区块链的扩展性与设计哲学

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Geekhub Global Online-Layer 2扩容周第四日的线上活动是由Nervos基金会联合创始人吕国宁、Celer Network创始人董沫、知名区块链科普专栏作家黄世亮、加速器联合创始人胡梦迪进行主题为“区块链的扩展性与设计哲学”的高峰对话。

以下为对话实录：

1.如何看待云计算之间的投资回报率和性能的差别？

主持人胡梦迪：各位嘉宾老师，大家好，我是主持人Mandy。现在大家都在讨论区块链是什么，区块链技术到底怎么做，但是很少有人会去讨论区块链底层的设计哲学，为什么我们要这么设计。

可以看到，区块链出现之前，我们已经拥有了像云计算这样标准互联网架构的，它所提供的服务是所有人都能参与的，并且可以通过这些服务搭建、部署应用，保存应用数据。并且，跟区块链相比，云计算平台优势是非常明显的，他们有无限的吞吐量，并且有完美的用户间的隐私数据，那么区块链不管是吞吐量，还是安全隐私保护，都是不经济和低效的，你们如何看待云计算之间的投资回报率和性能的差别。

Celer Network创始人董沫：实际上，区块链和云计算是没什么关系的。云计算是一种中心化的记账方式，区块链则是在不信任的个体之间通过PoW或PoS等方法来创造信任。就计算能力和速度而言，区块链根本无法和云计算相比，我们也不应该让区块链来做云计算擅长做的事情。

以前我一直觉得，只要区块链平台做的够快、够稳定、够安全，各种应用就会在平台上涌现。但实际上并非如此，作为一名区块链从业者或前沿技术的研究者，我们不应该只关注技术本身，更应该思考这个行业的商业模式。做区块链的不了解传统行业，做传统行业的不了解区块链，我们需要更多的交互。区块链平台开发者应该承担起寻找区块链的应用场景和商业模式的责任。

Nervos基金会联合创始人吕国宁：我非常认同董老师的说法。对区块链平台的开发者来说，云计算是类似于阿里云、腾讯云这样的大型中心化平台，一般的创业者已经没有机会了。区块链去中心化的特点，使之无法被大企业垄断，更多的是依靠社区来维持。对平台开发者来说，区块链行业尚处早期，也就意味着有更多的机会。开发者要去理解区块链的价值是什么，如何放大这些价值。不要在区块链平台上去做能在云平台上做的事情，这样和云平台去竞争是没有优势的。

我的建议是，用最简单的方式，为用户提供最好的入口，让用户感受不到背后是云平台还是区块链平台，就能享受到所需的服务或产品。从ROI来看，更多的是看场景，看有没有抓住产品的特性，然后把服务的价值放大。

区块链科普专栏作家黄世亮：主持人问的很好。我认为，云计算本质上是对带宽、存储、计算等资源的虚拟化和抽象化，因为商业竞争的关系，如今云计算提供的资源已是高度的定制化。利用云计算进行商业设计，是不需要考虑网络服务器、存储、操作系统等基础或应用级的服务，云计算可为开发者提供众多的智能定制化服务。但其缺陷是必须由厂家来提供，如果阿里云不提供这些服务，你有钱也买不到。

区块链是一种利用共识来维护的分布式账本，区块链的本质是一种协议，是参与多方都要遵守的协议。这种协议是非常“笨”的，比如比特币协议的更新（被称为分叉），一年半载都发生不了一次。这也是我们在这里讨论为什么分层设计的原因。虽然“笨”，但是有个好处：底层稳定，顶层可以无限创新。

2.什么是加密经济的基础设施？

主持人胡梦迪：实际上，区块链并不是人们想要的，加密经济才是，区块链只是一种技术工具。那么对未来的加密经济来说，如何为其设计基础设施？能否讲讲你们的设计理念和设计哲学？

Celer Network创始人董沫：主持人问的非常好。我们可以看到，现在整个区块链的应用架构是底层有个区块链，然后在上面架构各种应用。这样的结构会带来很多问题，扩容性问题就是其中之一。底层的区块链是有容量限制的，如果我们对区块链的愿景是要把整个人类的经济学活动都放在区块链上，一条底层公链的扩容能力是达不到要求的。

这也是Celer Network的一个设计理念，就是不要把区块链当做居委会，不要把所有的transaction、智能合约都放在区块链上。而是让区块链扮演最高人民法院的角色，让区块链本身作为一种稳定的共识、价值的存储，同时为上层提供基础设施。比如在区块链上进行经济学体系的设计。扩容的功能应该放在第二层。

Celer Network希望将大量的transaction都放在第二层上。所谓第二层，就是在底层区块链上增加一层分布式的网络/系统/平台，其最初始的原型类似于闪电网络、雷电网络。之后就出现了类似于Celer Network的架构，其实现了智能合约的链下扩容。第二层就逐渐形成了自己的生态和体系，其架构中不光有如何扩容这样基础的技术问题，还有第二层网络中的性能问题，以及如何快速让开发者从已有的区块链开发环境中转移到第二层中，还有就是如何在第二层上设计一套完整的加密经济学的理论或机制。

Nervos基金会联合创始人吕国宁：我们可以围绕区块链展开很多想象，比如加密经济学、区块链的基础设施，还有各种丰富的应用生态。有时候我们可以把原因和结果反过来考虑，如果没有区块链，还会不会产生基于密码学的经济生态？如果有了繁荣的加密经济生态，那么区块链会在其中扮演什么样的角色？

这让我想起了伊隆·马斯克提出的“第一性原理”，我们要的不是区块链，而是加密经济生态。只要能用技术手段去支撑这个生态，至于它是不是区块链并不重要。这个生态由区块链部分和非区块链部分共同支撑。

区块链这部分，所有区块链的主链，以比特币、以太坊为例，大家试图在一条链上彻底地解决性能和可拓展性问题，以支撑加密经济生态。但是这非常困难。所以，我们在考虑能不能通过分层的方式，通过不同层次的分工来解决不同的问题。

layer2面向业务、场景、性能，需要要考虑服务用户、场景以及如何链接layer1。nervous的技术切入点是layer1这一层，因为现在有很多layer2的方案在做尝试，这些尝试都需要layer1的支持，并且他们也希望layer1提供尽可能低的门槛，有更低的成本、更加的安全。nervous做的就是layer1 for layer2的方案。

区块链科普专栏作家黄世亮：大家在讲开拓以比特币背后技术为支撑的市场潜力时，往往突出强调了区块链。但其实区块链技术只是比特币背后众多技术之一，比特币技术包括区块链、工作量证明、点对点网络和加密技术。

技术层面，我想象中的加密数字货币的基础设施应该都是由这四大技术支撑而建立起来的。最大的争议可能是工作量证明是否应该纳入基础设施建设的范围。现在众多区块链产品几乎将这一技术扫地出门，转而寻找像PoS这样的变种。很多人看到了PoS的成功，于是就用共识机制来取代工作量证明，他们认为工作量证明只不过是共识机制的一种。但我认为，工作量证明才是真正的资本主义和自由市场经济，这是最有前景，最有经济发展潜力的。

架构层面，我想象中的加密数字货币的基础设施是由一条无限可扩展的底层主链，配合可以搭建无穷商业创新业务的二层网络。所有的业务共享一条主链上的用户，这样才能形成最大的网络效应，也可以保证长尾业务的用户量。第二层网络的设计并不一定使用区块链，我觉得这不重要，重要的是第二层网络是真正继第一层网络来设计的，第一层网络是基于区块链、工作量证明、点对点网络和加密技术就够了。

和这种架构设计相冲突的思想（这也是现在的主流设计思想）是，独立设计各种链，各种链非常多，各种链都占有部分市场，而所有这些链的顶端会存在一种特殊的链，比如跨链，这也是现在加密数字货币经济的现状。我认为这是没有网络效应的，也不适合长尾经济。

3.分层架构相比所有功能耦合的架构有哪些优势？

主持人胡梦迪：跟区块链目前的发展趋势相似，互联网也是分层解耦的。分层架构相比所有功能耦合的架构有哪些优势呢？

Celer Network创始人董沫：其实互联网分层和任意一个计算机分层架构都是同样的原因，有句话是这样说的：软件开发中遇到的所有问题，都可以通过增加一层抽象而得以解决。

整个计算机、互联网的发展历史就是如此，计算机刚出现的时候是一个超级庞大的硬件，然后出现了操作系统、软件。互联网一开始只有一些简单的硬件，然后有了网络路由的问题，所以出现了路由层，然后就是未来解决与计算机交互的问题，传输层就出现了。

区块链分层架构的核心思想和以上所述的分层架构是一样的，我们有了底层的共识机制智后，再去解决别的问题。分层后的各个层，也是可以独立运作的。比如说，公链体系应该是一个非常稳定的共治体系，长期内越来越稳定，最终达到近似于全民共治的程度。

目前第二层的设计是为了解决区块链底层在有了基础共识之后的其他问题，比如扩容、隐私等问题。这些问题都可以利用layer2的哲学思想（不一定涉及到全网的共识）来设计，使单层可以独立运作。

Nervos基金会联合创始人吕国宁：对于工程师来说，复杂的问题，一般是用分层的方法去解决。这也是很朴素的思想。关键在于如何去思考不同层之间的协议，并使协议保持高效和开放。

区块链科普专栏作家黄世亮：分层的最大优势就是分工，层和层之间是独立的，每一层负责自己的事情，不需要管别的层。这种分层式设计可以保证设计简洁的前提下，完成更复杂的产品，完善更复杂的生态。分层的另一个优势是可扩展性，只要设计好层与层之间的接口通信，每一层都是独立设计的，维护和扩展都是各层独立的事情，不会影响到别的层。

简单来说，分层的优势就是：1.降低复杂度，上层不需要关注下层2.提供灵活性3.层与层之间的依赖性更小，也就是耦合度更小。

4.区块链的layer1和layer2

主持人胡梦迪：大家已经迫不及待想要听layer2相关的干货了，闪电可以先给大家科普下区块链的layer1和layer2吗？以及现在nervos和Celer network在学术和工程的前沿，可以讲讲layer2有哪些新进展和突破吗？

区块链科普专栏作家黄世亮：区块链分层的最大用例是比特币的可扩展性的大讨论，因为区块链看起来是不可扩展的技术或者说扩展非常困难。想要容纳50亿用户来使用比特币，看起来是不可能的。另外，比特币区块链的功能是极度单一的，就只有收发交易。比特币的创业者们希望增加更多的功能，但比特币的主链设计非常难改，所以提出，用分层的方法来实现其他功能。

第一层指的是比特币、以太坊等主链，第二层指的是以第一层的技术为基础，设计出来的区块链产品或技术。这需要与另一个概念区分：分级。有的产品是为了分担第一层的任务而设计的，最典型的是比特币的闪电网络，它的设计目标是分担比特币主链的交易业务，我认为把它定义为分级更为准确。

Celer Network创始人董沫：技术方面，celer network推动了链下智能合约的发展，使得layer2上的性能达到理论最优状态。业界目前在研究，如何在layer2上设计一套完整的经济激励机制，使layer2的网络在去信任的情况下，仍然是安全且具不失活性。

我们提出了一个最新的理论叫layer2 2.0，即第二层网络的2.0架构，就是将技术碎片融合起来成为一个完整的解决方案。在该使用layer2 状态通道的时候使用状态通道，在另外的场景比如需要更开放的智能合约下，可使用侧链的手段。

layer2还有一些问题要去解决的，比如，如何去比较完备地解决layer2网络中的状态可用性，如果在layer2类似于侧链的架构中，如果提出block的人跑了，那你怎么办？或者提出block的人不把数据交给大家，那怎么办？这些都是学界和业界共同要去探讨的问题。

Nervos基金会联合创始人吕国宁：我来谈一下layer1的一些情况，现阶段的layer1主要还是一些正在运行的主网络，这些网络有个共同点是layer1先于layer2出现。可能是历史局限性的原因，layer1没有考虑到对未来可能出现的layer2的链下拓展方案做优化。不管是比特币还是以太坊，还是一些新的主网络，他们的设计目标都是to C、to DApp的，他们需要用户直接在他们的主网上进行交互。所以，现在layer2的方案不管是plasma，还是state channel，都需要解决如何让layer2锚定或接入到现有的layer1当中的问题。

nervos在考虑能否设计一条layer1百分百支持layer2。这意味着layer1的层次上不去承载业务，只专注于提供layer2所需的功能。我们设计layer1的方法学是做减法，在参考现有的主网的layer1架构的基础之上，尽可能减少他的职责，把一些除了layer2必要的支撑功能之外，尽可能移除其他的功能。当layer1的职责变得简单和单一后，它的安全、经济模型等优化空间就会变得非常大，然后从这个角度去设计layer1到layer2的经济模型。

当然，layer1的设计思想不仅要考虑layer2的需求，还要考虑如何去优化面向未来的设计。layer1负责的是信任，layer2负责的是应用。信任这一层，未来还会有更多的方案出来。layer1面向未来的性能拓展也是一个比较大的挑战，这就意味着如果layer1上引入了更好的共识，而不影响layer2的生态。

5.Layer2 的 TPS 量级会不会受制于 Layer1 的性能？

主持人胡梦迪：刚刚吕老师讲到的，layer1负责信用，layer2负责应用。那么Layer2 的 TPS 量级会不会受制于 Layer1 的性能？

Celer Network创始人董沫：layer2是个相对封闭的系统，它是在layer1上开通了channel/侧链，后来大量的transaction都会在layer2上进行。只要所有的transaction仍然是在侧链或链下（状态通道）进行的，transaction是不会受到layer1的影响。

值得我们注意的是，在整个layer2的系统中，核心的哲学理念是layer1像是一个保驾护航的人，一直保卫着layer2的安全。保护的能力与layer2的扩容能力是息息相关的，如果layer1不够强大，那么对layer2来说就会有更大的风险。比如说，我们在和layer2系统交互的时候，要通过开channel或把钱放到侧链上，进入layer2的过程当中的速度是和layer1的TPS是息息相关的，从layer2回到layer1的也是如此。纯粹的layer2的交互中，并不涉及第一层的transaction但是在开通或关闭整个layer2的过程中，还是会受到layer1的影响。

区块链科普专栏作家黄世亮：我的答案是肯定的。这是显而易见的，不证自明的。Layer2可以优化，甚至为了为了配合layer2而对layer1进行改善，但Layer1的性能都必然制约layer2。

6.Layer 1和Layer 2如何做到在性能、隐私的权衡？

主持人胡梦迪：刚刚几个老师对layer1对layer2的限制和激励的思考维度很多，非常精彩。我们再来谈谈安全和隐私：如果我们把layer1跟layer2结合就需要建立更多的信任。从设计的角度出发，如何增加攻击者的成本同时保护隐私？如何做到Layer 1和Layer 2在性能、隐私的权衡？

Celer Network创始人董沫：layer2的一个核心要点是系统能保持去中心化的信任体系，同时，layer2有一个天生的优势是隐私性比layer1更高。layer1上所有的人都能看到transaction，但是在layer2上只有相关的人才能看到相关的transaction。很多layer2的架构都会存在流动性锁定的问题。

Nervos基金会联合创始人吕国宁：要实现隐私保护，就要牺牲性能。layer1的作用主要是保证layer2的安全和去中心化，layer2主要是用来搭建场景。所以，隐私和性能的权衡需要layer2的实现者根据场景和需求来权衡，layer1不考虑隐私的问题

7.Layer 2 面对的挑战和瓶颈

主持人胡梦迪：Layer2有望给区块链世界带来互联网速度，因此我们都很关注目前layer2的情况，但镜子都会有两面，能说说目前Layer 2 面对的挑战和瓶颈吗？

区块链科普专栏作家黄世亮：Layer2我更倾向于认为这是一个业务层，其主要挑战和瓶颈就是layer1能否稳定，在不稳定的layer1协议上是无法架构出丰富多彩的layer2业务的。layer1搞定了，layer2随便搞。

8.如何看待以太坊扩展性层面的进展与效果？

主持人胡梦迪：你们如何看待以太坊扩展性层面的进展与效果，包括layer1的分片、Plasma、雷电、Capser？相比之下，自己的竞争优势有哪些？

Celer Network创始人董沫：我主要说说plasma和raiden吧，plasma和raiden都是以太坊中的扩容架构，plasma主要是侧链的架构，实现了token在侧链上的传输，它只专注于价值传输。Raiden是以太坊上的支付通道，类似于比特币上的闪电网络，它同样只专注于价值传输，但其算法远远没有达到最优效能。Celer实现了广义的状态通道，实现了链下智能合约的功能。

9.介绍一些优质的读物、链接和来源呗

主持人胡梦迪：闪电是在区块链领域知识储备非常渊博，也是很多人的入门导师。可以给大家介绍一些优质的读物、链接和来源吗？

区块链科普专栏作家黄世亮：目前加密数字货币和区块链世界是没有成体系的知识，没有人整理成了严谨的教材，所以只能自己从源头出发搞懂这些。比特币白皮书，以太坊白皮书，比特股白皮书，EOS白皮书，闪电网络白皮书，侧链元素白皮书，《精通比特币》。我觉得能够真正搞懂这些后，剩下的google和baidu，带着问题上战场，可以消除绝大多数问题。另外，还有一个很令人讨厌的事，那就是最好得学会英语，这是困难的。

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往期课程回顾：

1. 公开课

演讲者：Coogan Brennan（Consensys， Ethereum Foundation）

2. AMA

演讲者：John Adler（Consensys Plasma Researcher）

3. 公开课

演讲者：董沫（Celer Network创始人）

4. 公开课

演讲者：吕国宁（Nervos基金会联合创始人）

5. Panel

演讲者：Celer Network创始人董沫、Nervos基金会联合创始人吕国宁、闪电黄世亮、加速器联合创始人胡梦迪

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