从“不可能的三角”看德菲尼和以太坊

所谓“不可能三角”，是指在公共区块链中，难以同时实现良好的“去中心化”、良好的系统“安全性”和较高的“交易处理性能”。部分区块链技术体系更注重去中心化的公平性，交易效率相对较低；一些区块链技术体系更注重效率，会牺牲去中心化的公平性；在强调公平和效率的同时，安全也不容忽视。这三个因素的平衡导致了区块链技术创新的不同方向。

以太坊生态的蓬勃发展有赖于它建立了一个庞大的开发者友好社区，吸引了大量开发者蜂拥而至进行开发建设。类似地，dfinity被定位为一台互联网计算机，它也希望有更多的开发人员加入进来，以更简单的方式开发它。

以太坊和dfinity拥有自己的底层框架和区块链思想的分布式应用程序，允许开发人员用少量代码实现丰富的应用程序。通过首先吸引开发者，他们创造出方便高效的应用程序，然后吸引用户的参与。

近日，dfinity创始人多米尼克在社交媒体上宣布，下一步将是dfinity与以太坊的网络整合。如果实现这一目标，将吸引更多的开发者自由选择一个成本更低、效率更高、更方便的开发环境，这对于dfinity和以太坊生态来说无疑更为可取。可以看出，dfinity与以太坊非常相似。为了说明这一点，Dfinity曾将自己标榜为以太坊的“疯狂姐姐”。它只关注性能和神经网络治理模式。让我们从“区块链的不可能三角”来看一下这些“疯狂姐妹”的一些技术特征。

去中心化和安全问题（治理）

dfinity实施的是基于移动民主的治理机制。与以太坊的“代码就是规则”相比，它们可以防止黑客或节点作恶。然而，以太坊依靠核心开发者和技术手段让一些受损方恢复正常，没有办法使用自动化工具来阻止或消除邪恶，Dfinity引入了网络神经系统（NNs），这是链条上更自动化的治理机制，使各方在面对各种作恶者时回归正常。

Dfinity的神经网络系统（NNs）可以完全控制网络的各个方面。例如，它可以升级承载网络的节点机所使用的协议和软件；可新建区块链子网，实现扩容；它可以分割子网来平衡网络负载；它可以配置经济参数，如国际比较项目和周期之间的交换率；在极端情况下，它甚至可以冻结/解冻/修改网络中的软件（智能合约）以保护网络等。这些行动是否实施，何时何地实施，取决于网络参与者创造的“神经元”的投票活动。任何人都可以锁定一定数量的代币来创建“神经元”来提交提案或对其他神经元提交的提案进行投票，并允许“神经元”选择不同的追随者来跟踪和投票不同类的提案。这样，社会的集体智慧和意愿就可以用来治理网络。如果投票过程能够达成真正的社区共识，并且当NNs行使其权力时，社区不会破裂，那么dfinty的自动治理对于某些类的应用程序来说可能是一个有吸引力的替代方案。尽管NNs有强大的工具来解决广泛的治理问题，但不能保证这些工具将被用于解决应用程序的具体问题；这个建议必须通过。但是，如果在建立社区共识的时候，有一个约定的修复机制，并且这个机制不会被滥用，那么它将带来巨大的利益。

要加入以太坊网络，您需要运行一种称为节点软件或客户端的特定类的软件。节点软件实现以太坊协议的规则。每个客户机由不同的团队维护，但它们都遵循相同的以太坊协议规范。它们之间的差异主要体现在对开发人员来说一些重要的技术细节上，比如他们使用的编程语言、他们拥有的开发人员支持的数量，或者他们使用的开源许可证。以太坊协议规范是一个**规则，协调各种方式，例如如何从最终用户传播到MemPool（矿工在这里交易），以及矿工在解决加密问题（也称为工作负载证明）后如何将其块传播到网络的其他部分。如何将它们编码到客户端取决于团队。实施软件变更的过程与现实世界中通过新法律的过程非常相似。现实世界中有各种各样的利益相关者。这些参与者中的任何一个都可以在GitHub上提交一个名为ETHereum改进方案（EIP）的方案。如果一个新的EIP包含在一个版本中，矿工和其他节点将在下次升级软件时自动采用这些更改。这叫软叉。矿工和节点可以运行不同（旧的和新的）版本的软件，而不会引起任何兼容性问题。引入的更改是向后兼容的。另一方面，如果所做的软件更改与当前的协议不兼容，那么治理必须安排一个硬分叉，否则事情就会变得混乱。以太坊的核心开发人员已经开始称硬叉为“网络升级”。在硬分叉期间，由于节点不再使用与网络其余部分相同的“语言”，因此不更新其软件的节点将与网络其余部分分离。换句话说，一组矿工遵循一套新规则，而另一组则遵循旧规则。这就是为什么硬分岔总是提前安排，给每个节点和矿工足够的时间准备。这一点非常重要，因为如果持有大量用户资金的加密交易所将其节点指向错误的链，可能会造成很多混乱和破坏，因为用户将暂时无法取回资金。大多数硬分岔只是形式上的，所有参与者都会遵循，但极少数情况下，可能会引起争议，导致意识形态分歧。

安全

Dfinity利用其门限中继技术快速生成块，并利用门限签名使对等中继网络中的一组验证器快速达成一致。门限签名是一种群签名，它只能由一些成员的门限签名组合而成，代表了这些成员协议的加密证明。在这种情况下，攻击者的攻击代价很高，因为每个块的门限签名组的成员是不同的，而且是随机选择的，所以攻击者必须有足够的兴趣来控制足够的签名者来影响一致性。群体越大，控制的难度和成本就越高。它的安全性依赖于使用不可预测和防篡改的随机数来选择验证组的成员，这是通过门限组BLS签名来实现的。前一块时间的群签名用于随机选择当前块的验证组，然后生成下一块时间使用的群签名，依此类推。

Dfinity使用安全的分布式密钥生成（dkg）协议，使组成员能够交互式地生成组签名密钥。该协议的安全性在包含对手的网络中尚未得到证明。尽管dfinity声称门限中继协商过程能够容忍dkg协议的高失败率并能继续工作，但在密钥生成的优化和设计方面仍面临一些挑战。

无论是对个人还是组织而言，比特币或以太坊pow区块链的成功攻击，还是对整个区块链的控制，都将付出巨大的资金成本。当以太坊在宁静阶段过渡到POS（股权证明）机制时，用户通过抵押32个ETH成为验证人后，可以通过验证区块获得额外的ETH奖励。在POS机制中，攻击以太坊的代价与ETH代价有关。与POW机制使用的能耗挖矿方法不同，POS机制中的验证者会“抵押”ETH，并且由于欺诈企图（验证无效块）而损失部分或全部抵押的ETH。在以太坊2.0网络中，验证程序越多，网络就越安全，攻击者在发起攻击时需要购买的以太坊也就越多。而且，这种攻击行为可能导致ETH价格的快速上涨，因此攻击者将付出更大的代价。

总之，dfinity和ETHereum都通过签名算法和共识机制增加了网络作恶的成本，使得攻击者所能获得的利益远远小于作恶的成本。

性能（可扩展性）

在安全方面，dfinity采用门限中继技术和BLS加密算法，使网络中的节点快速达成协议，并定期生成新的块。Dfinity声称，使用概率时隙协议可以将每个块中的事务数增加25倍（与以太坊相比）。该协议将每个块时间划分为优先级时隙，以标识区块链生成器。插槽优先级越高，块权重越大。因此，当在给定的块时间内生成多个块时，网络将选择累积权重**的有效链。前一个块时间生成的随机值允许所有诚实节点独立地约定时隙优先级和块权重，从而成为权重**的有效链。由区块组成的链只有经过群门限签名公证后才能生效，而每个区块时间的公证都会以较少的权重快速剔除链，使得交易确认时间只需要两个区块。

随着以太坊2.0进入信标链阶段，尽管其支离破碎的网络不承载交易数据，但它已经迈出了加速和扩容的关键一步。它的共识机制pow也将在2.0合并实施后转化为POS。目前，POW仍然是以太坊主链的底层共识，其缺乏效率和可扩展性是以太坊2.0起步的因素之一，节点缺勤只能一步一步生成块。在这个过程中，越来越多的数据需要存储和同步旷工。随着DeFi项目的普及，交易量激增，大大提高了网络成本和拥塞。以太坊2.0分区后，确实可以解决可扩展性不足和矿机算力垄断的问题。ETH2.0最终将被分成1024个部分，它希望从理论上提高网络吞吐量gt；1000次。然而，通过这种碎片化的方式进行的产能扩张是有上限的。

Dfinity的愿景是通过将共识、验证和存储划分为不同层次的体系结构来“几乎无限地”扩展网络。共识层只决定屏蔽，没有事务数据。与以太坊不同，每次缺勤都需要保存所有数据。数据单元的存储层划分为多个链，每个链负责更新碎片状态的事务。验证层负责将所有片段的哈希值组合成类似Merkel树的结构，并将根状态的哈希值存储在链上。尽管这种体系结构为扩展提供了坚实的理论基础，但在实践中仍有一些主要问题需要解决，例如影响多个碎片状态的事务。

后记

被称为“以太坊竞争对手”的项目众多，证明以太坊的技术开发和生态建设在区块链产业中首屈一指。虽然dfinity也叫这个名字，但它的团队的意见和技术方向并不是替代或淘汰的关系，而是相互作用、相互完善的关系。对于开发者和用户来说，提供更多的选择是整个社区所欢迎的。