开放去中心化互联网的承诺正在受到第一代加密网络比特币、以太坊及其变体的性能、可用性和能源效率问题的挑战。虽然以太坊新版本及其 Layer 2 解决方案的开发旨在解决当前的性能问题，但新一代项目 Cosmos、波卡（Polkadot）和雪崩（Avalanche） 已经发布了具有非凡能力的基础设施。他们的目标是通过异步异构网络模型进行水平扩展，其中特定于应用程序的区块链共存并在需要时相互操作。在跨链经济安全方面，它们有自己的设计选择和权衡，这将产生不同的影响，我们将在本文中一一讨论。他们的目标都是创建一个区块链互联网，以达到网络规模，每天可以容纳数十万（就像今天一样）甚至容纳数百万活跃用户，并实现用户拥有和控制的 Web 3 愿景。本文旨在帮助开发人员、研究人员、企业家、投资者以及任何渴望去中心化未来的人了解加密网络的这种范式转变。

Cosmos、Polkadot、Avalanche 中的链间经济安全拓扑

比特币打开了潘多拉魔盒，随着时间的推移正在成为“数字黄金”，这种看法已经是一种常识。以太坊引入了可编程的互联网货币，并成为加密经济创新的平台。然而，比特币、以太坊及其变体存在阻止大众采用加密网络的关键问题。我们将首先看这些问题，然后用这些点来比较新一代区块链平台。

能源效率：要使开放的去中心化计算机网络正常运行，其独立参与者需要就共享状态达成一致。在这样做的同时，尽管信息不完善或存在恶意行为者，网络仍应保持有效共识容错（拜占庭容错）。允许参与开放网络的共识，同时防止同一实体对多个身份进行操作（女巫攻击）是通过一种称为工作量证明（PoW）的接纳方法来处理的（由 Cynthia Dwork 于 1992 年首次引入，用于打击垃圾邮件）。这种方法要求参与者使用巨大的计算能力，这会使地球变暖，并且一些价值还被转移给电力公司。显然，保护分布式计算网络需要经济成本，新项目使用替代的权益证明（PoS）机制实施验证者准入，即通过锁定代币存款以成为参与者。这笔存款必须足够昂贵，以便充分抑制恶意行为或离线。事实上，类似的规模经济适用于权益证明（PoS）和工作量证明（PoW）：运行验证节点的成本从 OPEX（矿场的运营费用）转移到 CAPEX（资本机会成本）。

交易延迟：比特币、以太坊及其变体采用了中本聪共识，这需要等待创建多个新区块之后以确保交易无法恢复。因此，中本聪共识链具有高可用性，但由于其概率交易最终性保证，交易速度较低，这需要等待链足够长。为了实现更快的交易最终性，许多区块链项目使用经典的实用拜占庭容错 (PBFT) 共识，该共识有其自身的弱点，包括验证者集可能有多大才不会减慢网络速度，以及在正常运行时间或活动性方面才能有利于安全性。

3. ? 计算吞吐量：在分布式计算机网络中每秒可以完成的计算工作量是吞吐量，它定义了网络可以扩展的程度。一个常用的指标“每秒交易数”具有误导性，因为交易可以指简单的转账或复杂的财务计算；它们需要不同数量的计算能力。作为网络参与者的函数，实际吞吐量是网络每秒可以处理的计算工作量。为了实现总的高吞吐量，项目要么采用垂直扩展策略，即要求对节点进行高性能计算并优化节点软件，要么采用水平扩展策略，即通过将网络分成多个部分来进行并行处理。

交易成本：区块链必须找到一种方法来限制其执行，否则运行区块链的节点网络很容易受到拒绝服务攻击（DOS）。为了进行这种限制，比特币允许使用相当有限的脚本语言，以太坊根据智能合约执行的gas计量收取交易费用。问题在于，无论您是在交易中进行简单的转账还是复杂的计算，它们都在同一个网络上处理。结果，当网络流量增加时，即使是简单的操作，交易费用也会增加，因此使用链成为拥有大钱包的人的专属。向矿工支付费用作为优先交易的激励。虽然比特币交易费用将作为发行达到 2100 万上限后的唯一激励措施，但在以太坊中，它们的唯一目的是优先考虑交易。燃烧交易费用是一种在新项目中获得吸引力的机制，最近以太坊也开始燃烧部分费用，因此随着网络活动的增长，所有代币持有者都受益于稀缺性的增加。

去中心化程度：与普遍看法相反，由于矿池中心化，比特币和以太坊实际实现的去中心化程度很低（截至 2021 年 11 月，比特币的 90% 算力由 11 个矿池控制，以太坊的 90% 算力由 16 个矿池控制）。随着中本聪共识中挖矿成本的增加，成功出块变得更加困难，并且运行网络的权力被汇集起来，从而集中在少数聚合矿工身上。新一代区块链通过我们将在下面探讨的各种解决方案来解决这个问题。

公平分配：随着网络的发展，区块链项目如何分配所有权份额（代币）？比特币的代币分发在区块链的安全性、挖矿生态系统和交易所创造了一种环环相扣的相互依存关系。这成为许多项目的模式：随着矿工加入网络以获得代币奖励，网络变得更加去中心化和更加安全，从而吸引了更多人使用它。随着需求的增加，价格上涨，吸引了更多的矿工来保护封闭循环的网络。然而，随着挖矿成本的增加，成功挖出一个区块变得越来越难；因此，运行网络的代币或权力的分配被集中起来，从而集中在几个聚合实体上运行矿机。以太坊采用了不同的策略：他们预先开采代币，取消总供应上限，将部分代币出售给早期投资者和公开销售参与者，将一部分分配给其基金会用于运行赠款和赏金计划，并开始随着时间的推移就像比特币模型一样奖励矿工。很快，以太坊的代币发行集中在少数几个矿池，最大的代币持有者变成了交易所。最终，随着时间的推移，公平分配定义了谁在网络中拥有权力：生产区块的权力（订单、接受或审查交易）、分叉网络的权力、决定协议升级的权力，以及投资和质押应用的权力。

治理：网络协议的更改会对所有现有和未来的用户产生重大影响，无论他们是否意识到。在比特币和以太坊中，改进提案会导致协议升级和参数更改，这些更改由核心专家社区讨论、决定、实施和应用。如果一群矿工有兴趣追求与大多数人不同的方向，他们可以分叉协议并启动一个新网络，痛苦地将大多数网络效应抛在脑后。此外，研发资金分配通常由中央基金会管理，而随着社区围绕资金协调 DAO（去中心化自治组织）聚集，替代方案正在出现。较大的代币持有者或用户群体在治理决策中并没有真正的发言权，因为他们可能对决策主题没有专业知识、兴趣或意识。即使他们这样做了，与大型代币持有者相比，它们也可能会产生一点影响，因为投票通常是代币加权的。随着新项目采用更公平的、更多代币持有者能够参与的链上治理（即二次投票、时间锁定投票、自适应法定人数偏差、投票委托、去中心化身份方案以实现一人一票）和链下信号机制，这种情况正在发生变化。

这些问题不仅限制了去中心化网络的大规模采用，而且促使现有用户继续依赖中心化交易所和托管钱包。非技术人员很难定期使用真正去中心化的应用程序。另一方面，现有用户继续使用以太坊和比特币，因为他们没有意识到这些问题；公司和投资者继续使用它们，因为他们想成为流动性所在；早期进入者或“原始黑帮”捍卫这些网络，因为他们有很大的利益。但另一个世界是可能的。

每日活跃ETH地址丨来源：Etherscan

今天，以太坊平均每天有 50 万活跃用户，而像 Twitter 这样的流行 Web 应用程序有 2 亿日活跃用户（以太坊的 400 倍），Facebook 有近 20 亿日活跃用户（以太坊的 4000 倍）。即使加上Layer 2 和比特币用户，这距离网络规模还有很长的路要走。对于一个开放的去中心化互联网来说，扩展是一个非常关键的挑战，