區塊鏈:Layer0層擴容，做區塊鏈的CDN_Blox

最近研究了一下Bloxroute這個項目，算是擴容方案里面比較獨特的，其參考了互聯網時代的CDN的思路，它基本沒有動共識相關的東西，而是重新構建了一個中心化的網絡，通過一定的技術來加速整個區塊的傳播，可擴展性和性能提升非常不錯，整個技術方案也非常有意思。

區塊鏈分發網絡

Bloxroute通過在全球部署服務器構造了一個高吞吐，低延時的網絡，這個網絡中的服務器被稱為中繼，這個網絡經過優化，可以快速的傳播區塊鏈中的交易和區塊。為了讓區塊鏈的節點和這個網絡通訊，還開發了一套網關軟件，可以讓區塊鏈中的消息和BDN的協議進行交互。具體如下圖所示：

網絡中的角色

LG、Hashed退出Klaytn區塊鏈管理委員會:金色財經報道，LG、Hashed退出Klaytn區塊鏈管理委員會。[2023/5/15 15:04:02]

在整個BDN網絡中分為多種角色：

1、網關

2、中繼

3、控制平面

4、遠程區塊鏈節點

網關：

網關是一種可以將你的區塊鏈全節點連接到BDN的應用程序，網關可以比區塊鏈的P2P網絡更快的將區塊和交易傳輸到你的全節點。對于與網關相連的區塊鏈全節點來說，網關是透明的，就像另外一個節點一樣，但是因為網關不保存區塊鏈的狀態，所以網關需要遠程的區塊鏈節點來響應節點的請求。

當開啟網關后，用戶需要指定一個IP，然后網關連接到控制平面，并提供它的IP，控制平面根據網關提供的IP的地理位置，返回一組最接近網關的中繼服務器列表，并通過ping來確認最低延時的中繼服務器，從而提高傳輸的效率。

ZKSwap開發負責人Alex Lee：未來Layer2有望取代以太坊Layer1的大部分功能:ZKSwap開發負責人Alex Lee表示：整個市場需要加強Layer2的基礎建設，提高穩定性以及TPS等方面的問題，在未來Layer2有望取代現在以太坊Layer1的大部分功能，不再受限于Layer1的性能瓶頸，從而催生出真正可以被大多數人使用的應用場景。這是區塊鏈應用能夠落地的可行路徑。ZKSwap通過ZK-Rollups技術將所有的ERC-20 token轉移到Layer2上，再基于不斷生成的零知識證明來保證Layer1和Layer2狀態的一致性，從而讓所有的兌換在Layer2上發生，保障用戶的資產安全、交易的快速與零手續費。[2020/12/24 16:21:43]

中繼：

中繼是組成BDN的骨干，中繼服務器遍布世界各地，給各地的區塊鏈節點提供更快的傳輸服務。

MXC抹茶MX DeFi機槍池即將上線第12期新幣挖礦ATP（Alaya）:據官方公告，今日20:00，MXC抹茶MX DeFi機槍池上線第12期新幣挖礦ATP（Alaya）。11月29日-12月3日，質押USDT、BTC、MX可挖ATP，最低認購額度1USDT、0.001BTC、10MX，單個質押池質押額度無上限限制。

據了解，MX DeFi是通過質押MX、USDT、BTC或其他指定數字資產，按比例獲取頭礦收益的流動性機槍池挖礦產品。MX DeFi 支持無常損失代償制度，保障用戶本金不受無常損失侵蝕。11月30日10:00，MXC抹茶上線ATP，開放USDT交易。[2020/11/29 22:31:00]

為了提高傳輸效率，分別設計了兩種中繼——交易中繼和區塊中繼，分別傳輸區塊鏈中的交易和區塊，這樣設計可以保證，交易和區塊的傳輸互不影響。

數據中心電力管理公司Lancium指控Layer1侵犯其挖礦相關專利:根據最近在德克薩斯州西部地區法院提起的訴訟，數據中心電力管理公司Lancium指控比特幣挖礦公司Layer1侵犯其調整比特幣挖礦設施電力使用的專利技術。在PayPal聯合創始人Peter Theil和CoinDesk母公司Digital Currency Group等投資者的支持下，Layer1目前在德克薩斯州西部運營比特幣挖礦設施。根據Lancium提交的訴訟，Layer1的“需求-響應（demand-response）”模式違反了其專利。據悉，該模式允許Layer1關閉挖礦業務，并在高需求時將電力重定向到電網。今年3月早些時候，Lancium獲得了一項技術專利，該技術可以幫助“靈活的”數據中心調整用電量，當用電量需求較低時，這些數據中心就會采取行動，從而降低成本，當用電量激增時，這些數據中心就會關閉。該公司曾試圖在今年5月向Layer1警告這種可能的侵權行為，但未收到后者的任何回應。Lancium在其提起的申訴中辯稱，應收到與故意侵犯該公司專利相稱的損害賠償，并應授予永久性禁止令，以防止Layer1或其任何員工進一步侵犯該專利。（CoinDesk）[2020/8/15]

交易中繼和區塊中繼雖然邏輯上是分離的，但是物理上可以在同一臺機器上，通過不同的端口來提供交易和區塊的傳輸服務

動態 | 比特幣核心開發者提出新BIP協議Erlay:比特幣核心開發者Pieter Wuille提出了一種名為Erlay的新BIP協議，該協議將幫助網絡進一步發展并保護其免受眾多攻擊。Wuille發布的論文重點介紹了該BIP協議旨在解決的比特幣網絡的兩個主要問題，即比特幣網絡中當前連接性太低，無法實現最佳安全性；增加的連接性會大大增加交易分發協議所使用的帶寬，從而使操作比特幣節點的成本過高。Erlay協議有望通過基于當前連接將節點的帶寬消耗降低40％來解決此問題。還將改善節點之間的連接性，從而使帶寬消耗保持恒定。(ambcrypto)[2019/9/27]

控制平面：

控制平面主要負責給連接進BDN的網關，提供最低延時的中繼服務器

遠程區塊鏈節點：

網關在跟全節點進行通訊的時候，使用的是區塊鏈原生的P2P協議，但是因為他們并不是全節點，他們無法完成一些全節點的功能，比如驗證某個區塊是否合法，這個時候如果跟它聯通的節點向網關請求信息是無法響應的，所以需要部署一些遠程區塊鏈節點來幫助網關響應正常的區塊鏈請求。

從整個設計中，我看到了高端路由的設計方式，也就是控制平面和數據平面的思想，這當然跟團隊本身就是搞網絡出身相關。

通過這四個角色搭建的一套網絡，可以從地理位置上分配更近，延遲更低的服務器來進行區塊的傳播，從而達到了提升性能的目的。當然這只是從網絡拓撲本身來提高性能，其實Bloxroute還從其他方面來進一步提升傳輸的性能。

高性能和可擴展性的關鍵

除了網絡拓撲優化之外，Bloxroute還使用了基于交易索引的區塊壓縮技術和直通路由技術來提升性能。

基于交易索引的區塊壓縮技術

我們知道在區塊鏈中，每筆交易產生后會先進入一個交易池中，然后通過P2P網絡進行擴散，進入每個節點的交易池中，然后等待被礦工打包。在Bloxroute的方案中，當未驗證的交易被傳輸到中繼后，會生成一個唯一的shortID和這筆交易對應，然后再將這個sID和交易一起傳播到其他的中繼中，再由中繼將這個交易索引對同步到和其相連的其他網關中，具體流程如圖所示：

經過這一輪傳播后，所有的網關里面都包含了交易和交易的索引，這個時候它還不能發揮作用，需要等到礦工挖出區塊才行。

我們知道礦工經過POW競爭后，將未確認的交易包含在區塊中，并進行傳播，當礦工將它新的區塊發送給網關后，網關會根據交易和交易索引表，將區塊中的交易部分全部替換成索引，因為交易索引一般只是4個字節的容量，所以這樣替換一下子將區塊的大小縮減了很多，從而達到擴容的目的。

然后網關會講壓縮的塊傳播到中繼，并進一步傳播到其他的網關，這個時候網關需要將壓縮后的區塊進行還原，首先它會根據索引來查找自己的高速緩存，如果不巧沒有找到，它會去請求連接的網關進行還原，如果還是還原不了，則它會直接丟棄這個壓縮的區塊。如果成功還原壓縮的區塊，網關就會將還原后的區塊傳輸給和它相連的全節點。

Bloxroute的交易壓縮是非常出彩的部分，本身在整個區塊中，區塊頭只占非常小的部分，而區塊體中的交易占大頭，在區塊鏈本身的P2P網絡中非常難壓縮，因為還涉及到區塊和交易驗證的問題，而在BDN中完全不需要管這些東西，只要交易和交易索引的對應關系不要搞錯，可以非常方便的進行壓縮。

直通路由技術

在區塊鏈的P2P網絡中，任何區塊在傳播之前都需要驗證它的有效性，所以每個節點必須接受該區塊的全部信息，然后驗證完后才能傳播給下一個節點。而在BDN中不需要驗證區塊的有效性，所以當中繼接受到一個區塊的網絡包后，它不需要等待其他網絡包到來組成一個完整的區塊，而是立即將這個包傳輸到下一個中繼或者網關去，從而提升了傳輸的效率。

我們可以看到圖中，中繼沒有等到區塊全部接收到后在傳播，而是接收一部分后就立即傳播了。

結尾

Bloxroute使用了非常精妙的手段進行了擴容，對區塊鏈的入侵性小，可擴展性高，提升了非常多性能，但好的技術也需要市場推動，我們對這個項目拭目以待。

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