你真的知道什么是基于区块链的“云计算”吗？

只有解决了并行问题，区块链项目才能有一个新的开始。加密货币网络最重要的目标是发展DAPP和广义去中心化服务。

作者：李

近年来，在加密货币网络的发展中，以扩容为特征的项目很多，但能作为“里程碑式解决方案”的项目却很少，如以太坊2.0的同质碎片、波卡构建的异质碎片、等离子体的侧链、zksync的Layer2、optimal和starkware等宇宙的交叉链结构（具有交叉链展开）。

这些项目一直在为基于以太坊和比特币的区块链结构寻找最合适的扩展方法。以太坊2.0的关注度**。它关注pow、切换POS、压缩事务数据（rollup）和形状分片（非数据分片）。这种方式极其漫长，属于加密货币网络的**理念，但不可否认，这是一种非常必要的长期方式。

从本质上讲，区块链结构的优势是显而易见的，天花板也是非常明显的。如果要创新，如果不突破区块链结构带来的天花板，产业似乎很难走到下一步。笔者认为，产业创新需要借鉴许多成熟的产业和成熟的技术体系。

在突破性能上限方面，我们可以借鉴云计算平台的设计。

区块链瓶颈太明显

区块链的瓶颈来自其**的优势：共识。

共识的运行过程是多方（节点设备）计算相同数据（块）的过程。例如，比特币就是这样一个过程：一个节点打包一个块，然后广播给所有节点，一个一个地保存。

即使以太坊2.0从POW切换到POS，也只会加快整个共识过程，减少单个共识的完成时间，增加单位时间内的处理次数。面对海量的计算需求，POS还是太明显了。

a6021区块链单节点限制示例图

这样，上图中的模就会出现在每个区块链结构中。所有的计算任务都在占用一个计算节点的计算资源，多个任务占用一个狭窄的通道。

如果在某些应用场景中并发性要求不是很高，则可以通过提高单个节点的算力、替换更快的一致性算法、为争夺资源的任务分配“通过”时间等方法，平滑整个确认过程。

但遗憾的是，对于很多高并发场景（区块链不能停留在金融和单一场景），它会被阻塞、缓慢甚至完全不可能，或者会引发其他问题（如安全性）。

为了解决这个问题，我们需要获得足够的并行处理能力，以提高单位时间内任务处理的上限。

如果借鉴云计算的扩展和并行思想，如何实现加密货币网络？

云计算提供的理念最基本的要求是接入系统的网络资源，而不是多个计算设备的接入。外部输出资源的上限只是一个计算设备的上限，但N个计算设备接入后网络的处理能力要高出N倍。

这正是加密货币网络所需要的。每一个加密货币网络都可以访问多个计算设备，最终的性能受限于共识层的结构。

具体来说，传统云计算平台有横向扩展和纵向扩展。横向扩展是并行的，它将任务划分为不同的部分。垂直扩展是增加单个设备的处理能力，这与：解决扩展问题的一种方法是增加块大小。

一个60202云计算并行实例，数据生成为并行结构，然后利用GPU的性能进行快速处理

但当加密货币网络的块链结构不能改变时，并行的思想就演变成了两种。

本文中，white计划团队将以oasis、Phala、Platon、dfinity、filecoin和iota六个加密货币项目为例，说明并行实现的两个主要思想。

（白图注：排列顺序根据安全硬件并行性和改进算法并行性的不同而定。）

当这些加密货币网络具备云并行能力时，它们将承载着解决未来许多互联网遗留问题的期望。

两个主要的平行想法

以上项目可分为两种思路来解决扩容和并行问题。

一个是代表绿洲，法拉和柏拉图。通过将可信计算硬件作为一个计算设备连接到网络上，该硬件设备具有很高的算力和安全能力，能够为计算过程和存储过程提供安全保障。而这些单个设备（或集群）可以独立承担独立的处理工作，从而在一致性层之外实现并行安全计算，可以概括为独立的可信计算。

第二种是以dfinity、iota和filecoin为代表。通过在一致性层开发新的算法，改变块事务确认过程，实现并行验证，从而提高链上的任务处理能力。然后，通过可扩展性的塑造，增加单个计算设备的算力和空间，即云计算的垂直扩展。

具体情况如下：

基于可信硬件的并行网络设计

1首先建立高质量的共识层。

首先，加密货币需要一个总账簿，它存在于共识层。Oasis、Phala和Platon都削减了共识层和计算层。计算设备上有一个独立的共识层，即计算设备（或云）构建的高速共识算法区块链网络。

然而，值得注意的是，oasis和Platon有明显的分层概念，而Phala的分层概念并不明显。其设计细节在于链下计算设备的独立规则。

为了保证共识层的稳定性，oasis选择通过行业内信任度较高的组织和企业建立节点，节点之间通过tendermint算法进行通信，快速形成总账簿。

Platon的节点也是由合作伙伴构建的，它采用BFT类算法cbft算法来优化普通BFT算法的效率。

Phala是用tee（称为网守）将计算节点连接到网络上。网守的tee计算区域可以维护总账簿，其共识与poca的NPOs共识一致，可以快速屏蔽。

法拉守门人

在共识层之外，他们将计算和存储带到了Layer2。这里实现了并行计算。

2让计算层实现并行计算。

我们先谈谈绿洲。它的计算层称为paratime，可以看作是一个独立的链或运行时集群。然而，在oasis网络建立初期，paratime大多部署在云端，并没有完全用tee代替设备作为网络基础设施。随着这一进程的推进，paratime的节点都将拥有tee能力来确保其安全性。

绿洲计算层（右侧）

Phala的计算在接入节点的tee中完成。每个发球台都会安排法拉的时间。pruntime和共识层之间的通信（理论上）是独立的，因此在pruntime中处理的事务不会相互冲突。这是可以实现的平行，因为每个发球台的打球时间就像一块一块。这样的接入节点越多，网络性能就越强。

柏拉图的计算在标注为layer2的计算层中完成。Platon的Layer2拥有大量的计算设备，包括定制的可信计算设备，例如用于多方计算的可编程电路。另外，隐私计算也是通过密码学、零知识证明等技术来完成的，它也实现了隐私计算，但其应用技术是多方计算或零知识证明、同态加密等。

柏拉图网络的模块与分层

将计算层设计为可信计算硬件网络，就是利用并行计算层扩展容量，实现可扩展性。我们可能会认为，将计算从共识层移开并不是真正的并行计算。

然而，具有可信计算的硬件由于其安全性与共识层密切相关，因此与共识层“集成”。从理论上讲，对于离线计算的安全性，有必要有一个总账的概念或其他方式来控制离线计算的安全性。但是在可信计算硬件的帮助下，我们不需要这个总账来提供链下的安全保护。

相比之下，以太坊2.0和信标链是总账簿。如果已经部署了一个片段，那么每个片段都可以独立地处理任务。只有在oasis、Phala和Platon中，片段的计算部分被可信硬件所取代。

在拆分计算层的并行性之后，让我们看看拆分算法如何实现并行性。

并行处理的算法设计

1开发新算法。

以dfinity、iota和filecoin为代表，算法开发完成后，任务可以在不改变块确认过程的情况下进行并行处理，从而加快了确认速度。

这里首先要提到的是，如果在算法层面上实现并行，主要实现的是改变算法计算的规则，这也会改变算法性能的功能逻辑。例如，如果POW算法发生改变，则会改变POW算法中随机数计算、打包和广播的逻辑。

算法的一致性变化是一致性算法。传统的一致性节点都参与了一致性计算，这是加速一致性验证的一个步骤。更重要的是，所选择的共识节点通过非交互的BSL算法确认事务（该节点确认数据的签名反馈是独立的，而不是组合的），这意味着它不会经历BFT共识节点之间的重复交互过程，达到“平行”加速的效果。

dfinity的共识确认过程对左签名部分具有平行效应

物联网对算法的修改相当彻底。与区块链相比，物联网采用的是缠结数据结构，形成总账簿。Tangle的特点是每一笔交易都附加在前两笔交易上，因此应该彻底消除原有区块链结构对确认时间的依赖。这就形成了事务的无限相关确认结构，可以达到并行的效果。

基于纠结算法的交易确认模

filecoin的并行修订是存储任务的并行处理，因为filecoin的存储部分会完整地计算存储的数据，这是一个非常长的过程（相比之下）。所以并行化和加速是非常重要的，目前采用的是更新的NSE算法。

从拆分NSE算法可以看出，在处理数据时，数据将被划分为窗口（可以理解为一个单元）和层。经过处理后，将进行下一步的数据存储和后续的后验证包装。使用NSE后，层间处理部分没有太多的层间依赖性，可以形成并行处理效果，可以概括为并行速度的调整。

对于 filecoinnse算法的反汇编，您可以观察左侧的图层部分

2配置其他部件

在算法中解决并行问题，则需要一些辅助函数。

物联网的纠缠在普通的块结构中没有时间限制。为了达成共识，我们需要交易验证人的帮助来确认哪些交易形成了共识。

该算法通过与子网、数据中心和容器相匹配的数据单元进行改进。子网类似于一个个的“碎片化”，数据中心是数据单元网络的底层网络部署，需要数据中心的参与，这意味着网络的基础处理能力非常强。在子网上，容器是一个独立的操作单元，可以与区块链的智能合约相比较。容器的联合交互可以实现复杂性。

通过NSE算法对数据进行并行处理后，filecoin实现了时空证据的存储**和封装。这些部分保证了filecoin总账的一致性。开发的其他部分依赖于官方团队和生态学提供的工具。

云并行后怎么办？

上述6个加密货币项目在理论上并行突破了区块链的性能极限。下一个项目还剩下什么？

在我看来，如何通过网络工具的开发，让开发者可以使用这些功能。加密货币网络最重要的目标是发展DAPP和广义去中心化服务。

即使基础设施的性能非常高，并且没有开发人员来开发应用程序，基础设施也将是徒劳的。开发人员确定链生成的应用程序的数量，生成的应用程序的数量确定链所创建和包含的价值。

与传统互联网开发者一样，他们从基础开发进入了云开发时代，云计算平台为开发者提供了极高质量的体验。后来的企业家并不像当年那样担心扩张。

今天的加密货币网能否以云计算平台“面向服务的架构”为例形成发展浪潮。云并行后，加密货币刚刚突破井口，能否继续升空？