Aptos、Solana和新公链周期律
2022-10-21 18:05
行业洞察
阅读本文需 17 分钟
下一轮新公链周期,Aptos是否有望接棒Solana?
原文标题:《Aptos、Solana 和新公链周期律》
撰文:王叶,Mint Ventures 研究员


前段时间笔者受巴比特之邀,参与「Web3 Builder,无问西东」活动,被问到了一个问题是:「A16Z,币安和 FTX 这些顶级机构都对 Aptos 等新公链非常看好,会不会让这些公链能够挑战一下以太坊的霸主地位?」, 鉴于对这个话题感兴趣的读者众多,笔者在此对截至到目前为止的思考进行了梳理,形成了以下这篇对 Solana、Aptos 以及新公链的综合评述。笔者将 Aptos 的市场定位,大致为当下 Solana 的市场位置。


为了便于读者理解,本篇文章将区块链共识与通讯技术原理等做了一定的简化描述。


以下内容仅为笔者对新公链若干特定议题的阶段性思考,形式上近似于一篇漫谈。


公链赛道的初步划分


2015 年,以太坊的上线,开创了智能合约公链时代,也让公链成为了整个 Web3 不可或缺的基础设施。


2017 年,ICO 与加密猫(Crypto Kitties)的爆火,几乎使以太坊网络陷入瘫痪。从此所有从业者都意识到,此时的区块链是完全不足以承担更大面积的现实社会交易需求,扩容必然是 WEB3 长期刚需的黄金赛道。


为了方便今天对新公链的讨论,我们暂且搁置已拥有大量应用、大量开发者、超强影响力,但受制于已有的众多利益相关者,不得不缓慢转型的以太坊,而优先观察没有早期影响力与用户积累,但是历史包袱更轻、可以轻松采用全新高性能方案的新公链。Solana 一度是新公链赛道绝对的王者,但如今,Aptos 被众多投资人视为「Solana Killer」。


高性能新公链赛道:Aptos 接棒 Solana


首先,我认为 Aptos 有较大概率能冲击 Solana 的位置。


在以太坊正式落地分片、实现足够高性能前,高性能新公链赛道将表现出一定的周期律。具体来说,一条新公链受益于激进的高速与低费而快速生长,同时因为激进的高速低费选择带来的漏洞而走入负向飞轮。本轮的 Solana 的高性能叙事开始失去光彩,「宕机链」的绰号逐渐取代「以太坊杀手」的称号,资本开始寻找周期律下新的接棒人。


Solana 的崛起与衰落之路——高速与低费


超高 TPS 的故事


Solana 高 TPS 是建立在 10 倍的区块大小、低冗余度及 1/30 的出块时间,还有并行计算后约 10 倍的速度之上的,实现了 ETH 约 3000 倍的理论 TPS。


(1)区块大小


其中,Solana 将区块体积从约 1MB 增加至 10MB,由此带来 10 倍的性能提升。但是增加区块体积并不是非常值得采用的方案,因为区块体积过大,在增加系统处理能力的同时,会造成两个明显弊端:能存储区块链完整交易的全节点大幅减少、大区块在系统中传输时间过长甚至易受攻击(比特币的几个著名分叉 BCH、BSV 等都来源于区块大小的激烈争论,最终比特币坚持了小区块)。


来源:https://vitalik.ca/general/2020/12/28/endnotes.html


虽然 Solana 在通信过程中做了较多改进而规避了一些风险,但是 Solana 的大区块依然增加了全节点的门槛,减少了全节点的数量,对于去中心化程度和网络安全性造成了一定的负面影响。


(2)共识层面的改进–出块时间与低冗余度


中心化的交易处理流程


在 web2.0 的中心化系统中,以支付宝为例,由于后台只有支付宝官方的服务器,交易的处理是非常简单的:


交易信息被发送至支付宝

支付宝直接确认并执行交易

没有人负责验证,因为大多数人默认相信支付宝不愿意作恶。


总计 1 次发送,1 次执行,0 次检验,总时长几乎可以忽略。


去中心化的交易处理流程


但是在公链领域,成为验证者是几乎无门槛的事,我们无法直接相信一个验证者做出了正确的交易处理。因此,我们需要大量验证者,且验证过程也会非常复杂:


以太坊


我们不妨来观察以太坊是如何确认交易的:


(1)交易完成后,相关交易信息经过 6 秒传输至以太坊全网 n 个节点

(2)由一个随机节点处理,将处理好的交易打包,生成区块

(3)区块被发送到全网 n 个节点进行检验。


总体增加了大量传输与检验次数,一个出块流程为 12 秒。


由于单个节点的不可信,区块链时代一定会有多轮博弈机制,让所有节点相互验证,从而维护区块链最终结果的准确性,这增加了时间消耗和冗余计算,也是区块链不可能三角存在的重要原因。


Solana 在传输层面和区块验证层面均大幅提升了速度。Solana 将出块时间从以太坊的 12 秒降低下降至 0.4 秒(最多 0.8 秒),从而实现了约 30 倍的扩容。


Solana


我们来看看 Solana 是如何记账的:


(1)交易传输层面: Solana 会在每个运转周期(Epoch)提前公布每次出块(Slot)的负责人(Leader),也就意味着,所有的交易只需要被传输到 Leader,而无需传遍全网,这降低了传播环节的冗余。


图源:CatcherVC


(2)交易的验证层面:Solana 出块负责人将区块分割,其他验证者只需检验分到自己的部分,而不是整个区块。


Solana 的出块机制下,计算的冗余程度从 n²下降至 logn,从而实现了更高效的运转(以下进行简单的科普)。


我们不妨来回忆一些经典数学题:


(1)如果 n 个人中,任意 2 人都需要互换账本,一共出现了多少次账本互换呢?答案是 n(n-1) 次,或者说 n²级别。


(2)相应的,假设 n 个人中,任意一人都需要和一个已知的「领导」互换账本,账本一共被交换了多少次呢?答案是 2(n-1) 次,或者说 n 级别。


(3)再次假设,如果 n 个人中,已知的「领导」和每个人互换账本的一部分,那么账本总计被交换了多少次呢?显然比 n 级别还要低,我们可以简单理解为 logn 级别。


其中(1)对应以太坊,(3)对应 Solana。


我们可以得到如下图示,Solana 的共识机制下,系统出块所需的冗余计算大大减少,出块速度也明显提升。


图源:推特 @TheAntiApe


在 Solana 诞生之初,这样的设计确实可以让 Solana 实现飞速的运转。但是大家很容易发现这种模式的弊端:接受各种交易、识别有效交易、打包交易、分割区块、要求其他验证者各自验证并回收验证结果等工作,都是领导节点完成的。


领导节点面临着极大的压力,在交易量很大 / 无效交易很多等情况出现时,很容易出现崩溃。而从下图我们很容易看出,领导节点一旦崩溃,整个系统是非常难正常运转的,这就引发了整个区块网络的频频宕机。


图源:推特 @TheAntiApe


此外,提前公布的领导节点被贿赂作恶、被针对性攻击等中心化问题也无法规避,这对整个区块链也有一定负面影响。


2021 年 9 月 Solana 生态爆发后,至今已经发生了多次宕机事故。频繁的宕机事故,限制了 Solana 的发展空间。在下轮牛市,用户需要一条不会频繁宕机(至少暂时没有表现出极高宕机风险)的新公链。


(3)并行计算


在基本的共识机制之外,Solana 也做了智能合约并行处理的改进。


早期以太坊采用了 EVM 作为智能合约运行环境,这种选择的重要特性是串行计算(依次处理交易事务),是相对低效的处理模式。虽然以太坊社区也有将 EVM 升级(为 EWASM)的规划,但是距离落地还很遥远。


而 Solana 采用了 Sealevel 支持智能合约的并行处理,支持了使用英伟达 4096 核 GPU 进行超强的并行计算。这让 Solana 在大多数情况下,都可以表现出超强的运转能力。


图源:Solana 白皮书


但是 Solana 也会面对以下一些特殊情况:


(1)Solana 需要正确的判断交易是可以并行的,而判断错误可能引起故障。


(2)如果 Solana 判断后发现交易是必须串行的,则它串行运转的速度,比以太坊还要慢。


总结下来,4096 核并行计算的特性,让它在可并行处理的程序中拥有超高的效率,但是一旦遇到无法并行处理的交易,他的效率会低于以太坊,甚至可能出现故障而宕机。此外,Solana 低冗余度的特性,也就是通过「领导节点分配任务」的模式,让 Solana 可以轻松获得更高的正常运转效率。但是一旦出现故障,以太坊的高冗余度使它可以迅速恢复,而 Solana 的低冗余度极容易使网络崩溃。总体上,Solana 项目做出了非常多高价值的创新,早期 Solana 可以迅速通过高 TPS 崛起,但后期,它不得不为容易宕机的特性埋单。


这就是区块链版本的「用冗余对抗不确定性」吧。


超低费用的故事


(1)公链的收支与「印钞」


Solana 崛起的另一大依靠是低费用。概括的说,低费用一方面来源于超高的处理能力,另一个方面来源于系统的发币补贴。我们可以详解这种发币补贴模式下的收支。


如果我们思考公链的商业逻辑,它为各种商业项目提供营商环境,同时对所有的用户收税,那么公链会很像一个国家,而公链Token更像是用于交税的法币。


进一步分析,我们按照大多数公链的共同特征,对这个收入与支出进行简化。这些「国家」的税收,是所有用户的手续费,而这些「国家」的财政支出,则是为验证者发放的激励。如果大家去翻阅政府财政报告,大概率会看到这个词:「收支平衡」。


正如国家需要收支平衡一样,公链也需要收支平衡。但如果我们查阅每条公链的收与支,就会发现,绝大多数公链的支出,是超过其收入的:


给验证者的奖励 - 手续费收入=公链的亏损


Bankless 曾经对公链的亏损率做出过如下的统计:


图源:Bankless


在一条公链的收入少于需要给验证者的支出时,这些亏损的额度,往往只能通过「开启印钞机」,发币进行补贴,也就是:


公链的亏损=增发奖励


那么,验证的奖励往往来源于两部分:正常收入与「印钞补贴」:


手续费收入 + 增发奖励=给验证者的奖励


对 Solana 来说,区块链验证者应收 100 元「工资」时,Solana「印钞补贴」给验证者的金额往往高达 98.8 元,实际从用户收费大约只有 1.2 元。当然,这个数据会随时间变化,但是 Solana 距离收支平衡与可持续运转,还有很长的路要走。


(2)「印钞」带来公链的通货膨胀


我们选择了将公链类比为国家,将公链 Token 类比为法币,则对于一条公链来说,货币的总价值与商品的总价值应当是完全对应的。


我们可以简单地进行如下思考:一个国家的商品只有苹果,第一年,国家总计生产了 100 千克苹果,而总计发行了 100 元货币,则苹果的市场价格将为 1 元 / 千克。如果第二年,这个国家发展迅速,有了 200 千克苹果,也增发了 100 元货币,则苹果的价格也可以稳定在 1 元 / 千克。而如果第三年国家发展陷入停滞,仍然只生产了 200 千克苹果,但再次增发了 100 元货币,则苹果的价格,将变成 1.5 元 / 千克,也就是出现了较为严重的通货膨胀。


相应的,对于以较高速度增发「货币」的 Solana「国家」来说,早期由于链上商品总价值的快速增长,增发货币的负面影响将被几乎抵消。


但是,当 Solana 已经遇到了明显发展瓶颈之后,当总货币量与总商品价值开始失调之后,Solana 继续印钞来弥补亏空,或者减少印钞而增加「收税」,本质上都是不利于区块链发展的。这也被一些人称为「新公链的周期律」。


至少在下一轮,市场期待一条重新找到收支平衡,或至少通过早期生态的快速发展,不让用户感觉到收支不平衡的公链。目前看来,Solana 可能被接棒,Aptos 也有望成为那个接棒人。


我们也不妨在此也探讨一下以太坊的商业模式:对于以太坊来说,在 2021 年实现 EIP1559 销毁机制和 2022 年正式合并而降低运营成本后,对应的公式已经变成了:


手续费收入 + 增发 - 销毁=给验证者的支出


如果按照收入 - 支出=利润,那么对于以太坊来说:


利润=销毁 - 增发


其中,合并后增发量由每年 450 万个下降到 18-209 万个,而销毁量则与区块链使用情况决定。不难算出,在以太坊 gas 价格超过 15 时,以太坊大概率是一条超越了盈亏平衡线区块链,若能长期保持,则能实现长期的发展和生存。


(3)收支视角下的一些分析案例


收支或许是大家常常忽略的话题,但是即使在全新 web3 世界中,商业的最基本逻辑也依然离不开收入与支出。


2022 年 6 月,Starkware 上 Immutable X(IMX)项目增加收费,dydx 出走自建链等,其实也暗示了收支对公链格局的一些影响。我们可以在这里按照收支的视角,对两个项目进行一定的分析。


IMX


对于 Immutable X 来说,我们不妨将其收入与支出进行基本的拆解:


作为一个 zkrollup,2022 年 6 月前,Immutable X 宣称完全 0 gas,因此主要的业务收入基本为 0。


而作为基于 starkware 开发的 zkrollup,它需要将交易记录打包至以太坊主链进行验证和存储以保证安全性,并向以太坊支付相应费用,主要支出为以太坊的 gas fee。此外,IMX 也需要向 starkware 交使用费等。


这样的收支显然不平衡,于是 2022 年 6 月,IMX 开始加收 2% 的交易费,以维持系统收支的平衡。


DYDX 与短期应用链风潮


接下来,我们可以站在 DYDX 的视角观察它的收支与选择:


对于 Starkware 上的 DYDX 来说,其如果选择以太坊 layer2,则其收入=交易手续费,支出=给 Starkex 的付费 + 给以太坊系统的 gas fee+ 做链上应用的成本。


对于去 Cosmos 自建链的 DYDX 来说,其收入=交易手续费 + 自建链 gas fee,支出=做链成本。


也就是说,DYDX 如果选择去 Cosmos 自建链,则其将省下给以太坊的付费,增加做链成本和 gas fee 捕获,当然也会损失一定以太坊生态的流量。在当前以太坊的比较高的区块租金和 Cosmos 低建链成本的前提下,DYDX 切换到 Cosmos 自建链是一种顺理成章的选择。


当然,在以太坊分片落地,变得更低费高效时,应用(链)视角下,自建链将不再是足够经济学理性的选择,原先 DYDX 等项目的应用链叙事,也就会到达一定的转折点。


那么按照高 TPS 和低费用的逻辑与周期律,新公链赛道中 Solana 的发展明显遇到了瓶颈,新公链龙头的接棒人将会出现。这个接棒人,从资本追捧、技术的重新取舍和 Move 语言叙事可以初步看出,有可能会是 Aptos。


Aptos 有望接棒新公链


目前看来,Aptos 与 Solana 的投资方高度重合,Solana 的部分高管以及链上项目方也都有转投 Aptos 的趋势,这对于 Aptos 接棒 Solana 是较大的机遇。此外,高性能的重新取舍、Move 语言的新故事,也都让 Aptos 有了较为强大的竞争力。当然 Aptos 是否可以接棒以及接棒后的实际发展情况,可能要考验项目团队的能力了。


上线首日,Aptos 团队在 Token 分配、社区管理等方面均引发一定争议,也让笔者对项目团队的能力不敢过于乐观。


高性能的故事


(1)Diem-BFT V4 共识机制


这种共识机制的核心创新之处大致如下:


首先,系统每次把一大批交易记录压缩成一个「摘要」(图中的「PoAv」)。


其次,区块中只包含「摘要」而不是全部交易记录。


这样一来,同样大小的区块,包含了更多交易记录,也就实现了较高的扩容水平。当然,这种压缩也会存在若干潜在风险,例如不同批次的交易记录需要分割得不重不漏,否则会出现交易处理故障。


图源:Huobi Research


由于 Aptos 当前公布的 Tokenomics 较为模糊,我们暂时不深入研究其经济模型的持续性问题。


(2)并行计算


Aptos 采用了乐观假设,即默认交易没有关联性后将其并行处理。如果交易之间的相关度很低、可以并行处理,Aptos 将因为并行计算大幅加速。但如果交易关联度很高,则 Aptos 将获得略低于 ETH 的处理速度,但后果相对没有特别严重。


当然,Aptos 最终选择了 16 线程并行处理,对于节点硬件的要求也是较高的,符合要求的节点数量也会有所减少(从 Aptos 当前的节点筛选中也可以看出一些信号),这也会牺牲去中心化程度与安全性。


应该说,从纯技术角度看并行计算,Aptos 更多是又一次的权衡取舍而非完全的创新,笔者对于乐观假设等方案持保留态度。


Move 语言的故事


Move 语言是 Aptos 的主要叙事之一,也确实拥有较强的影响力。


Move 是一种静态的编程语言,强调了安全性。例如,Move 不支持动态调用(Dynamic Dispatch),也就是所有的代码必须在正式运转前,具备让人完全一眼看懂各种运转关系的能力,这是更注重安全性的方案,在金融领域中具有独特价值。Solidity 则支持了动态调用,更强调灵活性。


总体来说,Move 语言在很多区块链场景中都值得采用。但 Solidity 具备的灵活性等自身优势与过往积累,也足以维持相当数量的用户。


图源:Buidler DAO


新公链与以太坊的对决


笔者对 Aptos 冲击以太坊持悲观态度,虽然 Aptos 与以太坊在区块链性能层面各有取舍,但在多链未来的角度中,当下以太坊与 Aptos 很难称为同一维度的竞争对手:


以太坊已经构建起了安全且规模宏大的多链体系(包括 Optimism、Arbritrum、Starkware、Zksync 等若干 Rollup),且部分 Rollup 已经有了接近新公链龙头的发展水平,而 Aptos 暂时仍属于流动性割裂的单链。安全的多链体系将是以太坊隐形的护城河。


多链未来


首先,由于区块链天生存在不可能三角,而区块链上的赛道逐渐增多(Defi、Gamefi、NFT…)等,一条区块链很难满足多种用户需求,所以未来一定会是多链的。


跨链的风险性


2021 年,高性能新公链、各赛道专用链飞速发展,但与此同时,用户也注意到了极为明显的问题,就是跨链风险与流动性割裂。如果一个用户在 Aptos 上购买和使用域名,在 Solana 链上玩 Stepn,在 Flow 链买最新的 NFT…用户可能需要经常在不同区块链之间划转资产,但目前为止,暂时没有出现安全的跨链交互手段。「跨链桥」这种应用,因为多次出现被盗新闻,已经被业界称为「黑客的提款机」。


众所周知,单个区块链受到共识机制的约束,是安全的。但两条区块链交互时,没有一个共识机制来约束,因此跨链桥类项目存在无法消除的安全风险。


因而笔者对于多链时代的预测,是安全的多链体系,而不是流动性割裂的若干单链。


多链体系的安全性


在多链时代,以太坊做为共享安全层,各具特色的 Rollup 满足不同的用户需求,其实是非常安全的多链体系。


设想一下,用户可以存入资产去 IMX 玩 Illuvium 游戏,也可以通过以太坊主链,将资产转移至 Arbitrum 参加奥德赛做任务,这些资产转移过程(Cross-Rollup),都是由以太坊主链保证安全性,规避了绝大多数跨链中存在的问题。


以太坊的强大多链体系


以太坊的多链生态已经有了强大的竞争力,以太坊上的两大 OP Rollup:Optimism 和 Arbiturm 的 TVL 都冲进了前 8。而在明年的以太坊上海升级中,预计以太坊上各种 Rollup 项目与以太坊交互的成本将大幅降低,这将促使各种 Rollup 发展再次出现飞跃,进而使以太坊为共享安全层的多链体系拥有极为稳固的行业地位。


图源:Defillama


此外,以太坊 Rollup 中的 ZK Rollup 也在快速发展,且 ZK Rollup 长期来看,在安全性、交易速度、交易费用等多个维度均相比 OP Rollup 有更高的上限。随着 Zksync 本月上线主网,Polygon zkevm 与 Scroll 的发展,在不远的将来,ZK Rollup 的生态也将有望达到新公链龙头的水平,Aptos 等流动性割裂的单链,即便有多链发展规划,冲击强大的以太坊多链体系,也是有极大难度的。


原文链接
公链
精选观点
snapp_ye.bit: 在新公链的周期率里,Aptos具备了冲到Solana位置的条件,后期就是看项目方的运营能力是否能让条件变成现实。ETH killer的机会日渐渺茫,毕竟,以太坊家的layer2们,已经快速接近了一线公链的水准。 (来源:Twitter)
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