【反轉區塊】公有區塊鏈設計感悟——「我們都把資產交給抱著黃金逛街的孩子？」

上周末在台北有三場很精采的講座，三場中都有人提到環繞著公鏈的主題在走，其中更是包含V和以太坊的核心團隊；另外還有來自杭州的Nervos團隊，他們都對於公鏈的發展有長期的關注，是前輩中的前輩，也有很深的造詣，而且現場還有很多比我聰明、努力都超過百倍的朋友前來，像陳老闆和PO，讓我對公鏈的設計原則得到很多的感悟。

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好記性不如爛筆頭，因此還是決定當個知識的搬運工，把我吸收後的理解寫了下來。

公鏈的起源:萬劍歸宗比特幣

公鏈(public blockchain)，也就是隨便一個路人，都可以參與成為節點的區塊鏈。不管是公鏈還是區塊鏈的概念，都來自中本聰的比特幣白皮書，一個能夠讓全網參與共識的貨幣機制也孕育而生。不斷的有人在挑戰比特幣，例如質疑過高的手續費、交易速度、壅塞等等問題。但其實這些問題都與他為了確保「安全」(Security)以及「去中心化」(Decentralization)。

安全是確保所有的比特幣能在鏈上安全的交易，已經讓交易資料安全的被記載與存放的最重要法則，往後的其他區塊鏈也脫離不了要點，他幾乎是任何區塊鏈的命脈；去中心化則是比特幣論文的創作者(們?)，還有長期以來的Cypherpunks組織視死如歸擁抱的真理。

比特幣的安全靠什麼樣來維護？礦工

更細緻一點說，是靠維護能獲得足夠利益的礦工，所以有了出塊獎勵，有了手續費等方式，讓礦工與比特幣的價值形成利益共同體，背後犧牲的則是電等等的成本。因此，比特幣至今為什麼看似不靈活，卻能恆久不墜，關鍵在於他們花了非常大的成本和心力，將比特幣礦工與比特幣系統產生雙贏的局面。我想這可能也是Bitcoin Core這群神秘的高人們，會想讓比特幣系統維持著如此簡單的架構的原因，因為簡單是安全最好的朋友。

所以其實很多人批評比特幣的缺點，可能在許多Bitcoin Geeks的眼中並不存在。但從比較後設的觀點來看，比特幣系統也比較難參與所謂的區塊鏈應用，例如智能合約，當然硬寫是可以的，有人曾經在比特幣上寫了一個私人市集，當初在Bitcoin magazine的少年Vitalik也無法說服比特幣社群做擴展，於是有了以太坊(Ethereum)。

開啟千帆相競的區塊鏈航海時代 — 以太坊（Ethereum）

以太坊問世以後，靠著V、Gavin Wood等人還有一干熱情的以太坊社群開發者和擁護者，創造了風起雲湧的區塊鏈時代，在以太坊以前，除了照著比特幣的腳本乖乖發幣以外，其他的應用或噱頭都沒有人敢想，我認為以太坊開啟了大家對於區塊鏈的腦洞，尤其是ICO，非常多有想法沒資源的靠著雙手寫代碼、白皮書開啟了自己的新事業（還短暫擺脫了一創業就要被股東控制的命運？）。

以太坊公鏈上逐漸充滿各種項目各種項目的交易資料，和被記載的智能合約內容，雍塞(Congestion)的問題徹底爆發了，例如在某些ICO興起，或者某些明星項目發起時，沒有龐大的手續費，唯一陪伴用戶的就是無窮無盡的Pending，像是CryptoKitties和去年的Fomo3D，應該都讓大家很有感。

慢，以太坊核心開發團隊看到了，其他團隊也看到了。

同時用戶也感覺到了。

這時候在區塊鏈圈除了有更多人再擘劃美好的區塊鏈願景外，也有更多人開始公鏈存在著解決不了的不可能三角(Blockchain Trilemma)。很多新興公鏈跳了出來，說他們能夠做得更好。

圖片取自 Hsiao-Wei Wang的以太坊分片概说

八仙過海，各顯神通：共識演算法與人心的博弈

當然我們都知道，解決這個問題最好能夠三者都滿足，於是很多新興的公鏈開始展開了，大致可以分為兩種路線，一種是改變最基礎的共識演算法，告別中本共識Nakamoto consensus去尋找新世界；另一種則是利用改變區塊鏈的架構來處理不可能三角的問題。

公鏈的大航海時代就是現在

一、改變最基礎的共識演算法

陸陸續續我們看到很多公鏈，開始採用權益證明(Proof of Stake)的方式，或者是委託式權益證明(DPOS)，當然，這時候DPOS系的公鏈我們能夠看到，普遍的都擁有了速度；另一種DAG-BASED體系的，例如IOTA，一樣能夠達到Scalability。關於這些新的演算法的安全性問題，我不會在此多說，因為可能不久後會有高人做出更好的詮釋。

但還是有很多聰明人，知道很多人其實除非大難臨頭，不然對於安全性存在著僥倖心理，因此透過犧牲部份的中心化，全力去標榜速度與效率。

有部分公鏈也受到這樣的質疑，但他們也不是吃素的，甚至透過礦池和算力等問題，去反質疑了比特幣和以太坊的去中心化。因此，我認為這也是人心的博弈，目前還是有許多Dapp開發者，會選擇去速度更快的公鏈，不一定會在乎安全性，或者甚至將重要程度不一樣的資料上了不同安全性的鏈。

二、改變區塊鏈的架構

另外一種方式是認清楚區塊鏈的治理架構，進而讓區塊鏈分出很多不同的層(layer)，並且在不同的層面解決不同的問題。

這點是許多對於公鏈有長期著墨的先行者們選擇的方向：並非要讓安全、去中心化、擴展性這三者同時在第一層的區塊鏈上面滿足，因此開展出了新的篇章:Layer2。

所謂的Layer2，就是希望能夠讓Layer1這種全球的共識上，能夠死守住安全、以及去中心化這兩個特性；剩下的問題交給Layer2，或者Layer2–2、Layer3解決。

最早有這樣的思想，是來自比特幣的閃電網絡(Lightning Network)，也就是說我們在Layer1之上，可以在自己打開一個在鏈下(off-chain)的支付通道，過程中我們能夠用簽名的方式來保障個人的權益，並且當通道關閉時，能夠重新讓這些狀態回到區塊鏈上。

後續以太坊也展開了很多Layer2的應用，例如State channel、Plasma，其實這是一個對於區塊鏈的重新理解，我們可以在不同的區塊鏈層，透過不同的共識協議，去完成更多的事情，這樣一來可以避免在一個協議上要處理太多的問題，而讓協議變得過於複雜，進而產生漏洞。

簡單而言，可能的畫面如下圖所示，這也是這個周末被醍醐灌頂而後有的小心得。我

們也能夠發現，Layer2的概念日益受到重視，越來越多人投入基於Layer2的專案，像去年的以太坊開發者大會Devcon4，除了Layer1的Sharding等問題外，Layer2已經成為了一個重要的討論主題。甚至連跨鏈交易也越來越多人想在layer2層面實現。

我們可以想像，未來在這種架構下的區塊鏈，Layer2會像是基本的支付交易，可以日常中順利運行，而Layer1則像是法院，當張三和李四的交易出了問題以後，基於我系統的安全性、不可竄改，Layer1可以成為解決爭端的仲裁空間。

誰是抱著黃金走在大街上的小孩？

安全的問題很重要，常常很多在質疑POW的價值，包含其可能浪費電不環保等都是被質疑的問題，但卻不可以否認的是，挖礦的成本也造就了他的價值，而有價值，並且能夠讓更多的礦工和驗證者分享價值的公鏈，他就造就了大家願意為了自己的利益，去努力維持整體的利益。

然而目前的公鏈依舊是存在危險的，區塊鏈的發展時間越長，會有越來越多人想到更美好，也更有價值的應用；但如果在鏈上的項目token的價值比某公鏈的價值，或者說比該鏈的礦工獲益還要值錢，很多礦工也可能因為收益，或者驗證交易的價值不值錢而退出維護區塊鏈交易的工作，那麼安全性可能就會受到挑戰，此時該條公鏈就有如一個小孩抱著黃金走在大街上，只要有能力、有野心的人就有機會去搶奪運行在其鏈上的資產，例如透過51%Attack，有機會讓鏈上的Token產生安全疑慮。

所以不得不說，在PoW下，讓比特幣和目前的以太坊還能夠具有安全性。

但或許其他的公鏈仍然具有補救的方法，例如將明星項目和自己的幣掛勾，有點像是讓一個壯漢服了毒藥，叫他當你的保鑣，好好保護主人才能獲得解藥，在這點上其實Tron和BitTorrent的關係，有點像是這個概念的開創者，但其實BT在串流時代下，也已經沒有當年的地位，公司內部也存在著很多問題，可能不是那麼好的例子。

還有一些項目正在等孩子長大，但別忘了，去中心化的公鏈中共識要達成，需要兼顧各方陣營的利益，因此，如果區塊鏈的系統有大規模的變動，在達到共識上，也特別的花時間，不然一不注意，可能就會從硬分叉變成社群分裂在兩條鏈上了。

例如以太坊的硬分叉，有底層的作業所需的時間，還有形成硬分叉的共識，也需要時間，如果在其中又發現安全疑慮等問題，可能又要在推遲更久。

可能以太坊最大的敵人是時間，從Beacon Chain的Phase0、一路Phase1、Phase2、Phase3…，這樣的升級過程，其實與算是以太坊煞費苦心，尤其在Sharding的部分，以太坊並不希望產生一種情況，就是認為達到可擴展性以後，例如速度從原本的X提高了Y倍，但最後一樣雍塞，他想採用的是二次分片( quadratic sharding)的想法，也就是X的2次方，但也因此在架構上特別費事，但能達到不再被擴展性問題困擾的境界。

然而，要完全到Eth2.0，應該會需要數年的時間，這些時間裡就給了其他公鏈一些生長的時間，但Ether經年累月的價值，會是以太坊可以「用過去的時間換未來的時間」的一個重大籌碼。

總結:一枝獨秀的公鏈尚未存在

我們如果從互聯網的發展歷程，我們可以發現在這個領域中，會產生「細分壟斷」的現象，最後在特定的區域，甚至全球市場，特定的服務將由少數幾家公司提供，但目前在區塊鏈的公鏈領域還不會有誰能一枝獨秀的情況，因為各個公鏈的共識演算法都有各個演算法遇到的問題，有的是速度、有的是安全性，總之區塊鏈的底層技術還存在瓶頸，同時應用場景仍不明確，我認為隨著其他技術更成熟，我們會找到其他更合適於區塊鏈使用的載體，像是來自兩方的人工智能進行包含交易的重要合作時，他們的運作過程可能比較不存在Garbage In,Garbage out的問題，屆時或許更多的區塊鏈服務能有更好的載體，還有更好的Sensor和通訊技術（例如5G），可能也都會是區塊鏈能夠搭載的新天地，當然這是我自己開的腦洞，實際上會不會還有待觀察，我相信是會的。

另外，未來的公鏈設計Layer1和Layer2該保持著什麼樣的關係，能夠讓Layer1繼續存在著價值，讓驗證者、礦工有激勵去維護，這又考驗著每個公鏈的經濟模型設計了。中本聰在白皮書的最後一句話是這麼形容著中本共識。