率問題。如果說區(qū)塊鏈技術大規(guī)模普及所要求的速度是最上面那根綠色的線的話，以現(xiàn)有方式的可擴展性是無法達到的。

大家一直把區(qū)塊鏈對標互聯(lián)網(wǎng)，那互聯(lián)網(wǎng)為什么可擴展呢？

因為當我們使用互聯(lián)網(wǎng)時，我們不需要像區(qū)塊鏈那樣、和互聯(lián)網(wǎng)上的所有用戶達成共識。

同樣，我們也可以問自己：我們怎樣才能將區(qū)塊鏈中的大部分交易帶到區(qū)塊鏈之外，同時仍然保持整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全呢？

這就是鏈下擴展平臺想解決的問題。如果能解決這個問題，很可能成為區(qū)塊鏈技術能真正地被我們大規(guī)模運用的起點。

那么，鏈下擴展是怎么工作的呢？

大家在討論 “鏈下交易” 時，Side chain、state channel 等常被提及。這些方式的交易速度很快，這是因為在這些情況下，無需網(wǎng)絡內所有人都達成共識、只要參與交易的幾方達成共識即可。雖然無需全網(wǎng)達成共識，其安全性卻并不會被犧牲：在鏈下如果有爭議發(fā)生，鏈上的協(xié)議會幫助裁決。

技術突破+經(jīng)濟模式

Celer Network 想要在技術層面和經(jīng)濟模式兩方面共同下手，解決這個問題。

我們首先來說說技術層面。

受互聯(lián)網(wǎng)的分層抽象原則啟發(fā)，Celer Network 提出 “cStack” 的設計構想。cStack 將復雜的離線操作網(wǎng)絡分解為分層模塊，這種架構降低了系統(tǒng)設計、開發(fā)和維護的難度，而且使該平臺每個單獨部分都能夠快速迭代。

Celer 通過提出新的廣義狀態(tài)通道模型，實現(xiàn)鏈下智能合約與相應的條件狀態(tài)轉換，實現(xiàn)區(qū)塊鏈應用運行的快速、低成本、靈活和可擴展性等特性。Celer Network 的廣義狀態(tài)通道實現(xiàn)了一套標準，能夠使得各類區(qū)塊鏈應用都方便地接入和符合這樣的標準來進行開發(fā)。

Celer 中最基本的狀態(tài)通道是多人雙向廣義狀態(tài)通道連接（Generalized Payment Channel GPC ）。和傳統(tǒng)的閃電網(wǎng)絡一樣，需要將存款存入主鏈來創(chuàng)建通道，但不同的是，Celer Network 定義了一套廣義狀態(tài)通道模型標準。該模型在數(shù)學上定義了通道狀態(tài)，狀態(tài)證明，條件狀態(tài)轉換，條件狀態(tài)轉換群的抽象模型，通過這些抽象模型，提供來鏈下智能合約與任意狀態(tài)轉換的基礎。

從底層往上，cSstack 包括以下幾個部分：

cChannel：廣義狀態(tài)通道和側鏈套件

cRoute：最佳價值傳輸路由

cOS：鏈下應用程序的開發(fā)框架和運行環(huán)境

處在底層的 cChannel 是離底層區(qū)塊鏈最近的一層，直接與基礎公鏈產(chǎn)生交互，并且在有限的時間內，為有共同抽象結構的上層提供實時狀態(tài)更新。cChannel 使用狀態(tài)通道和側鏈技術，這些都是鏈下擴展平臺的基石。

該層使 Celer Network 擁有極強的普適性，可以廣泛兼容主流區(qū)塊鏈，并使不同區(qū)塊鏈之間的相互操作成為可能。無論底層區(qū)塊鏈是什么，Celer Network 都能夠成為該區(qū)塊鏈的一部分、并在這些平臺上實現(xiàn)可擴展性。

我們知道共識算法是區(qū)塊鏈的性能引擎（performance engine），那么對于鏈下平臺來說，其性能引擎又是什么呢？

這就要說到 cChannel 上一層的 cRoute。 cRoute 是具有透明通道平衡的、可證明最佳狀態(tài)（例如小額支付）的路由。 與目前市面上最先進的解決方案相比，cRoute 的吞吐量提高了 20 倍。

此外cRoute 還有透明通道平衡、完全分散、故障彈性、隱私保護等優(yōu)點。

現(xiàn)在，我們回到剛才分享的那張圖：

我們看到，在 cRoute 這個性能引擎上一層的，是 Celer Network 的應用引擎 cOS。

鏈上的 dApp 只是一個簡單的連接區(qū)塊鏈的前端，鏈下 dApp 雖然具有高擴展性的巨大潛力，但要將它構建在傳統(tǒng)的公鏈上并不容易。

因此，Celer Network 引入了 cOS，一個能讓每個人都可以輕松開發(fā)、操作和與可擴展的鏈下 dApp 進行交互的開發(fā)框架，從而減少了由于鏈下擴展帶來的額外的復雜性。Celer Network 讓開發(fā)人員更專注于應用程序邏輯的開發(fā)，并創(chuàng)建最佳的用戶體驗，而繁重的工作則由 cOS 來處理，比如找出任意鏈下狀態(tài)和鏈上狀態(tài)的依賴關系、處理鏈下狀態(tài)的跟蹤，存儲和爭議、中間節(jié)點故障容錯和透明、支持多個并發(fā)的鏈下 dApp、統(tǒng)一實施到不同的鏈上和鏈外模塊等。

完美解決方案？

當然，提升可擴展性就意味著要對其他性能做出取舍。Celer Network 需要在 “可擴展性” 和 “流動性”、以及 “可擴展性” 和 “可用性” 這兩對限制條件中做出取舍。

首先是對 “可擴展性” 和 “流動性” 的權衡。

鏈下操作網(wǎng)絡首先通過犧牲鏈上網(wǎng)絡的流動性來獲得可擴展，這對潛在的鏈下服務提供商來說尤其具有挑戰(zhàn)性，因為需要大量的流動性來提供高效的狀態(tài)通道服務。但持有加密資產(chǎn)的大戶可能沒興趣、或沒技術能力去構建一個狀態(tài)通道服務的基礎設施。而有能力構建可靠的可擴展的狀態(tài)通道服務能力的人，又通常沒有如此大量的資金存放在通道或欺詐證明債券合約中。這種不匹配給大量鏈下操作網(wǎng)絡運用的技術發(fā)展帶來了巨大障礙。

需要說明的是，這種抉擇并不是 Celer Network 一家要面臨的問題。任何鏈下擴展解決方案 —— 不論是側鏈還是鏈下 —— 都不得不在可擴展性和流動性之間進行權衡。

除了可擴展性和流動性，Celer Network 還需要權衡 “可擴展性” 和 “可用性”。

什么叫可用性呢？某種意義上說，區(qū)塊鏈并不總能達到全球共識，因此用戶總是有責任維護、跟蹤和存儲區(qū)塊鏈上相關內容，甚至可能需要在有分歧時自己解決。這就對用戶的可用性提出了要求。

為了兩個元素都滿足，Celer Network 提出了一個概念：加密貨幣經(jīng)濟原理（Crypto Economics Principles），簡稱為 cEconomy。它把通證模式、或激勵模式作為系統(tǒng)的一部分，以此為系統(tǒng)帶來額外價值。

我們剛才介紹了 Celer Network 在技術上的創(chuàng)新，而 cEconomy 則是其在經(jīng)濟模式上的創(chuàng)新。

簡單說來，cEconomy 由三部分組成：

流動性承諾證明

流動性支持拍賣

狀態(tài)守護網(wǎng)絡

這三個緊密耦合的組件、再加上Celer Network 的協(xié)議 token（CELR) 組成了 cEconomy，提供網(wǎng)絡效應、穩(wěn)定的流動性和高可用性，以及不可或缺的價值。

結語

Celer Network 將具有合同邏輯（contractual logic）的、沒有信任關系的雙方間的非常緩慢的區(qū)塊鏈事務速度大大提升，使得沒有信任關系的兩方能在有合同邏輯的約束下，高速實現(xiàn)價值傳輸。

此外，Celer Network 還能連接到不同的區(qū)塊鏈，也可作為所有希望使用 Celer Network 提供的可擴展性平臺、或可擴展性功能的區(qū)塊鏈應用程序的入口。通過這些方式，Celer Network 希望最終為區(qū)塊鏈帶來互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模。

區(qū)塊鏈發(fā)展到今天，可擴展性的確是其發(fā)展的瓶頸，因此也一直是社區(qū)內常被討論的熱門話題?？戳?Celer Network 的思路，你對可擴展性有哪些想法呢？歡迎留言討論！