Zilliqa深度调研（一）

拓展性是如今区块链面临的首要问题。这是一个技术上极具挑战性的问题，这个问题阻碍区块链技术在现实世界里的大规模采纳，没有一个人有轻松的解决方案。而如今这个问题也许有了解决方案：

感谢Zilliqa。第一个使用分片方案(Sharding)的公链平台。

Zilliqa通过交易分片(transaction sharding)来解决拓展性问题。相比较状态分片(State Sharding),交易分片是一种相对受限制的分片方案，但它仍然是一种能够运转的分片方案。坦白的讲，我们非常紧迫地需要这样的解决方案。

通常的拓展性解决方案

链下拓展：使用外部服务去解决交易的庞大体积(侧链，平行链，中心化服务),同时在区块链上清算最终交易。

链上拓展：增加区块链本身的吞吐量(throughput)。

以下是计划用来解决以太坊速度瓶颈的一系列拓展性方案：

增加气体限制(Gas Limit Increase)

平行处理交易(Parallel Process Transactions)

权益证明(Proof of Stake)

状态通道(Payment Channel)

Plasma

分片(Sharding)

大多数以太坊的拥护者深信以太坊会成为控制整个Dapps生态系统的区块链平台,并且把Proof of Stake和Plasma当作解决拓展性问题的方案。如果以太坊的路线图完成了它所称诺的愿景，那么这是有可能实现的。但事实是我们离可行的解决方案还有数年之久。

拓展性现有状态概览

这是由Fred Ehrsam(Coinbase联合创始人)撰写的文章《扩展性现有状态》中的一张概览拓展性方案的图片。如果把这些不同的方案结合在一起，可能会解决扩展性问题。但是如果你看一下实际的进展，我们还需要2-3年时间。

进入Zilliqa

有很多能够解决拓展性问题的有形解决方案并以此把区块链技术带入主流。其中修复拓展性的最有前景的两个方案是Plasma和Sharding。前者是链下方案，后者是链上方案。如果你看了上文图片，你会明白这些方案能够带来100倍于现有的交易速率。有很多关于以太坊采取某些分片形式的讨论。但是即便站在开发的最高级别，以太坊还需要数年的时间把Plasma和Sharding从理论带进现实。

完全的状态分片(full state sharding )并不是简单的从测试网络迁移至主网的问题，而是它目前在代码层面(code level)就无法实现。所以区块链技术离实现真正的拓展性还有数年之远。

看一下Zilliqa，一个全新的区块链平台通过实施分片技术试图解决拓展性问题。Zilliqa出自新加坡国立大学的一个基于技术白皮书的研发项目。对白皮书的进一步调研与实验演化成了Zilliqa项目。用通俗的术语解释，更多的节点加入网络，网络运转的速度就越快。在众多随着节点数量增加网络运转速度减慢的区块链里，Zilliqa是一个特别的方案。Zilliqa的速度更快。不像一些仅仅只有空头承诺的项目，Zilllqa已经成功实施了分片并且有了测试网络。在最近的测试网络实验中，Zilliqa在网络中达到了3600个节点每秒2500笔交易的处理速度。

Zilliqa背后的团队是区块链领域里最顶尖和专业的人才，推动着拓展性技术更远更快的发展。Zilliqa出自资金充足的新加坡国立大学项目，在Zilliqa的ICO之前，已经有了一个完全运转的区块链平台。

Zilliqa的CEO是Xinshu Dong，他在区块链拓展性和安全性的领域有着丰富的工作经验。在Anquan，一个专注于金融和电子商务应用的私有拓展性区块链公司担任了核心工程师的职位。其他著名的团队成员包括：作为Zilliqa委员会的Loi Luu，KyberNetwork的创始人; Prateek Saxena，首席科学家委员会成员，他是Loi Luu的导师。Saxena专注于区块链和计算机安全领域。

Zilliqa如何运转

Zilliqa带来的突破性的技术是其他区块链项目没有达到的分片技术。其他项目承诺在未来几年完成分片。Zilliqa已经做到。

分片的概念源自于分布式数据库，但是在Zilliqa之前从未把分片技术引入公有区块链中。分片的思想是把网络中的节点分成一个更小的集合或更小的委员会(被称作碎片)，以此来平行的处理交易。每一个Shard碎片有它自己的迷你区块并且和其他碎片并行处理交易直至最终结果浮现。

但是，不是已经有很多更快的区块链/账本项目了吗

是的，已经有一些区块链项目声称自己高并发(HIgh TPS):

Neo，声称1000TPS

EOS，声称1000TPS

IOTA，声称数以千计TPS

尽管这些项目声称拥有高并发，但是当你深入它们网络真实的运转时，你会发现为了达到这些速度，有一些很重要的因素被妥协了。

Zilliqa VS 高速非分片区块链项目

Zilliqa VS NEO

NEO声称更快的交易速度(1000TPS+)，但这仅仅是因为在整个NEO网络运行了几个少量节点。在公有链中，更少的节点总是意味着更快的速度，因为每笔交易需要处理的数据更少(更少的节点=更少发送的数据=更快的速度)。NEO，在理论上是公有网络，实际上却是一个私有网络，并不像以太坊和比特币那样的公开。在由NEO团队运行和控制的少量节点下，NEO是完全中心化的。如今仅仅有7个节点并且完全由NEO开发团队控制。

Zilliqa VS EOS

EOS和NEO是相同的原理：少量节点被开发团队控制只允许信任机构运行节点。当你选择少量节点运行并且假设这些节点是友好的不会作恶，那其实是非常容易提供一个高效快速的区块链的。但是如果节点富有敌意有作恶倾向，那么你就不能在一个公链上这么做。

因此EOS提供了比以太坊更快的速度但是以牺牲去中心化为代价。一个精心策划的攻击能够使网络瘫痪。

IOTA

IOTA通过DAG共识(区块链的一种替代共识算法)允许高速交易。这个算法不受制于单个区块的交易瓶颈。这便允许了快速的交易速度。但是DAG共识算法有一些安全隐患。DAG是一项有前景的技术，但仍然在很早的阶段。区块链至今是更安全更为人所知的方案。

为何Zilliqa会脱颖而出

1 .分片。即刻。而不是三年内

Zilliqa的分片技术现在就可以运转。至今，Zilliqa已经发布了测试网络进行了一系列的测试。主网在Q3发布。一旦主网声称，Zilliqa区块链将对公众开放，实际应用将被发展，充分利用智能合约层。

2.线性扩展性(Linear Scaling)

Ziliiqa拥有线性扩展性的特点：随着节点数量的增加网络变得更快。和那些随着网络体积增加速度变慢的区块链网络相比，Zilliqa利用了线性拓展性的方法，网络的并发负载量随着加入网络的节点数的增加而增加。这意味着随着更多的矿工加入网络，Zilliqa越高速。

在区块被验证成为区块链一部分之前，网络的节点越多，区块需要遍历的数据就越多。这导致了随着网络体积的增加，交易速度会变得缓慢。因为新创造的区块的数据必须被广播至更多的节点。

然而Zilliqa通过先进的分片技术避免了这个问题，通过平行化数据流(数据能够平行遍历通过分片)。以下是Zilliqa在测试网络随着节点数量增加，交易速度的提升

3.高度安全的网络

Zilliqa使用了独特的共识算法：实际拜占庭容错(Pratical Byzantine Tolerance)。PBFT是一种非常安全的共识机制，它有着一部分节点是怀有敌意的假设。因此，每个节点必须独立的验证所有交易并且结果在所有节点中分享，随着共识在大部分节点中完成。

4.独特的工作量证明机制

Zilliqa使用工作量证明机制(Proof of Work)来维护网络。然而，这是一种大幅度修改版本的工作量证明机制。在比特币和以太坊中，矿工使用工作量证明机制建立身份。PBFT中，却是用来建立共识。

通常来说，POW是能源耗费的因为所有的矿工要去竞争，通过解决非常复杂的数学问题，第一个解答出来问题的获得奖励。这种机制保障了网络的安全但是非常浪费能源。

5.更低的交易费用

Zilliqa独特的POW+PBFT算法允许更低的交易费用去和ETH和NEO这些平台去竞争。随着比特币和以太坊的交易费用大量增长，低廉的交易费用对应用和用户来说显得尤其重要

6.矿工获得更高利润

Zilliqa的PBFT和POS混合机制能够给矿工带来更高的利润，激励更多的节点加入网络。更高的利润率意味着更多的节点加入网络，意味着更高的拓展性和并发性，意味着更加的安全。

7.智能合约层面

Zilliqa包含智能合约层面(目前正在构建Q2发布)。智能合约层将使用Scilla语言，一种类似Solidary的语言。Scilla语言让开发者更加容易开发并且把应用从以太迁移至Zilliqa。智能合约是非图灵完备的(Non-Turing Complete)。非图灵完备有优点也有缺点。优点是用非图灵完备语言写的智能合约相比于图灵完备语言更安全更稳定。

这意味你你能避免像以太坊Solidity这样图灵完备的语言可能导致的漏洞，比如最近Parity高达200MillionUSD的漏洞。非图灵完备语言对于某些类型的应用来说也会更高效。缺点是非图灵完备语言缺乏灵活性在某些情况下受制。

8.交易的终结性

不像以太坊，Zilliqa已经证明了交易的终结性，因为PBFT共识机制。交易终结性的一大优点是无需等待确认时间。这减少了双花的风险并提供显著的速度提升。这两个特性在Sharding中充分发挥。

9.交易隐私性

Zilliqa在未来会加上交易的隐私特性，提供像Monero一样的特性。Privacy是18年的一大主题。增加隐私性至Zilliqa是一条很长的道路。

10.跨链

Zilliqa承诺在将来寻求交互性层面(Interoperability)，允许Zilliqa进行跨链交流(使用API和其他区块链交流)。如果完成了交互性，这将允许Zilliqa的高速区块链通过跨链转移整合进更强大的区块链生态系统。Zilliqa将和Polkdot，AION，ICON，WANCHAIN和AELF等项目合作来寻求建立区块链之间交流的桥梁。