Web 3 系列 | 如何从组织形态和技术演进上实现跨越？

区块链是 Web 3 时代的重要应用之一，加密谷长期关注这一主题，此前篇目请见：《Web 3.0：下一代互联网的转型即将到来》《Web 3 系列 | 互联网 3.0 的愿景和实现途径》 Web 1 是早期的互联网形态。彼时，internet 是一个只读的静态 HTML 页面目录，用户之间的交互十分有限。Web 2 始于 2004 年左右，它由社交媒体、博客和在线社区组成，允许终端用户进行实时地交互协作。 与 Web 1 和 Web 2 相比，Web 3 更难定义。在很大程度上，这是因为 Web 3 仍然处于起步阶段。以太坊是 Web 3 时代领先的区块链网络，于 2015 年才推出。时至今日，许多致力于改善 Web 3 终端用户体验的实用技术仍在研发当中。 尽管如此，关于 Web 3 的一些关键属性已经达成了共识，业界通常认为这是一个新的互联网时代的开启。Web3 的目标是在无中介的读写网络中提供更以用户为中心的体验。技术使得个人在默认情况下可以控制数据隐私和数据所有权。Web3 还引入了去中心化的互联网，其中，过去致力于“寻租”的第三方对用户交互和价值转移的控制在逐步减少。本质上，Web3 技术为 P2P 通信、支付等服务和市场提供了基础。区块链技术和数字资产在塑造当前 Web 3 的发展和去中心化的运动中扮演着重要角色。 自从 BTC 在 2009 年推出了世界上第一个区块链以来，区块链技术在几个关键领域都有所发展。到 2019 年年中，以太坊的发展已经取得了丰硕的成果——开发人员的数量最多时达到 25 万至 35 万人；去中心化的应用程序最多，超过 2,200 个，每月活跃用户约为 14 万人。以上数据都被视为截至目前区块链生态系统发展的最佳展示。 尽管取得了这样的成功，Web 3 应用程序的采用仍然远远落后于 Web 2。对于以太坊和其他区块链社区来说，Web 3 要成为全球互联网的标准或目标，仍然任重而道远。 对于以太坊区块链生态系统来说，2019 年最突出的技术挑战是什么？可以实施哪些解决方案来推动用户采用？以下是需要考虑的三个主要方面。

增加可扩展性

• 挑战

可扩展性匮乏是以太坊区块链当前面临的最大困境之一。无论何时，当以太坊区块链接收到更多的流量，相关的成本 (gas fees) 和完成交易的时间都会大幅增加，这最终阻碍了主流人群的采用。截至 2019 年 8 月，以太坊主网每秒只能处理 15 到 25 笔交易。当然，有一些区块链网络可以处理更多的交易，但这往往是有代价的 (比如，牺牲去中心化或安全性)。目前使用的大多数区块链仍然无法达到 Web 2 或者法币数据库技术提供的可扩展性水平。例如，Visa 一直能达到 1,700 个 tps，并声称能够处理多达 56,000 个 tps。以太坊的近期目标是达到至少 10 万个 tps。

• 解决方案

尽管以太坊已经致力于推动可扩展性解决方案，但是其中的大多数要么还在研发，要么还在测试网阶段。 Layer 2 的扩展使得线下交易成为可能。总而言之，这既保留了区块链的原生优势 (安全性、不变性、去中心化)，同时也降低了成本 (缓慢的确认时间、波动性 /gas 成本等)。子链和状态通道是近年来以太坊社区开发实施的两个最令人瞩目的 Layer 2 扩展解决方案。
Plasma 开发者之间的竞争会促成 Layer2 的创新吗 ? 分片是另一种可扩展性解决方案，它是一种数据库分区，将较大的数据库分割为更小、更快、更容易管理的部分，这被称为“数据切分”。 在 Web 2 时代，分片非常简单。例如，根据用户的地理位置，将与不同客户相关的信息放在不同的服务器上。 然而，在区块链中实现分片要复杂得多。传统的区块链要求所有节点承载给定链的所有历史交易数据。这使区块链速度变慢，但也使交易更安全，并解决了“双花”的问题。分片则允许节点仅使用区块链的一部分交易数据历史记录来安全地处理交易，从而加快了交易速度。分片链预计在 2020 年可用于以太坊主网，其中包括 Serenity (即以太坊 2.0) 的第 1 阶段。然而，在第 1 阶段的初始版本中，分片链不一定能作为即时的可扩展性解决方案。 在以太坊之外，有一些项目已经实现了分片。Zilliqa 在 2019 年 1 月启动主网，成为首个采用可操作分片区块链的项目。目前，Zilliqa 区块链每秒可以处理 2,828 笔交易。
上图是 Serenity (以太坊 2.0) 在引入分片后的图示 在 PoW 机制中，大约 90% 到 95% 的算力用于生成哈希值 (随机数)。一旦生成随机数，它们就没有其他用途了。从计算的角度来看，这不仅造成了资源的浪费，还导致了其他问题，比如对无法成功开采的挖矿者来说，交易验证成本将会更高，以及，能源密集型硬件开采设备造成的环境污染。 以太坊 2.0 核心基础设施信标链（beacon chain）正对分片状态进行重大调整，使 DApp 开发者可选择调用模仿以太坊 1.0 执行环境的信标链合约，在熟悉的开发环境进行 2.0 开发。该调整的基本思路是：作为基础层概念的合约及 ETH 仅存在于信标链上，而分片则可继续保持自有的执行与状态。信标链由以太坊创始人 Vitalik Buterin 提出，由分片开发团队 Prysmatic Labs 进行开发。2019 年 5 月，PrysmaticLabs 宣布信标链测试网正式上线，可以进行公开访问，并提供了一个公开的共识节点社区。 信标链预计将于 2019 年底正式推出，这标志着以太坊主网的交易验证方式将从 PoW 转为 PoS。 目前，几个主要的区块链项目 (EOS、Tezos、Tron、Lisk 等) 已经实现了 PoS。与 PoW 区块链相比，PoS 区块链每秒可处理的平均交易数量更多。以太坊切换到 PoS，可以为区块链和在其上运行的 Web 3 应用程序提供更好的可扩展性。以太坊的 PoS 解决方案 Casper CBC 的研究自 2014 年起由 Vlad Zamfir 领导。PoS (阶段 0) 和分片 (阶段 1) 是 Serenity 路线图中不可或缺的组成部分。

解决数据隐私问题

• 挑战

Web 2 时代具有一些典型特征：中心化服务器容易遭受大规模的黑客攻击，商业模式过度依赖于广告——这需要出售敏感的用户数据，数据隐私成为顽疾（GDPR 之类的规则就基于此）。在以上层面，Web 3 已经显示出了其卓越优势。 当然，新的挑战也随之浮出水面。由于存储在公共区块链上的数据可以在区块浏览器上公开查看，因此数据很难像 Web 2 时代那样，被一个中心化的实体所商品化。此外，只要知道特定对象的公共地址，就可以很容易地实时查看其交易历史和总资产价值，这导致了新的隐私问题。而在传统金融业中，上述情况是绝不可能出现的。 是的，公共区块链能够支持隐私交易，同时还能保持合规性。然而，对于大多数公链来说，隐私交易并不是默认标准。在以太坊区块链上，隐私交易的 gasfee 通常比公共交易要高得多。

• 解决方案

AZTEC 协议是一个为金融机构提供隐私以太坊交易的项目。该项目的零知识隐私协议已经在以太坊主网上线。它背后的逻辑是，在允许交易验证的同时，通过同态加密（homomorphic encryption）和范围证明（range proofs）技术对“值”进行加密。其中，同态加密对已加密的数字进行算术检查，范围证明则确保负数 (在有限域内是大的正数) 不能破坏“双花”校验机制。 与 AZTEC 的标准交易成本需要 80 万至 90 万 gas。尽管这仍然属于合理的交易费用区间，但随着以太坊区块链未来的更新，这类隐私交易将会变得更便宜。如果实施 EIP 1108，那么由 AZTEC 提供的隐私交易 gas 成本可能降至 30 万或更低。 除了 AZTEC，以太坊上还有其他的隐私交易解决方案。比如 Zether，它是由斯坦福大学的研究人员开发的一种完全去中心化的保密支付机制。此外还有安永 (Ernst & Young) 开发的 EY Ops 链公共版等。
AZTEC 协议使用同态加密和范围证明来支持以太坊上的隐私交易

改善 UI / UX

• 挑战

Web 2 有其自身优势，比如，图形界面的大量使用使其更具交互性，极大地改善了用户体验。在这一点上，至少对于普通用户来说，Web 3 的界面通常不像 Web 2 那样易于访问。 对于那些习惯于使用简单的 Web 2 密码的人来说，使用私钥来访问存储在数字钱包中的资金，是一个新的学习曲线。此外，如果资金被盗或密钥丢失，基本上没有什么有效的恢复方法。即使对于那些熟悉区块链技术的人来说，输入错误的十六进制编码造成资金损失也很常见。 移动端的体验如何与浏览器提供的体验保持一致，这个问题也有待解决。当然，客观的来说，与可扩展性和数据隐私问题相比，UI/UX 方面的问题要多得多。 此外，判断 Web 3 应用程序是否易于使用的标准是相当主观的，纯碎基于每个用户的意见。这使得确定被主流采用所需要的“未知因素”变得更加困难。

• 解决方案

目前已经有几种有效的技术可以解决 Web 3 的 UI/UX 方面的问题。例如，MetaMask 简化了存储资金的过程，在保证安全的基础上，提高了可访问性 (dApps 连接到 MetaMask)。用户可读的钱包地址现在可以通过 Ethereum Name Service (ENS) 实现。这不仅使人们更容易记住自己的钱包地址，还降低了把资金发送到错误地址的可能性。 总的来说，通过对 UI/UX 的不断改进，Web 3 应用程序将会变得更加容易访问。
2018 年 11 月，MetaMask 的谷歌 Chrome 浏览器扩展用户超过 130 万 下一步是什么 ?
区块链技术已经有许多实际用例，“Web 3”一词也不再是空中楼阁。但距离实现其宏大愿景尚需时日。幸运的是，我们已经看到了正在发生的改变。

Delton Rhodes 作者 **DUANNI YI 翻译**

Sonny Sun 编辑

   Roy   **排版**

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