区块链/等级 VI · 比特币之后/6.1 复制品与承诺/课程 4
三难销售说辞
验证成本与网络吞吐量之间的权衡
材料比特币核心、Geth（以太坊）以及另外两种主流区块链的官方文档，其中详细说明了全节点系统的要求。用于跟踪不同区块链网络中的节点运营商数量及硬件规格的电子表格模板
好奇
- 为什么提高区块链的传输速度通常会减少能够验证其历史记录的人数？
- 究竟是哪些具体的硬件或带宽要求决定了在实践中一个区块链能否保持去中心化特性？
- 为提升可扩展性而牺牲去中心化特性，会如何改变网络的安全模型？
探索
- 2017年左右，维塔利克·布特林提出了“可扩展性三难困境”理论，他认为在去中心化、安全性与可扩展性这三种特性中，分布式系统通常只能轻松实现其中两种，而很难同时具备全部三种。这一框架成为了新区块链项目评估其架构设计时的主要标准。虽然早前的讨论也曾涉及过这些矛盾，但布特林的阐述为开发者们提供了用于解释各种权衡取舍的标准术语。那些注重高处理速度的区块链往往需要更高的硬件要求或集中式协调机制，从而以牺牲去中心化为代价来换取更快的性能。
- 在实践中，要提升交易处理效率，通常需要采用以下三种方式之一：增大区块大小、缩短区块生成间隔，或使用计算成本更高的共识机制。这些方法都会增加那些需要独立验证所有规则的完整节点的运行成本。当区块数据量增加时，对带宽和存储空间的需求也会上升；而当区块生成频率提高时，同步工作的负担也会加重。这些技术要求会淘汰那些资源不足的参与者，只有拥有充足资源的实体才能维持必要的基础设施，从而确保区块链状态的准确性。
- 比特币在其底层架构中选择了低成本的验证方式，而非追求更高的处理速度。比特币节点仅需普通的硬件即可运行，比如标准笔记本电脑或单板计算机，因此任何拥有网络连接的人都能对所有的交易记录进行验证。这种设计通过确保无需专门的企业级基础设施即可参与共识机制，从而保持了去中心化特性。至于处理速度方面的限制，则可以通过闪电网络（第五层）等扩展层来解决——这些层在链下处理交易，而在主链上确定交易的最终状态。
- 以太坊以不同的方式展现了这种矛盾。2020年，它的发展路线从分片执行转向以卷积技术为核心的方案：基础层仍负责数据验证，而大部分交易处理则由卷积层承担；“DankSharding”技术则用于扩展卷积层可使用的数据空间（见第8.2.6节）。这种取舍是显而易见的：将更多数据放在基础层上会增加验证成本，而将其置于链下则需依赖这些次级层的完整性。
- 自2017年以来推出的几乎所有新区块链都声称自己能够同时具备这三项特性，从而解决这一三难问题。但实际上，这些宣称往往依赖于对该网络而言“去中心化”或“安全性”含义的微妙调整。有些区块链将所需的验证节点数量减少到少数几台高性能机器上，以牺牲广泛的参与度来换取更高的处理速度；还有些则引入可信中继节点或基于委员会的最终确认机制。关键问题不在于该区块链的处理速度如何，而在于谁能够验证其规则以及需要付出何种代价。
- 要评估任何新区块链的吸引力，只需考察两个关键指标：运行能够验证所有规则的完整节点所需的最低硬件配置，以及实际运营此类节点的独立实体数量。如果该区块链要求企业级服务器或专用数据中心才能参与共识机制，那就意味着它为了提升扩展性而放弃了去中心化特性。若只有少数几家机构有能力负责状态验证，那么其安全性就取决于这些机构的诚信度，而非数学上的证明。通过这些指标，就能看清那些营销宣传背后隐藏的真实权衡。
关键事实
- 2017年左右，维塔利克·布特林提出了“可扩展性三难困境”理论，指出去中心化、安全性与可扩展性无法同时达到最佳状态。
- 通过增大区块大小或缩短生成间隔来提升区块链的处理能力，会提高全节点的硬件需求和带宽要求。
- 比特币的底层架构注重低成本验证，使得节点能够在笔记本电脑或树莓派等普通消费级硬件上运行。
- 那种需要企业级基础设施才能运行验证节点的链，实际上是以去中心化为代价来换取可扩展性的。
- 能够运行完整节点的独立节点数量，决定了网络去中心化的实际程度。
- 比特币选择将高频交易处理能力引入闪电网络等第二层解决方案，而非增加底层区块的大小。
练习 九、六、三、一
9收集列举2017年至2023年间推出的9个重要的区块链项目。对于每个项目，根据其官方文档，注明其宣称的每秒处理交易量（TPS），以及运行完整节点所需的最低RAM或存储容量。
6归类根据这9个项目在架构上的权衡因素，将它们分为6类：高吞吐量/集中式、低吞吐量/去中心化、分片式/混合式、依赖 Rollup 技术、共识机制复杂/处理速度慢，以及实验性/未经验证的方案。
3提炼将这6组因素简化为与验证硬件成本以及活跃的独立节点运营商数量关联最紧密的3个因子。
1凝结在评估去中心化程度时，链所宣称的每秒处理量其实不如其最低硬件验证要求重要。
事实核查
日期、数字及数据均依据下方列出的已发表资料进行核实。