2022年度回顾 | 技术篇：突破公链不可能三角的努力 _区块链

2022年接近尾声，驻足回看行业这一年的跌宕起伏，无论是技术的突破，应用的创新，还是生态的兴衰，皆成为了行业发展的历史注脚。如往年一样，万向区块链于年末推出重磅年度回顾系列文章：《公链技术篇》、《应用篇》和《监管篇》，以期记录当前行业发展的缩影。
下文为年度回顾系列——《公链技术篇》。
作者：万向区块链首席经济学家办公室崔晨，审核：万向区块链首席经济学家邹传伟。
公链的不可能三角问题一直是制约公链技术发展的阻碍，进而影响到链上应用的性能。一直以来，公链的发展目标都集中在如何突破不可能三角的问题上，或者在不可能三角中找到最佳平衡。公链的创新体现在以太坊更新的路线图、EVM兼容公链和模块化公链、和Aptos为代表的高性能公链等。下文将针对不可能三角和交易流程角度，解读不同不可能三角解决方案的区别。
对不可能三角的理解
不可能三角的概念
公链最基本的功能是在链上记录信息且维护信息安全，即在开放的网络中（无信任）防止信息被篡改（回滚），依赖的是密码学、共识机制、分布式网络等底层组件。密码学包括公私钥密码学和哈希函数等，保证验证签名的正确性和链式结构规则。
以太坊创始人在2017年的一篇博客文章中提出：在可扩展性、安全性和去中心化这3个特征中，区块链系统最多同时具备两个。在讨论不可能三角对公链影响以及公链在不可能三角上的突破时，我们需要理解这三者的定义和对系统的影响。
可扩展性衡量公链支持交易速度和规模的能力，体现在交易从提出到被确认的时间。交易处理速度慢的公链难以实现很多应用功能，例如即时支付，这会限制应用的范围并影响用户体验。
安全性衡量系统抵御攻击的能力，代表系统在面对故障时的可靠性，主要体现在容错性和修改共识的难度。系统容错性低会让系统易于攻击，修改共识会改变已确认的交易，相当于篡改过去的交易记录。
去中心化衡量公链节点的分散程度，由于公链不是通过可信第三方建立的，只能由分布式的点对点网络维持网络系统运营，在此基础上，公链节点的分散性提供了系统的信任基础。结合密码学和共识机制，公链才能发挥正常的功能。去中心化同时代表了用户参与交易验证的权力，也体现出用户在公链系统中的话语权。
去中心化体现为两个层次：第一以节点数量衡量，节点的准入门槛越低，数量越多，分散程度越高；第二以实际控制者衡量，如果公链中存在例如矿池类的角色，实际上一个角色控制多个节点，会给系统带来中心化的交易审查等问题。
总的来说，公链不可能三角所衡量的指标和具体含义如下表所示。
表1：不可能三角衡量的指标和具体含义
从交易流程角度理解不可能三角及优化
区块链上的交易流程可以简化成以下四步：
①使用者签署交易并广播给节点，添加到未确认交易池；
②共识节点验证和执行交易，并将这些交易打包成区块；
③区块广播给网络中的其他节点；
④其他节点验证区块，并储存添加到区块链后。
这几步骤从不同角度影响公链的三种指标。
1、可扩展性
可扩展性会受到第②③④步的影响。在第②步中，交易的验证、执行和共识速度会影响到可扩展性。区块链的账户模型、虚拟机和共识机制等因素都会影响完成第②步的速度。以更改共识为例，如果以减少共识节点的方式缩短共识时间，就会影响系统的去中心化程度。
在第③步中，如果节点数量多，那么在各节点中同步的速度也会变慢。以扩大区块容量的思路提高可扩展性时，很难在原计划的时间内将区块广播给所有节点。在没有网络完全同步的情况下，在不同的区块后共识处理交易，会导致分叉出现，进而影响网络的安全性。而如果通过减少节点数量加快同步速度的话，会影响系统的去中心化。