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深度拆解 Avalanche:从共识、平台、子网到生态进展

钻石手DiamondHands钻石手DiamondHands2022/03/26 06:31
作者:钻石手DiamondHands

一文了解 Avalanche 的 X 链、P 链、C链、Primary Network、验证者、子网与区块链的关系。

令人惊讶的是,虽然 Avalanche 核心的操作机制非常简单,但这些协议却带来了非常理想化的系统结果,使它们适合大规模部署。

——Avalanche 平台白皮书


公链之战仍在继续,最近创造 ATH 的 Luna,创始人 Do Kwon 的对赌协议,都让 Terra 大放异彩。


Cosmos 在不佳的市场环境下,仍然非常坚挺,同时靠着大量的空投预期也收获了不少关注。


而作为 T1 级别的公链 Avalanche,最近好像有些失声。


虽然子网(subnet)也有不少人在讨论,但好像市场对于 subnet 的潜力或 Avalanche 本身的愿景并没有太明确的了解。


最近 Avalanche 发布的 2。9 亿美金 Multiverse 激励计划,其中也有一些部分被「市场」忽视。作为长期关注 Avalanche 的韭菜一枚,我们认为这些被忽略的细节却恰好能证明 Avalanche 的坚定愿景与发展潜力。


本期内容将从原理出发为大家分享什么是 Avalanche,子网是什么,雪崩最近的一些市场动作和值得关注的几个项目,仅代表个人观点,非投资建议,欢迎大家在文末加入雪崩社群与我们一起交流。


本期内容将不会涉及通证模型,锁仓情况等,此部分内容来自 GalaxyDigital 的文章:Galaxy Digital Research 剖析 AVALANCHE 已经讲的非常清晰,建议也配合此篇内容一起服用,效果更佳。



什么是 Avalanche:Snowball+DAG,Avalanche 是一个开放平台


Avalanche 给自己的定义是:一个适合部署 Dapp 和企业级区块链的开放平台。


也因为 Avalanche 适合很多的区块链部署,所以当你去对比 L1 的公链时,其实从长期来看,把他和 Polkadot 和 Cosmos 这类多链并行的项目进行比较更合适。


当然从本身的公链性能上来讲,Avalanche 的交易速度和去中心化程度也是相对较优的。即使在节点倍增的情况下,链上的交易速度和安全性依然不会受到什么影响。相比于 COSMOS,除了后文会介绍到的雪崩对传统金融上链的努力外,因为每一条 subnet 的创立都需要质押 2,000 AVAX,因此 Avalanche 原生通证的价值捕获也更高。



Avalanche 与其他公链的核心区别在于共识协议,我们也将由此展开。


Avalanche 的共识演进


Slush->Snowflake->Snowball->Avalanche,从简单重复采样到完备共识。


共识是指:一系列独立的投票者(即:验证者)对一个决策达成一致的过程。


过去的共识协议分主要为两类:


经典共识协议(Classical Consensus Protocols)和中本聪共识协议(Nakamoto Consensus)。但两者分别在规模化、交易速度等方面做出了妥协,也就有了后面我们经常聊到的区块链不可能三角。


即:去中心化、高性能和高安全性不可能同时满足。


而 Avalanche 的共识机制则宣称能打破区块链不可能三角的限制,以下是官方给出的不同共识机制对比。



Avalanche 的共识形成主要分为四个阶段,Slush、Snowflake、Snowball 以及最后 Snowball+DAG 结合形成的 Avalanche 共识协议。


在具体分享共识演进过程之前,了解雪崩的朋友可能听过一个词叫做:亚稳态(metastability)。


亚稳态是指:触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。这也正和 Avalanche 不断的二次采样(subsample)有关系,我们从 Slush 开始。


阶段一:Slush:引入亚稳态,进行简单重复采样


这是 Avalanche 得以演进的根基。Slush 的灵感来源于流言协议 Gossip Protocol(或称为:流行病协议 Epidemic Protocol),Bitcoin 就是用的流言协议来广播交易和区块信息的。


为流言协议做一个形象化的比喻就是:想象一下流言传播的过程或者你吃瓜的过程,往往是由一个人先告诉你「是什么瓜?」,然后你又「把这个瓜传播」给其他人,最后大家「都知道了这个瓜」。


图来自知乎用户 @juniway


而 Slush 对以上「吃瓜的过程」做了优化,即通过不断向身边的人求证这个瓜的真实性,最终确认自己是相信还是不相信。这个过程即:重复子采样。


核心来讲,假设你有三种状态:


不确定状态:即你还没有被传播到,不知道是什么瓜;


相信此瓜:即你相信这瓜是真的;


不信此瓜:即你相信这瓜是假的。


首先作为不知情的你,将通过如下过程完成共识。


a) 带着信或者不信的预期开始进行采样;


b) 被采样的节点返回他们是信或者不信的结果;


c) 根据少数服从多数的原则,如果多数结果是相信(如相信:不相信 = 3:2),采样节点选择相信,如果多数结果是不相信(如相信:不相信 = 1:4),采样节点选择不相信。


图来自知乎用户 @JoeQuant-Jackal 提供


而为了安全,节点会进行多次采样,如果连续几次采样结果都一致时,节点才会最终改变自己的状态。动态采样过程如下:


图来自知乎用户 @JoeQuant-Jackal 提供


选取多少个节点,以及需要连续多少次采样一致,即白皮书里提到的参数 k 和 α。



但如此采样的过程其实会遇到一个问题。


即如果有恶意节点把自己调整为相反的状态,让那个采样的节点不能在正确的状态完成最终确认,则网络安全性就会不够。


基于以上问题,就有了 SnowFlake 的概念,在 Slush 上加了一个计数器(counter)的概念。


阶段二:Snow Flake:为 Slush 加入一个计数器,记录节点历史达成共识的次数


Slush 有一个特点是:无记忆(memoryless),即节点只会保留最终的状态,但不会记录采样历史。


而 SnowFlake 则会让节点保存「之前连续采样一致的次数」,具体执行如下:


- 为每一个节点增加一个计数器;


- 如果采样结果与上一轮不同,计数器重制为 0;


- 如果采样结果与上一轮相同,计数器 + 1;



最终当「连续采样一致的次数 α」大于「系统规定的某个数值 β」时,则完成状态的确认。


这样的好处是,即使中间有错误的采样,如果节点以往的采样结果积累 α 是大于 β 的话,仍然可以完成状态的切换。


但这种确认过程仍然会遇到一个问题,即如果作恶节点频发,计数器就会反复归 0,这样某些节点就无法达成共识,从而一直在重复采样。


基于以上问题,就有了 Snowball 的概念,将 Snowflake 里的计数器改进为了置信度(confidence)的概念。


阶段三:Snowball:为 Snow Flake 加入置信度,衡量节点历史验证质量


Snowflake 的核心问题在于:节点作恶使计数器反复归零,最终造成网络无法达成共识。


改进为「置信度计数器」之后,节点就不会因为单次采样与之前不同就改变状态或者把计数器归零,而是降低自己的置信度,最终颜色的改变会根据置信度的数值来决定。



这就是 Snowball 共识的由来,也是 Avlanche 的核心之一。


感兴趣的朋友也可以通过以下链接体验 Snowball 共识的形成过程,在矩阵图里拖动鼠标即可模拟作恶节点。


https://tedyin.com/archive/snow-bft-demo/#/snow



而 Avalanche 在此基础上还做了一层升级。


阶段四:Avalanche:为 Snowball 加入 DAG 的概念,增加交易的效率和安全性


为了让网络更加高效和安全,Avalanche 还为 Snowball 添加了 DAG 的概念。


DAG:即 Directed Acyclic Graph,有向无环图。


区块链的数据结构是一个链表(暂不延伸),属于线性结构,而 DAG 则是一个图结构,这样一来就可以让交易平行进行从而加快交易速度。


图来自知乎用户 Peter 王广忠


还有一个特点是,因为每笔交易都有一个定向的箭头(有向的概念),交易之间的父子关系会相互缠绕,因此如果要篡改一笔交易,就增加了篡改的复杂度,想要作恶的成本就会提高。



因此 Snowball + DAG 就是我们说的 Avalanche 共识协议。这里需要注意的是,雪崩的三条链并不都是 Avalanche 共识。



因为 P 链和 C 链的数据仍然是链式结构的,所以 Avalanche 共识只能用于 X 链的交易场景,P 链和 C 链采用的是一种基于 Avlanche 定制的线性共识 Snowman。



基于 Avalanche 和 Snowman 的共识,雪崩官方做了实测,数据显示即使在节点增加到 2000 时,吞吐量也不会有太大变化。即使以后节点再多,雪崩的共识仍然是以这种「重复子采样」的方式来完成,因此理论上网络仍然会保持较快的速度。



以上则为 Avalanche 在共识方面的核心介绍,当然白皮书里还有一些细节,比如如何快速处理一些交易冲突的场景,节点变化对延迟的影响,avalanche 怎么看待分片等问题,篇幅有限,先不展开。


我们在白皮书中做了一些简单的标注,感兴趣的朋友可以微信公众号后台回复「AVAX」获取我们简易标注版的白皮书并进入社群。



Avalanche 的相关概念区分


X/P/C 链、Primary Network、验证者、子网与区块链的关系


市场上比较常见的图如下,图中详细的介绍了 Primary Network 的结构和特点。



简单来讲:


X 链:主要用于创建和交易资产;


P 链:承载了 Avalanche 网络的元数据,并用于协调验证节点和创建子网;


C 链:这是一条兼容 EVM 的链,用于创建 EVM 相关的合约等。


这里需要指出的是,只有 X 链是 Avalanche 共识,所以 X 链属于 AVM(Avalanche Virtual Machines),目前用户使用较多的场景是:将 Avalanche 钱包与交易所钱包进行交互,而实际上这并不能代表 X 链的潜力和广泛的用例。


Avalanche 有一个愿景是希望把更多传统的金融资产带到链上,这就需要对资产进行定义,比如这个资产只能由某个国家的人进行交易,或只能在某个时段进行交易,或者在其他的定制化场景下交易等。X 链的定义是:一个创建和交易数字资产的去中心化平台。这样的功能将有机会实现 Avalanche 的愿景,同时也是雪崩被市场广泛忽略的特点之一。



由于对子网的讨论越来越多,子网涉及的验证者、与 X/P/C 链的关系等相关概念就需要一个更加完整的图来做梳理。


我们将 Primary Network、X/P/C 链、子网、验证者的关系等做了如下的一张图总结,在这里有几个前置概念需要理清:


子网是由一系列为了达成区块链共识的验证者组成的网络;


每一条区块链只能由一个子网进行验证;


每个子网上的验证者可以验证多个子网;


每个子网都是 Primary Network 的一员,且需要质押 2,000AVAX。



图中分别列举了三个 Subnets1/2/3,并分别由多个验证者的集合 A/B/C 进行验证。


深入子网,探索 Subnet 规则与潜力


由上图看到,每一个 Subnet 都是 PrimaryNetwork 的一员,而在 Primary Network 中的 P 链又是为所有子网进行服务的,这也是为什么会说,自定义的子网在定制化自己区块链的同时,仍然享受了 Avalanche 整体网络的保障。


同时作为子网,能看到 Subet3 可以同时验证 Subnet2,但可以不用验证 Subnet1。也就是说,每个自定义的子网可以只去关注 / 验证自己感兴趣的网络数据,而不用为不感兴趣的网络进行验证从而给自己增加负担。


以上是子网的结构特点带来的好处。


同时子网的核心潜力在于你可以自定义网络的规则,从而让这条链更适合自己的业务。


比如上面说到的某些资产只能由某些国家的人进行交易,同样的,你也可以让自己网络上的节点只能由某些国家的设备接入,或者采用其他一些限制来打造自己的区块链。



比如针对游戏的区块链,你希望验证节点的硬件配置比较高,也可以对相关验证者提出要求。


最近比较火的两条游戏 Subnet 分别是由 Crabada 主导的 Swimmer Network,以及由 Defi Kingdom 主导的 DFK Chain,在网络速度提升和提供激励的同时,两者也都把各自的主要通证作为了新公链的 gas fee 并,增加原生通证的使用场景(消耗)。



自定义区块链的同时也可以自定义虚拟机,如上图的 Subnet3。目前 Avalanche 的 C 链主要是兼容 EVM,而理论上讲开发者可以通过雪崩自定义各类的 VM(Virtual Machine 虚拟机),甚至使用 Go 语言。



目前雪崩上有子网计划的项目不算多,除了前文提到的 Crabada、Defi Kingdom 外,还有 Ascenders, Shrapnel, Cryptoseal 等等,而大部分项目都是跟游戏相关且都还在开发阶段。虽然 Avalanche 以前也跟德勤等公司合作过定制区块链,但对于雪崩而言,Subnet 的潜力仍未真正释放。以下网站展示了目前 Avalanche 上的子网数量,感兴趣的朋友可以持续跟进。


链接如下:https://explorer-xp.avax.network/subnets?tab=validators



Avalanche 的新进展与项目介绍


黑客松大赛与 Multiverse 激励计划


目前雪崩正在进行的几个大事情分别是巴塞罗那的 Summit 峰会,亚洲的黑客松计划,以及最新推出的 2。9 亿美金的 Multiverse 激励计划。



以上动作都是在为 Avalanche 生态持续创造新鲜血液。关于黑客松与 Multiverse 这里不做更多介绍,感兴趣的朋友可以自行查看。


这里主要想提一个被广泛忽略的事情:在 Multiverse 的计划中,有一段写到,Avalanche 将会为机构提供链上的原生 KYC 功能。



这样的功能恰好是 Avalanche 要把传统金融带到链上的又一重要动作。


Avalanche 与子网相关的主流项目


我们分 Gamefi/Defi/NFT/DAO 进行分享。


Gamefi


Crabada 作为 Avalanche 上用户最多的链游,其开发的子网 SwimmerNetwork 已开启测试;


Defi Kingdom 则是 Multiverse 计划中的第一个游戏子网项目;


CryptoSeal 致力于打造 Avalanche 上的 Loot,目前子网也已上线测试;


Ascenders 最近刚开启游戏部分玩法的 Demo 公测,其交付质量也相对上乘;


Wildlife 世界上最大的手游开发商之一,其子网开发进度仍然值得关注。



DeFi(目前无官宣的子网项目,欢迎补充)


Trader Joe 作为 Avalanche 的原生龙头 Defi,其用户量 / TVL / 利润等一直排在前列,值得一提的事,在 Trader Joe 更改了经济模型后,其 JOE 的价值捕获也在提高,同时疑似官方将进一步发布 NFT 商城。如果说 Defi 要出一条子网,Trader Joe 的可能性会比较高。



NFT(目前无官宣的子网项目,欢迎补充)


Kalao 是 Avalanche 原生的 NFT 交易平台,几乎所有的雪崩 NFT 都会上线 Kalao,同时 Kalao 还提供了 VR 类的展示,Kalao 可能会是 NFT 子网项目的发起者之一。


HopperGames 是 Avalanche 最近交易量第一的 NFT,团队来自 PartyAnimals,针对 Hopper 的 NFT,团队设置了非常丰富的玩法,在我们看来,项目方也许可以把一些 NFT 的玩法、背后的设计逻辑等开放给更多的项目,从而打造自己的 NFT 子网。



DAO


Colony 是 Avalanche 上由社区驱动的 DAO 资方(目前还不够 DAO),虽然 Colony 不一定自己会开发子网,但已经明确了会参与子网的质押计划。


AVentures 是 Avalanche 上较为出名的投资 DAO,社区成员多为 Avalanche OG,虽然目前主要专注于投资本身,但其地位也算 Avalanche DAO 项目的前列。



以上内容均不是任何投资建议,只是对可能与子网发生联系的项目进行概述。欢迎大家在微信公众号后台回复「AVAX」进入社群与我们一起交流。



当我们了解完 AVAX 的技术构成和目前子网可能的发展后,会对雪崩的整体有一个更清晰的认识。 另外,在翻阅白皮书时,这句话让我们印象非常深刻:



直译为:令人惊讶的是,虽然核心的操作机制非常简单,但这些协议却带来了非常理想化的系统结果,使它们适合大规模部署。


用 web3 的语言翻译为:x*y=k(Uniswap 的核心原理,恒定乘积)


用 web2 的语言翻译为:大道至简


每一年都有新项目出来,但其实基础设施并没有大家想象的更新迭代那么快,这可能出乎你意料,但其实并没有那么多本质上不一样的技术 ——Ted Yin|Avalanche 的联合创始人


技术上的创新并不易得,而一旦创新被创造,其影响力也会出乎我们的意料。


市场真正需要的,正是创新,而不是各种仿盘。而当我们对创新进行研究和探索时,这个过程对我们自身带来的价值,也会出乎我们的意料。

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