Aleo区块链如何扩展到数百万用户

Posted 2023-04-08 Aleo爱好者社区

在本文中，我将深入概述Aleo的工作原理，也就是说，我将详细介绍我们创建的独特的存储模式(称为“记录模式”)，它的相关优缺点，以及它为真正强大的扩展让路的独特方式。

part 01 | 存储模型-快速比较

为了让新模型更容易理解，我们先把它和当今最流行的两种存储模型做个比较，这两种模型分别是UTXOs(比特币)和账户模型(以太坊)。因为记录模型是这两者的混合体，所以在深入研究它们之前，重温一下这两者可能会有所帮助。

part 02 | 比特币(UTXO)

UTXO模型是表达比特币所有权的原始存储范式。从一个非常高的角度来看，它是如何工作的，BTC数量本质上就像一捆磁铁。当你接收到一定量的BTC时，它作为一个单一的物体来到你面前；假设你从某人那里收到2 BTC，这2 BTC作为2 BTC的单个块存储在你的钱包中，如果你想汇任何金额的钱给任何人，你可以使用这个2 BTC块作为交易的输入。

在一个事务中，这个块然后被“分割”成它的所有输出。比如说，你想给一个朋友寄0.5块BTC——这2块BTC然后被分成0.5块BTC和1.5块BTC(当然减去一小笔费用)。0.5块BTC寄给你朋友，1.5块BTC会寄给你。现在你们每个人的钱包里都有一个BTC，但是数量不同。

自然，当你开始接受更多的交易时，你会在你的钱包中建立多个区块。假设你收到了1.2、0.6和0.8 BTC的交易，你正试图交易2.6 BTC(全部金额)。然后，事务将这3个块作为输入，并将它们放在一起(就像磁铁一样！)为您的收件人创建输出。

在这种模式下，币的归属非常清晰，资源非常有形。通过参与交易，你只是交换了你日积月累获得的点点滴滴。很容易看出钱是从哪里来的，以及它是如何随时间变化的。

part 03 | 以太坊(账户模型)

区块链存储模型的第二大创新是帐户模型消除了UTXO模型中的碎片。相反，任何类型的特定帐户数据都存储在一个单一的存储结构中。在区块链本地货币的情况下，这有一个很好的效果，即任何数量的货币总是占用相同数量的存储空间，因为一条信息只是随着时间的推移而增加或减少，而不是移动单独的数据比特。

该帐户存储包含用户持有的ETH的数量，以及一个特殊的数字，该数字随着每次发送的交易而递增。这用于避免双重消费攻击(也称为“nonce”)。然而，它可以包含更多的内容。以太坊账户可以容纳任意数量的字节码和存储，这对智能合约功能至关重要——这就是以太坊网络如何促进执行，以及它如何创新了世界上第一个链上执行模型。

地址可以保存描述智能协定功能的任意数量的代码，并包含与该智能协定相关联的存储blob。重要的区别是所有的契约字节码和数据都保存在同一个地址。无论有多少人与它互动，所有的分数都保存在这个智能合同地址上。所有数据都是这个合同地址的中心，这与比特币存储模式非常不同，在比特币存储模式中，信息在不同账户之间流动时会被分割并重新组合在一起。

part 04 | Aleo(记录模型)

然后是Record模式，它旨在结合两个世界的优点。它由Aleo首创，通过允许以太坊的可编程性和利用比特币中的状态碎片，带来了一些新的东西。

对于Aleo中的智能合约，合约字节码实际上是整体存储的——这是有道理的，因为您不能将一段代码分割。然而，它与以太坊的区别在于，属于与它交互的账户的状态比特实际上存储在账户本身中。因此，用户对特定智能合约的数据拥有有效的所有权

这些数据就是我们所说的“记录”，可以包含任意数量的数据。有点像我们在比特币中看到的utxo！然而，这些记录中的数据可以被突变、增加、减少等来反映状态的变化，就像以太坊中的状态变化一样。

一个很好的思考方式是将以太坊的可编程性与比特币中的utxo的有形资源概念完美结合。此外，在Aleo中，这些记录可以被加密，因此可以保存私人信息，通过协议级支持处理加密数据，使用户和开发人员更容易使用、推理和表达。

这里要做的另一个重要区别是，记录实际上不像utxo那样传递。这就是为什么我们认为它是utxo和Account模型之间的混合模型。特定于帐户的状态以碎片的方式存储，但会相应地发生突变，并且从不传递。

这对我们意味着什么?

实际上，相当多!这种独特的存储模式乍一看可能有点不直观——既然已经有一个完全可行的模型，但没有它，我们为什么还要这样分割数据呢?这个范式的一个很好的特性是，单个状态不再以以太坊模型中相同的方式相互关联，相反，所有状态都打包在一起，突变需要逐步发生，否则可能会出现竞争条件。

这导致的结果是，现在可以并发地访问状态，只要块内没有冲突的读/写访问尝试。因此，由于状态不再是单一的，所以可以并行执行，证明者可以根据上下文推断哪些事务是不冲突的。这为Aleo网络的吞吐量带来了奇迹。随着连续的、冗余的执行不再存在；我们现在可以充分利用(专门的)硬件，通过委托链下执行和并行执行，来缓解吞吐量瓶颈。

但是等等，还有更多！向无限用户扩展…

认真来说，通过在Aleo区块链中利用存储记录模型，我们已经可以在伸缩方面完成相当多的工作。只要不产生状态访问冲突，执行就可以并行化。此外，不需要重复执行，因为“证明者”将在链下运行程序，并简单地在链上上传状态差异和有效性证明，这使得运行昂贵的dApps更加经济。

但我们可以更进一步，这将开始让人想起以太坊目前用于伸缩的模型——汇总。应用程序可以选择对用户的事务进行排序，并在一定时间内收集它们。之后，可以将它们组合并捆绑到单个事务中。和解将周期性地发生，几乎不需要花费(因为突变被捆绑在一起)，并且只产生单个状态差异和有效性证明。有趣的是，Aleo允许特定于应用程序的集合，而不需要启动额外的区块链或照顾任何多余的基础设施，如桥接。从本质上说，它获得了所有的扩展收益，而没有与汇总相关的固有风险。

区块链的现象级应用应该什么样子？

一、区块链的革命

直到比特币出现后的第7个年头，其底层核心技术区块链才开始为人们熟知。随着比特币数百万倍的涨幅引发的财富效应，区块链的热度也越来越高。其价值受到广泛认可，被普遍认为是引领第四次工业革命的核心技术。

2018年知名天使投资人徐小平振臂高呼：“区块链革命已经到来！要拥抱这场革命！”一石激起千层浪，很快区块链官方学习读本上线，官方媒体解读，创业潮、招聘潮相继涌来。2019年区块链更是被官方定性为“核心技术自主创新重要突破口”。

在此形势下，区块链成为不折不扣的“新风口”，区块链应用成为关键词。在优化业务流程、建设可信体系等方面具有显著优势，如何利用区块链技术的这些优越性赋能实体经济？

不止区块链项目方在尝试，以BAT为代表的中国互联网大厂，以招商银行、中国银行、平安保险为代表的的金融体系和移动运营商等各行各业都在积极进行“区块链+”，海外也是如火如荼，Facebook、高盛、摩根大通等都在积极推进。

二、区块链+

2018年8月10日，腾讯开出第一张区块链电子发票，截止2020年7月3日，开票量达2500万张。区块链电子发票具有开票简单、按需供应、成本低、效率高、防伪造的优势，腾讯区块链在区块链+政务，区块链+税务方面以先发优势迅速占领市场。

而阿里系的蚂蚁金服，早在2015年就开始布局区块链。迄今，蚂蚁区块链旗下拥有开放联盟链、BaaS平台等产品覆盖数十个应用场景。已与英特尔，景德镇瓷器，拜耳等全球多个知名企业达成上链合作。百度也很早入场区块链，推出了区块链游戏、区块链存证等业务，目前链上存证量已经破亿·。

2019年仅中国区块链产业规模达12亿元人民币，研究机构Research and Markets数据显示，区块链技术在电信领域的产值将从2018年的466万美元激增2023年的9938亿美元。在此背景下，2020又迎来多重政策的利好。

1.官方将区块链纳入新基建新技术基础设施范筹；

2.湖南发布《湖南省区块链产业发展三年行动计划（2020-2022年）》；

3.广州推出《广州市推动区块链产业创新发展的实施意见（2020-2022年）》；

4.北京印发《北京市区块链创新发展行动计划（2020-2022年）》；

5.江西上线运行区块链服务大厅；

6.武汉举行区块链技术科技成果转化专场活动；

7.重庆智博会区块链应用创新大赛计划投入5000万元巨资作为投资激励。

然而，虽然区块链在金融、政务、公益、游戏、农业、制造业、医疗、版权等实体领域的落地赋能成果显著，在抗击新冠疫情方面也起到积极的作用。

但受大环境影响，更多的资金、资源、注意力被吸引到区块链赋能实体经济方向，却忽视了区块链最核心的原生应用。

三、区块链原生应用

互联网开启信息爆炸的时代，而区块链将带来价值自由流动的未来。今天的全球经济金融体系中，受意识形态、文化制度、商业模式、科技水平等多方面因素影响，价值转移的成本高，效率低，尤其在跨境支付场景中。

而在未来的区块链时代，价值转移将像信息传递一样：全球性、即时、自由，每个人公平享有。股票、证券、身份、不动产等一切线下资产，都可以链上自由转换。

而且区块链技术所带来的影响已经远超过技术范畴本身，它更是一种思想，区块链的灵魂在于共识。在区块链的时代里，真正强有力的生命力会诞生在社区共识和应用落地之中，社区和共识会成为行业的主体与灵魂。

在具有共识的社区里，个体的能量和价值将被完全激发，对冲掉传统中心化的裂变效应，打破原有坚固的底层架构，重塑新的商业社会价值观。

所以，区块链原生应用应该是以社区和共识为基础的，赋予个体价值实现路径的，能够最大化激发个体能量和创造力的应用生态，最终打破垄断，形成去中心化的价值自由交换网络。

一些区块链原生应用已经开始尝试他们对创作者，依据阅读量、点赞量、评论量、转发量等被动网络行为进行奖励；对阅读者，只要做出阅读，转发等动作就可以获得相应token奖励。一些区块链社交应用，则主打加密、隐私、信息不丢失、不可篡改的特点。

个体能量和价值是多维度的，具有极大主观性的。这些区块链模式设计显然不能完全激发个体能量，甚至差的有点远。

真正符合区块链精神的原生应用，应该在应用模式设计上做到宏大、全面，把个体所有的线上线下创造价值的行为考虑进去，供个体进行个性化使用，每个个体擅长的领域是不同的。

借用帕累托最优解理论，每个个体的能量被最大化激发才能使整体具备最大能量，才能打破原有的中心化商业模式，形成全球个体间自由流动的点对点价值传输网络，构建去中心化的商业新基础设施，改变价值创造和传递模式，重塑整个社会的价值观。