P2P網絡催生區塊鏈技術,底層公鏈之爭將如何上演?

2008年,神祕人物中本聰(Satoshi Nakamoto)在P2P foundation網站上發佈了比特幣白皮書《比特幣:一種點對點的電子現金系統》。次年1月,一種叫做比特幣的電子貨幣正式誕生。
根據中本聰的思路設計發佈的開源軟件以及建構其上的P2P網絡可以看出,比特幣是一種P2P形式的虛擬加密數字貨幣。其中,點對點的傳輸意味着一個去中心化的支付系統。這種去中心化的系統後來被稱爲區塊鏈,並在此基礎上誕生了諸如以太坊、EOS等知名公鏈,也在不斷更新迭代中催生了Algorand、Conflux、TOP Network等公鏈市場新寵。因此,說P2P網絡是區塊鏈的源頭也不爲過。
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P2P網絡的概念
P2P網絡也叫“Peer-to-Peer”對等網絡,是分佈式系統和計算機網絡相結合的產物。對等的意思就是網絡中的節點角色、地位是平等的,任何節點具有極強的自由,可以任意加入、離開網絡。所有節點既充當客戶端,又充當服務器,任何節點出現問題都不會對整個網絡產生致命的影響,具有極強的伸縮性。
如果說公鏈是區塊鏈的底層基礎設施,那麼P2P網絡就是所有公鏈的基礎,無論是比特幣、以太坊、EOS,還是Algorand、Conflux、TOP Network都離不開P2P網絡,可以說區塊鏈本質上就是一種P2P網絡。
與P2P網絡不同的是傳統的C/S模型,也就是“客戶端-服務器(client-server)”模型。我們平常使用的App、網站基本都是C/S 模型,在這種模型中是用客戶端去訪問網站的服務器。比如,在使用微博的時候,實際上是用微博客戶端去向微博的服務器請求數據。如果微博的服務器出現問題,將會導致整個網絡的癱瘓。這也就是爲什麼發生熱點事件時,微博經常癱瘓的原因。
但是,在P2P網絡網絡中,就不存在這個問題,而且可以充分利用帶寬,具有很高的擴展性;能夠開發每個節點的潛力,有很高的容錯性。其實,P2P網絡並非新生事物,它的誕生已經超過20年。很多下載軟件能夠快速下載文件的原理就是利用了P2P網絡的優勢。
比如用迅雷下載文件的時候,下載冷門資源速度非常慢,而下載一些熱門資源速度相對會快很多。原因就是在下載熱門資源的時候,下載的人羣(客戶端)構成了一個P2P網絡,大家互相分享自己已有的文件片段,並互相請求對方已經下載好的片段,所以其實下載請求是同時發給了很多人,並非單一一個迅雷服務器。這樣就能達到並行下載的效果,下載速度會大大提高,也就能夠把帶寬利充分地利用起來。相反,因爲下載冷門資源人數少,形成的P2P 網絡中的節點也少,所以導致下載速度相對較慢。
一言以蔽之,P2P網絡就是一個“我爲人人,人人爲我”的網絡系統,在一定程度上具有去中心化的特點。
P2P網絡的創新應用
儘管P2P網絡有諸多優點,也已經具有了去中心化的特點,但是P2P網絡並不等同於區塊鏈。而且,很多公鏈在利用P2P網絡的時候都進行了一定程度上的改進和創新,以適應自身公鏈的定位和業務需求。
衆所周知,P2P網絡是一個開放網絡,允許節點隨意進出。但隨意進出網絡會帶來網絡的震盪,造成網絡的不穩定,尤其是當持續有節點入網或者退網發生,就需要儘快讓網絡穩定下來,減少動盪帶來的通信影響。
以TOP公鏈爲例,爲了更好地控制流量,在P2P網絡中利用了布隆過濾器,並經過多次驗證和測試,使得TOP公鏈的 P2P網絡既能快速地發現節點,也能做好流量控制。布隆過濾器是一種比較巧妙的概率型數據結構(probabilistic data structure),通過高效地插入和查詢,告知“某樣東西一定不存在或者可能存在”。簡言之,布隆過濾器就是一個利用有限空間來實現高效過濾的過濾器。
同時,爲了防止節點隔離,TOP 公鏈還對某個字段的節點進行了限制,避免同一個IP段可能造成的攻擊。所謂節點隔離就是一羣來自同一個區域的節點把某個節點圍起來,已到達作惡的目的。
假設有一個黑客要攻擊一個節點,他僞造了一批節點,通過一些手段,把他的節點都放到了某個節點的鄰居表中,一個節點與這個網絡的聯繫靠的是這些鄰居,但是如果這些鄰居都來自一個黑客,且這些節點都是作惡節點,那本質上就是這個節點與這個網絡隔離開來了,該節點獲得的數據可能是被篡改過的。
區塊鏈網絡還有一種攻擊叫異形攻擊。簡單說就是各個不同的公鏈的節點互相污染,滲入到對方的主網當中。這種問題產生的原因就是很多公鏈都複製了以太坊的代碼,當然也包括底層P2P模塊的代碼,那麼只要有一個節點接入了以太坊系的主網,那麼這兩個網絡就會產生節點污染,形成異形攻擊。
爲了防止出現這類問題,TOP公鏈在構建P2P網絡以及設計整個公鏈的過程中,所有代碼都原創,從而避開了與以太坊等知名公鏈“撞車”的隱患。
可以說P2P網絡爲區塊鏈的發展提供了底層的支持,而區塊鏈技術的進一步創新和提升也促進了P2P網絡的進一步提升。
底層公鏈之爭
當然,P2P網絡並不只存在於公鏈中,聯盟鏈和私有鏈也同樣屬於P2P網絡。但是就去中心化這一特點而言,只有公鏈最好地繼承併發揚了P2P網絡的優勢。因此,公鏈纔是真正的區塊鏈的底層基礎設施,開發者可以在公鏈上隨意發揮,而不像聯盟鏈和私有鏈一樣受中心化組織控制。
正因爲公鏈的基礎性作用以及廣闊的發展前景,公鏈市場的競爭也格外激烈,而且正在經歷着更新迭代。
在所有公鏈中,最廣爲人知的要數中本聰設計的比特幣,因爲他確定了區塊鏈基本的運作邏輯。但從嚴格意義上來說,比特幣不能算是公鏈,因爲比特幣鏈上的交易相對單純,也限制了其他應用在區塊鏈上發展自己生態的可能性。
真正確立公鏈概念的是2014年出現的以太坊,它的智能合約設計幾乎讓所有人都可以在以太坊上開發自己的應用。這也讓以太坊成爲到目前爲止名聲最響亮,活躍用戶數也最多的區塊鏈。以太坊雖然降低了開發難度,提高了社區參與度,卻犧牲了效率和拓展性,特別是低效的性能讓區塊鏈技術落地顯得遙遙無期。
繼以太坊之後,各種新生公鏈如雨後春筍般層出不同,Algorand、Conflux、TOP Network,一條高性能、低延時、高拓展性又低成本的公鏈呼之欲出。特別是TOP Network目前已經實現了全狀態分片。分片概念是一個公認的可以提高公鏈性能的解決方案。分片相互之間在某種程度上可以獨立運作,互不影響。所以包括以太坊在內的很多公鏈都在分片技術上發力,以期達到提升公鏈性能的目的。但是到目前爲止,只有TOP公鏈實現了真正的全狀態分片。
2020年,市場將會迎來更多新生公鏈,也會有很多老牌公鏈完成技術上的更新,最終都將加入這場公鏈大戰。儘管目前鹿死誰手,尚難定論,但可以確定的是,誰能擁有絕對的技術優勢,能讓更多應用落地,吸引更多用戶,誰就會笑到最後。

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