特定应用区块链的好处和权衡

Consensys管理小助手 2023-04-13 14:06:20

 

特定应用区块链(应用链)允许开发者为不同的使用场景来定制基础设施,并有独特的好处和权衡需要考虑。

虽然看起来很遥远,但 2017 年 CryptoKitties 的崩溃是一个早期迹象,表明如果一个去中心化的应用程序(dapp)对支持它的底层区块链来说太大,会发生什么。即使在今天,某些应用程序的使用量激增也会导致一些区块链崩溃,并导致其他应用程序的 gas 费用飙升。为了防止像 CryptoKitties 那样的事件重演,开发者正在转向特定应用的区块链(appchains)。与让 dapp 竞争计算和存储资源的公共区块链不同的是,特定应用程序链将区块空间专用于单个应用程序。

特定应用的区块链允许开发者为不同的使用场景定制基础设施。这不仅使开发更容易,还鼓励更多创新,并允许 web3 开发人员构建强大的价值模型,同时扩展他们的 dapps,以满足需求的指数增长。

在本文中,我们详细探讨了特定应用的区块链,包括应用链设计的差异,以及使用特定应用区块链基础设施的好处和权衡。我们还概述并比较了当前可供开发者为 web3 应用创建专用区块链的解决方案。

什么是特定应用区块链?

特定应用的区块链是为运行单个去中心化应用(dapp)而创建的区块链。开发者不是在现有的区块链上构建,而是用一个定制的虚拟机(VM)从头开始构建一个新的区块链,执行来自用户与应用程序交互的交易。开发人员还可以定制区块链网络堆栈的不同元素——共识、网络和执行,以满足特定的设计要求。

在引入特定应用链之前,开发者不得不在以太坊等公共区块链上部署应用。这些 "共享区块链 "的特点是一个单一的虚拟机,处理网络上运行的不同 dapp 的执行逻辑。在这种情况下,应用程序开发人员对底层基础设施没有控制权,不能调整执行或共识等方面以适应他们的应用程序的需求。

通用区块链在当时似乎是有益的,因为它们降低了开发团队的初始和运营成本。但使用单一的虚拟机来执行意味着 dapp 之间对计算和存储的竞争加剧。这转化为用户更高的延迟和交易成本,特别是当一个流行的应用程序(如 CryptoKitties)碰巧消耗了过多的资源。

建特定应用链的开箱即用解决方案(如 Cosmos SDK)的引入,使开发者可以选择创建为特定应用优化的定制区块链。更重要的是,它承诺将 dapp 从对区块空间的竞争中解放出来——允许开发者提供更低的延迟、具有成本效益的交易和更好的用户体验。

特定应用区块链的类型

与公共区块链一样,特定应用的区块链也有不同的风格——每一种都是为特定的目标而设计的,具有独特的权衡和好处。也就是说,大多数特定应用区块链属于以下类别:

特定应用的L1(第一层)区块链

定应用的 L1 区块链是在同一层协调共识和执行的区块链。特定应用的 L1 通常具有定制化的执行、协议、共识和安全设计。此外,L1 应用链可能有一个原生代币,供用户支付交易费用或参与保障和管理网络。

特定应用的 L1 链也可以是侧链,通过双向桥连接到一个通用的 L1 区块链。当一个应用程序需要留在生态系统内,但需要一个单独的执行层来优化性能需求时,通常就是这种情况。Ronin Network,一个专门用于 Axie Infinity 游戏(P2E)的以太坊侧链,是这种应用链设计的一个优秀例子。

特定应用 L1 的另一种变体是保留对某些参数(如吞吐量)的控制,但与其他特定应用 L1 链共享安全。在这里,不同的应用链(通常在同一个生态系统中)独立运行,同时依靠一组中央验证器来达成共识。

特定应用的 L2(第二层)区块链

特定应用的 L2 区块链将执行与共识分开——交易在一个自定义的执行层上处理,但在一个单独的区块链上结算。第二层应用链继承了底层 L1链 的安全性,并通常会使用后者的原生代币作为首选支付单位。

L2 具有 "继承的安全性",即交易只有在结果被 L1 区块链接受认可时才能最终确定。要做到这一点,L1 链必须收到某种形式的 "证明",表明链外执行的有效性(或缺乏)。这样的设置消除了开发人员引导应用链安全的需要,尽管它增加了用户的延迟。

使用特定应用的区块链基础设施有什么好处?

可靠性和性能

由于共享区块链迫使应用程序相互竞争区块空间,因此 dapp 容易受到吵闹邻居效应的影响。在这种情况下,一个高流量的应用程序(例如,基于 NFT 的游戏)可能会在网络上消耗过多的资源——影响到其他应用程序的性能。通过部署在一个单独的链上,单个应用程序可以避免 L1 区块链的限制,并为用户提供更低的延迟和稳定的交易成本。

性能是在特定应用区块链上部署的另一个原因。许多区块链有 gas 限制,以防止某些 DDoS 攻击,并减少区块链节点的硬件要求。但这些设计限制了吞吐量(以每秒交易量衡量),并导致应用程序使用量激增时用户体验下降。

通过应用链,开发者可以修改 gas 限制和其他运行时参数,以优化 dapp 的性能。由于大多数应用链都可以选择许可,所以很容易招募满足特定硬件要求的验证者。例如,应用程序链可以要求节点投资于高 CPU 硬件或专门的机器(例如,用于生成零知识证明的 FPGA),以提高执行力。

灵活性

随着 web3 成为主流,应用程序将需要为用户优化基础设施,并实现商业目标。特定应用的区块链基础设施允许开发人员调整某些区块链参数(如吞吐量、最终性、安全属性等),以适应特定的使用场景。

应用链的灵活性也使其成为企业区块链应用的理想选择。例如,公司可能希望定制链具有某些属性(如隐私)或围绕计算、共识和协议治理的不同规则。

对区块链基础设施的细粒度控制在监管合规方面也很有用。企业应用特定的区块链可以操作许可的基础设施,控制谁可以参与共识,部署合约,或进行链上交易。

经济效益

在 web3 中,底层协议的价值比建立在其上的应用程序的价值更多(Fat 协议)。例如,以太坊上的验证者在今天享有与 DeFi 应用程序交互所产生的交易费用和 MEV 收入的大部分份额。

相反,原生链上的 DeFi 应用可以保留100%的协议费用。更重要的是,一个 DEX 可以决定通过雇佣个人来运行验证器或排序器节点来获取更大份额的MEV 收入。在这种情况下,多余的 MEV 利润可以被重新分配,使应用程序的用户社区受益(而不是必须与他人分享)。

使用应用链的另一个经济效益是,应用程序的代币的定价变得与 L1 或 L2 代币相似。应用链要求用户以应用程序的代币支付交易费用,或质押代币以成为验证者,这是可能的。在这两种情况下,增加的效用可以帮助提高应用程序的代币的市场价值。

自主性

在通用区块链上运行的去中心化应用程序不能对底层基础设施提出修改,除非这种修改被认为对更大的生态系统有利。这里的问题很明显:协议的社区与应用的社区是不同的。

相比之下,单一应用的区块链将协议和应用的利益统一起来,所以更容易做出有利于应用的改变。这种变化可能包括增加新的虚拟机预编译来获得额外功能,改变收费用制度,修改 gas 限制,或升级区块链的关键部分。

使用特定应用的区块链与通用链的权衡是什么?

有限的可组合性

对于需要与现有资产和智能合约更好地整合的项目,使用通用的 L1 或 L2 是理想的选择。例如,一个新的 DEX 可能更适合公共区块链,因为它提供了更多的流动性,并减少了交换资产的门槛。

建应用链减少了与其他应用程序的互操作性,破坏了可组合性(有一些例外,如 Polkadot/Cosmos)。用户仍然可以从其他链上桥接资金,但原子性(区块链的一种特性,即交易的所有部分都成功或整个交易都失败)会丢失。通常,当所有涉及的应用程序都生活在同一结算层时,原子交易(例如,在 DEX 上进行闪电贷款以购买代币)才是有效的。

也就是说,每个区块链应用都需要与其他应用有高度的互操作性才能工作。例如,使用 PTE 游戏不需要进行闪电贷款,在这种情况下,为应用程序运行一个单独的链(使用桥接链)可能会更好。

安全问题

共享安全是开发者在以太坊等公共区块链上部署的原因之一。相比之下,从头开始构建一个安全的特定应用程序需要启动一组可靠的、分布良好的验证器,这可能很难实现。一个可能的替代方案是使用一个单独的、高度去中心化的层进行结算,但这会增加延迟并限制吞吐量,正如当前的第二层解决方案所示。

这也带来了代币设计的问题。目前,大多数特定应用的链实施了股权证明(PoS)共识,其中应用代币被用作经济利益以确保网络安全。然而,这需要开发者直面一些复杂细节,包括代币发行、销毁和通货膨胀等等。这对于任何使用股权证明的系统的安全性都是必要的。

糟糕的代币设计会严重影响应用链的安全性。例如,考虑一个潜在的极端案例,即应用程序代币的市场价值急剧下降。在这种情况下,有意愿的攻击者可以积累足够的筹码来破坏网络(并可能进行 51% 攻击)。

更高的复杂性和开销

即使有像 Cosmos SDK 这样开箱即用的工具,创建和管理一个专用的区块链仍然是困难的。这不仅会分散开发者花在构建产品上的时间,而且对高技术能力的需求会提高新的 web3 开发者的准入门槛。

依靠特定应用的区块链也会增加开发团队的运营开销。今天,web3 应用程序通过将管理关键基础设施(区块浏览器、索引器、RPC供应商、交易所、网桥、预言机、法币交易等)的成本外包给外部实体来提高效率。

创建一个特定应用的区块链可能需要在内部管理关键的基础设施,这降低了效率,增加了转嫁给用户的成本。出于这个原因,应用链最适合那些已经获得了大量用户群和产品市场相互契合的应用,由专门的区块链网络提供最好的服务。

垄断的增加

“共享数据库”(即公共区块链)的使用使 web3 中的竞争和良性竞争成为可能。由于没有一个应用程序控制区块链上的用户数据和资产,一个具有卓越或更新设计的新 dapp 可以从第一天起就与一个成熟的对手竞争(参考 SushiSwap 与 Uniswap)。

然而,如果 web3 中的每一个应用都决定建立一个新的应用链,我们就会出现 web2 中普遍存在的数据护城河和平台锁定。此外,新的应用将无法随时获得流动性和用户——web3 旨在减少竞争和垄断。

特定应用区块链生态系统的状况

Cosmos Zones

Cosmos,自称是 "区块链互联网",是特定应用区块链的首批支持者之一。其核心产品是 Cosmos 软件开发工具包(SDK)——一套用于构建名为 Cosmos Zones 的特定应用链的模块。每个 Cosmos Zone 都是一个独立的网络,有权控制其运作细节(例如,代币经济、费用市场和安全属性)。

一个 Cosmos Zone 可以通过连接到 Cosmos Hub 与其他 Cosmos Zone 进行通信。一旦连接到 Hub,Cosmos Zone 可以使用区块链间通信(IBC)协议与连接到枢纽的所有区块链交换信息和数据。因此,可以说 Cosmos 应用链采用了一种“中心辐射型”模型。

Cosmos SDK提供了创建和管理区块链各方面的所有工具,包括网络和共识(基于 Tendermint 共识引擎)。这有助于开发人员专注于构建区块链的应用层,而不是去应付区块链基础设施的底层细节。

项目:dYdX (v4)、Osmosis、Akash、Juno 网络

Polygon Supernets

Polygon Supernets 是定制的区块链网络,专门为个人应用服务。Supernets由 Edge 提供支持,Edge 是 Polygon 的解决方案,用于以最小的开销创建新的区块链。

Polygon 在今年年初宣布了 Supernets,并认为特定应用区块链可以帮助 web3 应用解锁 "专用托管 "的好处。正如 web2 公司通过从共享服务器转移到专用服务器来扩大规模一样,web3 项目可以通过使用定制的 Supernets 来改善运营。

Polygon 还通过为 Supernets 实现共享安全模型,解决了在应用链中启动可靠验证器集的问题。每个 Supernet 都可以选择加入一个验证器服务,其中包括那些抵押了 MATIC(Polygon 的原生代币)的人。这种安排的一个额外好处是,开发人员可以专注于设计对用户有激励作用的代币,而不是专注于设计一个精妙的协议级代币。

Avalanche 子网

Avalanche 子网是具有提供共识的动态验证器集的主权网络。一个子网可以有一个或多个区块链(“子网”指的是验证器组,而不是区块链)。尽管如此,生产中的大多数子网都专用于一个区块链(例如,特定于应用程序的链)。

子网可以配置区块链的不同组件,以适应设计规范,包括费用制度、治理机制、最终性和处理速度。一个子网也可以设置许可,在这种情况下,验证者和开发者需要批准才能加入网络。

子网创建者可以控制谁可以读取区块链内容或写入到链上,使其成为传统机构进军 web3 的理想选择。例如,子网可以要求潜在的验证者在加入网络之前满足某些监管要求,如通过 KYC/AML 检查。

每个子网对其安全负责,不与其他子网共享资源(如计算和存储)。这种设置的一个潜在困难是,项目将不得不激励验证者加入一个特定的子网以提高安全性。

项目:DeFi Kingdoms: Crystalvale, Crabada, Dexalot

波卡平行链

平行链是一个独立的区块链,与 Polkadot 的中继链并行运行。中继链由来自 Polkadot 和 Kusama 网络的验证者组成,为所有连接的平行链提供安全保障。为此,来自平行链的交易被汇总成区块,并传递给中继链的验证者进行验证。

Cosmos、Polygon 和 Avalanche 允许任何人创建一个特定应用的链,而 Polkadot 则使用拍卖机制来分配平行链。不同的项目竞标平行链的插槽,随机选择出价最高的项目来构建新的平行链。

像 Cosmos Zones 一样,Polkadot 的平行链预计将具有完全的可组合性——这要归功于交叉共识信息格式(XCM)系统。有了 XCM,不同的平行链将能够交换数据并读取彼此的状态,在这个过程中显现出互操作性的价值。一个潜在的好处是,平行链的完全可组合性应该使用户更容易跨链移动流动资金和数据。

项目:Acala Network、Astar、Interlay、Moonbeam、Kylin

以太坊特定应用侧链 / L2s

鉴于以太坊作为最受欢迎的区块链的地位,其他区块链往往倾向于与它紧密结合。这包括利用以太坊的安全(例如,特定应用的 rollups)或流动性(例如,特定应用的 L1 链)的特定应用链。这一类的应用链通常是为了改善以太坊的主要缺点(即低TPS,高 gas 费用),同时减少从以太坊转移资产/资金所涉及的门槛。

项目:Immutable X, Ronin Network, Palm NFT Studio

特定应用区块链的未来

 

如今,专用于文件存储(Arweave/Filecoin)、去中心化预言机(Band Protocol、Razor、Witnet)和数据聚合/管理(Ceramic、The Graph)的应用链显示了为 web3 应用构建专用区块链的好处。虽然特定应用的区块链行业仍处于起步阶段,但我们预计,随着更多的应用寻求扩展基础设施和获取更多价值,应用链将越来越受欢迎。

也就是说,特定应用链确实有缺点,特别是缺乏流动性、安全性低、可组合性差以及基础设施成本高。因此,大多数 DeFi 协议将可能坚持使用通用的 L1 和 L2。有时,一个 DeFi 应用可能会因为性能、可靠性、可定制性等原因转而使用应用链——但它必须拥有巨大的收入和可观的网络效应才能使这种变化发挥作用。

抛开预测,Infura 团队将在 2023 年关注应用链的普及情况。Cosmos 和 Polkadot 已经致力于创新,以进一步提高 web3 开发者的应用特定链的可用性、灵活性和安全性。我们很高兴看到这些进展,并将提供开发者在他们选择的区块链上工作所需的基础设施支持。

 

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