澄清公众对区块链的八大误解

原文： Shuming hao123 @ QQ.com [ xy 002 ] [ xy 001 ]作者： ChainLinkGod

区块链创新受到中心化计算机网络的保障。 由于区块链本身不需要许可证，因此任何人都可以加入网络并独立验证计算的完整性。 最终，区块链技术在用户和网络节点之间建立了权力制衡机制。

区块链技术带来了比特币等创新的数字货币，可以将货币政策写入代码； 还实现了以太坊等最小化可编程信任的APP化。 目前，区块链作为一种新型数字化基础设施迅速进入公众视野这种势头也被称为Web3。 尽管很多人认识到了区块链的价值主张，但对区块链的基础信任模型存在误解。

本文探讨具有自主验证能力的所有节点能起到什么作用中选择所需的族。 具体地说，所有节点如何监测块创建者(miner或鉴权者)并降低鉴权成本对块链的可扩展性有什么重要影响。 看完后，我们将对区块链与传统计算的信任模型的区别有更深的理解。

传统计算模型的瓶颈

目前，大多数APP应用程序都使用客户端-服务器模型，该模型将请求发送到中央数据库服务器。 传统的计算模型有一个名为

客户端：最终用户通常通过个人设备创建请求，然后通过TCP/IP协议将请求发送到中央数据服务器。 客户端相信此数据库服务器会忠实地响应请求。

数据库服务器：这是远程计算机，通常是中心化的云提供商，提供数据和具体服务。 后端数据库服务器通常是由传统组织统一管理的一组计算机。

虽然传统的计算模型中的集中式服务缺乏透明性，但只有

这种计算模型可供用户信任，也称为Web2。 数据中心可以保证低计算延迟和高吞吐量，从而提供非常流畅的用户体验。 部署在集中式服务器上的APP应用程序为全球数十亿用户提供了巨大的价值，但本身也存在一些瓶颈。

其中最大的瓶颈是最终用户无法验证响应请求的计算过程是否可靠，以及输入数据库的数据是否正在被操作。 实际上，这种APP在暗箱中操作，用户必须能够信任第三方不损害利益。

中心化APP应用程序的这种信任假设可能会对用户产生负面影响。 用户可能面临被审核，社交平台导致账号被删除、个人资料被泄露、算法推荐内容、支付成本高、数据被篡改、丢失，整个系统缺乏责任最终这会破坏社会的信任，提高经济协调成本。

块链计算模型

块链通过以下技术机制来摆脱对中心化实体的盲目信任，从而实现信任最小化和信任中立

采用加密技术、认证数据/资产所有权，验证交易真实性

采用去中心化共识机制，交易排序与协议规则执行

采用经济激励机制，篡改网络账簿

有趣的是，区块链是开放的网络，世界各地的任何人都可以参加，可以积极地做出贡献，也可以被动地拦截消息。 最终用户可自行验证网络输出的结果是否有效，账簿数据是否被篡改。 由于区块链是透明的因此，还降低了信息不透明的风险，消除了信息欺诈等问题，所有参与者都可以充分了解风险。

在

区块链计算模式下，最终用户加入区块链网络，计算得到的区块链网络中的每个参与者

区块链都可以成功而且，所有的角色都起着重要的作用。

块创建者(BP ) :对事务进行排序并打包为块，然后将块提交到网络进行验证。 如果在同一块的高度上创建了两个有效块那么块创建者必须确定哪个版本的块链“具有合法性”(也就是说，遵循最长链原则)。 流程采用一致机制来确定哪些块创建者将创建下一个块其中最受欢迎的两种共识机制分别是pow(miner )和pos (pos )验证者)。

完整节点：完整节点是区块链网络的核心。 这些节点将下载并验证块创建者提交的每个块。 如果块被验证为有效(即遵守了协议规则)，则会将其添加到完整节点的个人帐簿中，并进行状态更改。 不符合协议规则的无效块将被忽略并丢弃，且不执行状态更改。

归档节点：归档节点不仅存储整个节点的所有信息，还计算并存储块链之前的状态。 归档节点可用于请求任何历史数据，例如过去某个块高度的用户帐户余额。 在这里必须注意一点中选择所需的族。 这意味着您可以随时将整个节点转换为归档节点，而无需从网络下载其他数据。 对归档节点的硬件要求通常非常高，通常由块浏览器等服务提供商执行。

轻型客户端：轻型客户端是一个功能受限的完整节点，它只下载块头或自己的加密指纹。 因为写客户端可以验证块是否包含事务，但不会下载或执行块中的所有事务因此，从本质上说，我们需要相信大多数块创建者都是诚实的。 轻型客户端也称为“快速支付验证”(SPV )客户端，最初由《比特币白皮书》提交。

RPC运营商： RPC运营商也是全节点可以将其他网络参与者连接到区块链，并读写数据。 由于远程过程调用(RPC )服务的用户往往没有能力或意愿自行运行完整节点或写客户端，因此可以通过该服务大幅降低块链访问阈值。 用户必须相信RPC服务商能够诚实地提供服务。 这是因为用户自身无法验证结果。

最终用户：最终用户是指希望通过区块链网络开展交易的普通用户。 这些参与者可能会执行完整节点或灯光节点也有可能访问RPC服务商。 区块链的唯一目的是为最终用户服务。

各类参与者对区块链生态的良好运行起着重要的作用，但毫无疑问，所有节点都是区块链网络的核心因为你有责任维护网络账簿的完整副本。 其他参与者(如块创建者和灯光客户端)将连接到完整节点，以便随时了解网络状态。 因此，块链网络的拓扑结构如下图所示。

块链网络的拓扑图。

块链的一个常见误解是，写客户端和块创建者连接到全节点块创建者的权限有限，因为块创建者负责将事务添加到新块中因此，他们可以单方面控制区块链。 也就是说，这些人认为，如果大多数块作者被收购或共谋，网络就会沦陷，有价值的东西就会被完全摧毁。 实际上，因为块作者的权限受到限制，所以只会发生几起恶意攻击事件。

块创建者具有审阅

事务的权限。 块创建者可以自己决定将哪些事务放入自己的块中，也可以有选择地忽略某些事务。 如果区块作者共谋，确实可以排除某些交易，但实际上只有一个诚实的区块作者，就可以将交易放入有效区块。

区块链重写：如果许多区块建立者共谋(例如，51%攻击) )。那么，“块重组”(reorg )可能会使以前创建的有效块分支，从而使新的块链成为主链。 这里需要注意的是、一些区块链建立checkpoint机制以实现“经济终局”(economic finality )的概念。 重新组织checkpoint之前的块时，块链将暂停。 要解决这一点，需要在链条下达成社会共识。

块重组将回滚以前批准的有效块，并使用一组新的有效块代替

块创建者。

不能自由变更协议规则例如，添加/删除功能； 提高/降低块空间上限或块频率，然后增加/减少块报酬。

窃取用户资金：不具有钱包私钥的块创建者无法使用钱包中的密码短语因为交易的加密签名将无效。 这里应该注意的是，区块链的重组会引发双花攻击。 这种攻击不会伪造交易签名，而是删除区块链账簿中私钥所有者签名的交易。 了解

块创建者能力有限的原因首先必须明确块制作者和负责验证的所有节点的关系。

所有节点如何监视块创建者

块创建者的作用是提交新的块以使块链顺利运行。 但是，块创建者无权代表整个块链网络来决定块是否有效。 决定块有效性的是全节点。 所有节点保存区块链账簿，独立验证每个区块，执行区块中的所有事务处理，验证区块是否符合协议规则。

因此，通过所有节点只接受有效的块，无视不遵守协议规则的块，形成了监视块制作者并承担责任的权力制衡机制。 块创建者会受到经济激励，只创建有效的块。 如果他们做了无效的区块白白浪费太多的经济资源，放弃所有的区块奖励和交易费收入。 如果其他块创建者继续为单个无效块创建有效块，则整个节点将忽略这些块，并且这些块创建者最终将从网络分支。

所有节点都是区块链生态，包括承载cryptocurrency交易平台、stablecoin发行者、预言机、L2验证者、RPC运营商、钱包服务的运营商、鲸鱼、普通用户等。 这些重要的经济实体会自主验证区块链账簿，因此不会受骗接受无效区块。 所有节点在确认分隔有效性时不需要相互协调进行交流。 这些节点只有在验证块时遵守协议规则，才能就块的有效性达成共识。

所有节点拒绝无效块，并且所有节点将继续跟踪有效块链

中许多块链的协议规则。 这个过程也称为“社会共识”。 要达成社会共识，通常需要经过以太网的改善提案和EIP等正式流程，社区会在各种社交平台上讨论变更共识规则的好处。 在链下首次达成协议后，区块链核心开发者将开发新版本的区块链客户端来执行这些更改。 完整节点和块创建者可以自行选择是否运行新版本的软件，并使用硬叉(不是向后兼容更新)或软叉(向后兼容更新)升级网络。

如果硬叉升级发生争议，块链网络可能会分化为两个不同的版本然后，这两个版本分别运行。 当这种情况发生时，每个区块链共享从创世区块到分支前某个区块的高度的全部历史。 2017年的比特币和Bitcoin Bash的硬叉就是这样，当时对如何提高交易吞吐量存在分歧。 2016年以太坊和Ethereum Classic的硬叉也是如此，但当时社区对如何处理DAO黑客事件存在分歧。

Bitcoin Cash是比特币区块链的分支链。 原因在于，当时对于如何提高交易吞吐量存在分歧，也有不采取

链下共识机制的区块链而是通过链上管理来处理升级，授权持有者管理去中心化自治组织(DAO )并确定协议规则更改。 每种协议升级方法都有自己的优势和挑战，采用什么方法取决于社区的具体需求。

降低全节点的硬件要求

如果全节点的硬件要求太高，例如需要使用工业硬件，有能力或意愿执行全节点的实体可以。 这使得区块链网络更容易接受区块制作者的操作。

为了构建健全的全节点网络，许多块链故意限制网络的交易吞吐量，与在社区中配置最低的认证节点硬件是兼容的。 降低对硬件的要求，不仅可以使全节点正常工作，而且可以在区块链被一群共谋的区块创建者攻击时快速构建新的验证全节点。 虽然每个块链对硬件的具体要求不同，但基本上与常见的消费级硬件兼容。

[ xy 002 ] [ xy 002 ] [ xy001 ]在比特币区块链的所有节点上执行的草莓馅饼是一种低配置的微型计算机，[ xy 002 ] [ xy001 ]以下逻辑可以满足硬件要求

降低硬件要求降低块验证成本更多的实体可以运行完整节点可以更好地保护免受块创建者的攻击提高网络安全性更可靠的中立性

块链协议没有明确规定节点范围的硬件要求，因为它提高了硬件软件的运行效率，但它规定事务吞吐量专用于特定类型的硬件配置

大多数区块链与常见的消费类硬件兼容，但也有区块链要求验证节点的硬件至少达到服务器级别，以提高事务吞吐量。 这些区块链将减少参与验证的自制节点的数量但是仍然有足够多的重要经济实体拥有足够的资源运行整个节点。

降低区块链验证成本

理想的场景之一是全球每个人都运行自己的全节点来验证区块链交易。 但事实上，构建完整节点需要大量的时间和资源，可能会影响许多最终用户的体验。 随着区块链的普及，习惯使用中心化服务提供商的用户可能会觉得自制全节点很麻烦。 我们希望立即与链上的APP应用程序进行交互。

因此，目前主流的区块链上很多终端用户不自制节点，而是访问RPC运营商，信任这些运营商能够提供可靠的服务，将用户交易发送到区块链网络，实现区块。 这些用户可能并不在乎区块链主动验证的各种好处。 另外，区块链网络的安全性也没有达到理想状态。 然而，与传统的计算模型相比，区块链在最小化信任方面具有明显的优势。

目前，许多最终用户访问受信任的RPC提供程序

而不是自己运行完整节点的问题有一个折衷解决方案。 那就是将灯光客户端集成到区块链钱包中。 虽然整合轻型客户端可以减少对RPC运营商的依赖，从而在一定程度上改善现状，但轻型客户端模型基本上需要让大多数块创建者相信创建了有效的块，并且块中的所有交易数据都是公开的

为了使写客户端能够运行完整节点来验证块创建者的块，而无需下载和运行整个块，写客户端提高了最小化的可靠性级别，并“最小化了可靠性的写可以在以下方面进行技术优化：

非法证书：所有节点生成加密证书并将其发送给写客户端，以证明阻止无效且违反了协议规则。 同时，写客户端不需要重新执行块中的所有事务。

有效性证明：除了欺诈证明之外中选择所需的族。 块创建者还会生成零知识证书，该证书可以直接向写客户端证明块有效且符合协议规则。

数据可用性采样(DAS ) :这是一种概率采样技术，用于验证块中的所有数据都已提交到网络，轻型客户端不需要下载整个块。

最小化信任的写客户端可以验证块创建者的块，而无需下载或运行整个块验证成本变低。 这有助于提高整个区块链网络的安全性。 有趣的是，通过创建信任最小化的轻量级客户端，进一步产生了可扩展的区块链网络。

在保持自主验证的情况下扩展区块链

通常将区块链扩展与事务吞吐量提升划上等号。 但是，更全面的理解是，区块链扩展应该需要提高事务吞吐量，并保持较低的验证成本。 幸运的是，出现了信任最小化的灯光客户端，在提高了块链网络吞吐量的同时，扩大了块容量和缩短了阻塞时间等，将块验证成本保持在较低水平。 另外，rollup等L2扩展方案也利用了与最小化可靠性的轻型客户端同样的技术，采用加密证明技术证明交易的有效性，底层区块链网络不需要执行所有交易。 底层区块链是L2 rollup最小化可靠性的轻量级客户端。 此外，事务打包在块链中，并保存以确保数据可用性中选择所需的族。 这样可以大大提高事务吞吐量，基本不增加底层区块链的验证成本。

L2 rollup将底层区块链作为公认的最小化信任的轻量级客户端，为了提高交易吞吐量而汇总的

区块链为append。 区块链在区块创建者和全节点之间建立权力均衡机制，为社区服务，在保持不可篡改属性的同时不断升级迭代。 虽然必须继续努力进一步降低区块链的验证成本但目前，区块链在最小化信任方面比传统计算模型具有更大的优势。

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