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区块链的大问题有救了！

百家作者：硅谷洞察 2018-05-14 01:06:31

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区块链诞生的初衷非常美好，但是，随着它越来越受欢迎，和入场的人越来越多，实现初衷的道路上，出现了很多棘手的挑战。最重要的挑战之一，莫过于扩容，即 scalability。

为什么扩容很重要？

我们知道：在区块链系统里，矿工把交易数据写入他们挖出的区块中，一笔交易就算完成了。假设今天甲给乙转一个比特币，甲须将这笔交易数据发送至矿工，而矿工接着将这些信息写入区块，就标志着该笔交易完成。

虽然看起来简单，但是因为交易量越来越多，这一过程变得非常耗时。比如一个普遍的情况是：不少交易需要新区块挖出后才可能得到处理，因为较旧的区块已经被交易信息挤满了，这种“现炒现卖”可能要让用户排队等上十几分钟，可是以前互联网速度最慢的时候，我打开个网页也只需要一分钟啊！

所以，解决扩容难题刻不容缓！很多区块链项目提出了不同的解决方案，密探今天，先来聊其中一家被来自多个国家的资本看好的硅谷项目，叫做 QuarkChain。

我们对 QuarkChain 的创始人周期进行了专访。从乔治亚理工学院取得博士学位后，周期先后在谷歌、EMC（被戴尔收购）和 Facebook 工作过，在高性能存储系统和分布式系统领域有丰富的工作经验和心得——说简单点，就是研究大规模扩容的。恰好这些经验，可以充分应用到区块链扩容项目中来。

Qi Zhou

在花了一年多时间，和导师好友等完成低层架构的设计，并撰写技术白皮书后，今年QuarkChain 全力开发代码，并且还吸引了一众业内资深人士担任 advisors。

DSSD 以作高性能闪存方案而闻名业内，该公司前总裁 Bill Moore 也担任 advisor

该项目虽然年轻，但是海外认可度已经非常高，在各种专业 ICO 评测中名列前茅。

另外，在没有做空投的前提下，QuarkChain 的社区增长极为迅速，telegram 群现在有 80000 多粉丝，很多人表示对其巨大的潜力极为看好和期待。

QuarkChain 的 telegram 社区用户增长速度

那么，QuarkChain 具体采用哪种扩容方式呢？

简单概括，就是分层 + 分片。

扩容往往和安全（security）存在冲突，所以 QuarkChain 采用分层（layer）的形式。先说第二层，第二层是根链（root chain）。根链的主要功能是确认来自第一层所有片（shard）的所有区块，但不负责处理交易本身。

而第一层则是由分片，也就是 shard 组成。Shard 是一个专业术语，我们可以将它比喻成银行ATM 机器，每一个 shard 都可以独立处理交易事务，但是它们都归属根链管辖，就像总行会确认每笔 ATM 交易是否属实一样。随着 shard 数量增加，可以同时处理的交易总量也随之线性增加，就像一台 ATM 机器只能同时处理一个人的取款操作，十台机器就能同时处理十个人的交易同理。

大家都很聪明，一定立刻就猜到：QuarkChain 要做扩容，只需要增加 shard 数量就行。当然随着片数增加，技术细节也会变得更复杂，但是原理就是这么个理了。

可是了解了原理，新的问题必然接踵而至。比如：在 shard 内部交易是很简单，那么用户能不能跨片交易，也就是 QuarkChain 是否支持 cross-shard 交易？

答案是肯定的，这也是 QuarkChain 项目的亮点之一。跨片交易想较于 in-shard 交易，只是多了一个需要根链确认的步骤，对用户来说就是交易时间长了一些，操作并不会更复杂。并且为了支持跨片交易，QuarkChain 还特意推出了智能钱包。

怎么个智能法？

简而言之，用户在任何分片中拥有的所有地址都可以通过单个私钥访问。

理论上，用户可能在不同的分片上拥有不同的地址。为了解决这个问题，QuarkChain在钱包中引入了主账户和二级帐户。主帐户包含用户默认分片的地址，而二级账户能一一对应地，管理其他分片中的地址。

然而新的问题又来了：既然每个分片都能相对独立地处理交易，那万一大家同时选择分片 A，造成该分片交通瘫痪，而其它分片 B、C、D...都资源闲置，怎么办？

这个问题的答案很重要。因为既然增加分片数量就能实现扩容，假设一个分片的TPS（transaction per second，每秒处理交易量）是 10，我们搞他十万个 shard，TPS 轻松上一百万啊！这什么概念？能秒杀市面上一切区块链项目啊！毕竟最近大火的 EOSIO 程序，平均 TPS 也就是 3000。

但是 QuarkChain 没有打算这么做。原因就是：增加 shard 却不使用，会造成资源浪费。如果大家都集中在某几个分片上交易，其余 shard 闲置，这种浪费会成为企业承担不了的成本。看看互联网公司 Facebook，前后投入超过十亿美元来建数据存储和处理中心；假如用户没有几亿的体量，简直会血本无归。

所以在现阶段，QuarkChain 不打算急于冒进，而是根据实际情况逐渐扩容。对于已经建起的 shard，则通过特殊的分片机制来推动交易量的合理分配。

区块链上的交易其实只有两种，就是转账和智能合约。转账大家都了解。用户选择某个分片，无非是被该分片的资源，也就是智能合约所吸引。一份智能合约只能在一个分片上执行，所以 QuarkChain 的分片机制设计，使得智能合约比较均匀地分配在不同的 shard 里，通过这种方法调节每个 shard 的交易量，既不过量拥挤，也不无所事事。

不同的扩容方式

至此我们介绍了 QuarkChain 扩容方式的技术原理，我们将这种方式称作“水平扩容”。既然有水平扩容，相应的也就有垂直扩容，这种方法就是让每个区块变大，出块时间变短，或创造新的共识，从而做到更高的 TPS。打个比方，个人电脑扩充内存，水平扩充呢，就是再塞一个内存卡；垂直扩容，就是在同等体积下升级技术，让它能承载更大的内存。

区块链扩容也是同理，水平扩容简单方便，假设每个分片 TPS 是 X，那么添加一个分片就添加了 X 数量的 TPS。扩容水平和 shard 数量是线性正比例关系。

而垂直扩容是对技术进步的要求，更加难以实现，当然如果做到的话，证明科技进展又有了新的突破。垂直扩容和研发成本是曲线关系，越往更高数量进展越不容易，并且在某个时间段都存在难以突破的瓶颈，“百尺竿头，难更进一步”。

水平扩容和垂直扩容一直是同时存在的。现在大部分公链都向往垂直扩容的思路走。但是当前区块链项目大规模爆发式发展，速度就是生命，采取水平扩容方式操作简单易行，效果立竿见影。

我们再回到 QuarkChain 本身，它看准水平扩容的优点，在这条发展途径上已经跑得很快了。那么，现阶段做到多少 TPS，和未来目标 TPS，相信是读者关心的主要问题。

目前 QuarkChain 已经提前运行第一版 Testnet，TPS 能稳定达到 2200。根据 QuarkChain 发展路线图，团队希望能实现 10000 TPS 作为他们的下一个里程碑。QuarkChain 6 月上公开测试网，到时候会开放 GitHub，有兴趣的读者可以去看看。

小探看了一些外国媒体对 QuarkChain 代码的测试，有媒体认为：根据他们现有的表现，未来有望做到 50000 TPS。作为对比，比特币的 TPS 是 7（对你没看错，个位数的7）；以太坊则最高达到 30 到 40 TPS。TPS 过低，使得区块链动辄“瘫痪”。每次以太坊上有 ICO，甚至出现一个受欢迎的应用（比如 CryptoKitties），交易平均等待俩小时就稀疏平常；而比特币社区更是因为极低的 TPS 产生分裂，硬分叉成为常态。

需要指出的是：即使 QuarkChain 做到一万的 TPS，和传统互联网大厂相比也是小巫见大巫，比如支付宝的每秒处理交易量可达 25.6 万！所以区块链的扩容研究刚刚起步，道阻且长！

我们是在建高速公路

做这么吃力的一件事，小探很俗气地问周期：“你们有成熟的商业模式吗”（你们咋赚钱）？他给小探打了个比方：

QuarkChain，和很多其它区块链项目一样，所做的都是“基础建设”，是做一个生态系统。在短时间内，没有考虑过赚钱的事情。未来能赚钱的区块链项目，也是生态系统最重要的部分，是应用，比如游戏、钱包等。就像当初发明万维网的人也没从中获得太多收益（Timothy John Berners-Lee，2016 年才获得图灵奖），但是基于万维网的谷歌、Facebook、腾讯等等，是今天统治世界的巨头。

QuarkChain 做扩容，就像在搭建一条高速公路。以前这里是条土路，大家只能开着普通小车慢慢通过；就算出现了名贵跑车（比喻好的 DAPP），也没法开上去。如果搭好高速路，那么各种车，好的坏的，跑车越野大货车，都能在路上飞驰。

到那个时候，也许就能考虑盈利了，比如和生态系统内的 DAPP 以各种方式合作。

那么，哪些应用，是 QuarkChain 认为很适合合作的呢？

根据外媒报道，QuarkChain 正在创建供Android设备使用的链上开发工具。而周期举了个很有意思的应用，就是手游。

如果扩容做得好，会有游戏开发者做基于区块链的手机游戏，尤其是大家喜闻乐见的各式“开宝箱”游戏。小公司开发的游戏经常被用户怀疑：“我花了 998 还没拿到屠龙宝刀，你们是后台操纵有黑幕吧？”或者“极品装备就是留给某个土豪的，其他人充钱也抽不到！”

而在区块链上，把这种随机分配宝箱的程序写入智能合约，有人抽到仅此一把别无分店的设备则被全网纪录，就没有人再怀疑暗箱操作啦。

对这个主意，资深游戏玩家本小探觉得非常赞！你们怎么看？然后还想请教聪明的读者，一旦 TPS 大幅度上升，你们觉得，还有哪些应用，可以和区块链完美契合？