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雨后彩虹
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Aptos、Solana和新公链周期律
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原文标题：《Aptos、Solana 和新公链周期律》
撰文：王叶，Mint Ventures 研究员
前段时间笔者受巴比特之邀，参与「Web3 Builder，无问西东」活动，被问到了一个问题是：「A16Z，BIAN和 FTX 这些顶级机构都对 Aptos 等新公链非常看好，会不会让这些公链能够挑战一下以太坊的霸主地位？」, 鉴于对这个话题感兴趣的读者众多，笔者在此对截至到目前为止的思考进行了梳理，形成了以下这篇对 Solana、Aptos 以及新公链的综合评述。笔者将 Aptos 的市场定位，大致为当下 Solana 的市场位置。
为了便于读者理解，本篇文章将区块链共识与通讯技术原理等做了一定的简化描述。
以下内容仅为笔者对新公链若干特定议题的阶段性思考，形式上近似于一篇漫谈。
公链赛道的初步划分
2015 年，以太坊的上线，开创了智能合约公链时代，也让公链成为了整个 Web3 不可或缺的基础设施。
2017 年，ICO 与加密猫（Crypto Kitties）的爆火，几乎使以太坊网络陷入瘫痪。从此所有从业者都意识到，此时的区块链是完全不足以承担更大面积的现实社会交易需求，扩容必然是 WEB3 长期刚需的黄金赛道。
为了方便今天对新公链的讨论，我们暂且搁置已拥有大量应用、大量开发者、超强影响力，但受制于已有的众多利益相关者，不得不缓慢转型的以太坊，而优先观察没有早期影响力与用户积累，但是历史包袱更轻、可以轻松采用全新高性能方案的新公链。Solana 一度是新公链赛道绝对的王者，但如今，Aptos 被众多投资人视为「Solana Killer」。
高性能新公链赛道：Aptos 接棒 Solana
首先，我认为 Aptos 有较大概率能冲击 Solana 的位置。
在以太坊正式落地分片、实现足够高性能前，高性能新公链赛道将表现出一定的周期律。具体来说，一条新公链受益于激进的高速与低费而快速生长，同时因为激进的高速低费选择带来的漏洞而走入负向飞轮。本轮的 Solana 的高性能叙事开始失去光彩，「宕机链」的绰号逐渐取代「以太坊杀手」的称号，资本开始寻找周期律下新的接棒人。
Solana 的崛起与衰落之路——高速与低费
超高 TPS 的故事
Solana 高 TPS 是建立在 10 倍的区块大小、低冗余度及 1/30 的出块时间，还有并行计算后约 10 倍的速度之上的，实现了 ETH 约 3000 倍的理论 TPS。
（1）区块大小
其中，Solana 将区块体积从约 1MB 增加至 10MB，由此带来 10 倍的性能提升。但是增加区块体积并不是非常值得采用的方案，因为区块体积过大，在增加系统处理能力的同时，会造成两个明显弊端：能存储区块链完整交易的全节点大幅减少、大区块在系统中传输时间过长甚至易受攻击（比特币的几个著名分叉 BCH、BSV 等都来源于区块大小的激烈争论，最终比特币坚持了小区块）。
来源：https://vitalik.ca/general/2020/12/28/endnotes.html
虽然 Solana 在通信过程中做了较多改进而规避了一些风险，但是 Solana 的大区块依然增加了全节点的门槛，减少了全节点的数量，对于去中心化程度和网络安全性造成了一定的负面影响。
（2）共识层面的改进–出块时间与低冗余度
中心化的交易处理流程
在 web2.0 的中心化系统中，以支付宝为例，由于后台只有支付宝官方的服务器，交易的处理是非常简单的：
交易信息被发送至支付宝
支付宝直接确认并执行交易
没有人负责验证，因为大多数人默认相信支付宝不愿意作恶。
总计 1 次发送，1 次执行，0 次检验，总时长几乎可以忽略。
去中心化的交易处理流程
但是在公链领域，成为验证者是几乎无门槛的事，我们无法直接相信一个验证者做出了正确的交易处理。因此，我们需要大量验证者，且验证过程也会非常复杂：
以太坊
我们不妨来观察以太坊是如何确认交易的:
（1）交易完成后，相关交易信息经过 6 秒传输至以太坊全网 n 个节点
（2）由一个随机节点处理，将处理好的交易打包，生成区块
（3）区块被发送到全网 n 个节点进行检验。
总体增加了大量传输与检验次数，一个出块流程为 12 秒。
由于单个节点的不可信，区块链时代一定会有多轮博弈机制，让所有节点相互验证，从而维护区块链最终结果的准确性，这增加了时间消耗和冗余计算，也是区块链不可能三角存在的重要原因。
Solana 在传输层面和区块验证层面均大幅提升了速度。Solana 将出块时间从以太坊的 12 秒降低下降至 0.4 秒（最多 0.8 秒），从而实现了约 30 倍的扩容。
Solana
我们来看看 Solana 是如何记账的：
（1）交易传输层面： Solana 会在每个运转周期（Epoch）提前公布每次出块（Slot）的负责人（Leader），也就意味着，所有的交易只需要被传输到 Leader，而无需传遍全网，这降低了传播环节的冗余。
图源：CatcherVC
（2）交易的验证层面：Solana 出块负责人将区块分割，其他验证者只需检验分到自己的部分，而不是整个区块。
Solana 的出块机制下，计算的冗余程度从 n²下降至 logn，从而实现了更高效的运转（以下进行简单的科普）。
我们不妨来回忆一些经典数学题：
（1）如果 n 个人中，任意 2 人都需要互换账本，一共出现了多少次账本互换呢？答案是 n(n-1) 次，或者说 n²级别。
（2）相应的，假设 n 个人中，任意一人都需要和一个已知的「领导」互换账本，账本一共被交换了多少次呢？答案是 2(n-1) 次，或者说 n 级别。
（3）再次假设，如果 n 个人中，已知的「领导」和每个人互换账本的一部分，那么账本总计被交换了多少次呢？显然比 n 级别还要低，我们可以简单理解为 logn 级别。
其中（1）对应以太坊，（3）对应 Solana。
我们可以得到如下图示，Solana 的共识机制下，系统出块所需的冗余计算大大减少，出块速度也明显提升。
图源：推特 @TheAntiApe
在 Solana 诞生之初，这样的设计确实可以让 Solana 实现飞速的运转。但是大家很容易发现这种模式的弊端：接受各种交易、识别有效交易、打包交易、分割区块、要求其他验证者各自验证并回收验证结果等工作，都是领导节点完成的。
领导节点面临着极大的压力，在交易量很大 / 无效交易很多等情况出现时，很容易出现崩溃。而从下图我们很容易看出，领导节点一旦崩溃，整个系统是非常难正常运转的，这就引发了整个区块网络的频频宕机。
图源：推特 @TheAntiApe
此外，提前公布的领导节点被贿赂作恶、被针对性攻击等中心化问题也无法规避，这对整个区块链也有一定负面影响。
2021 年 9 月 Solana 生态爆发后，至今已经发生了多次宕机事故。频繁的宕机事故，限制了 Solana 的发展空间。在下轮牛市，用户需要一条不会频繁宕机（至少暂时没有表现出极高宕机风险）的新公链。
（3）并行计算
在基本的共识机制之外，Solana 也做了智能合约并行处理的改进。
早期以太坊采用了 EVM 作为智能合约运行环境，这种选择的重要特性是串行计算（依次处理交易事务），是相对低效的处理模式。虽然以太坊社区也有将 EVM 升级（为 EWASM）的规划，但是距离落地还很遥远。
而 Solana 采用了 Sealevel 支持智能合约的并行处理，支持了使用英伟达 4096 核 GPU 进行超强的并行计算。这让 Solana 在大多数情况下，都可以表现出超强的运转能力。
图源：Solana 白皮书
但是 Solana 也会面对以下一些特殊情况：
（1）Solana 需要正确的判断交易是可以并行的，而判断错误可能引起故障。
（2）如果 Solana 判断后发现交易是必须串行的，则它串行运转的速度，比以太坊还要慢。
总结下来，4096 核并行计算的特性，让它在可并行处理的程序中拥有超高的效率，但是一旦遇到无法并行处理的交易，他的效率会低于以太坊，甚至可能出现故障而宕机。此外，Solana 低冗余度的特性，也就是通过「领导节点分配任务」的模式，让 Solana 可以轻松获得更高的正常运转效率。但是一旦出现故障，以太坊的高冗余度使它可以迅速恢复，而 Solana 的低冗余度极容易使网络崩溃。总体上，Solana 项目做出了非常多高价值的创新，早期 Solana 可以迅速通过高 TPS 崛起，但后期，它不得不为容易宕机的特性埋单。
这就是区块链版本的「用冗余对抗不确定性」吧。
超低费用的故事
（1）公链的收支与「印钞」
Solana 崛起的另一大依靠是低费用。概括的说，低费用一方面来源于超高的处理能力，另一个方面来源于系统的发币补贴。我们可以详解这种发币补贴模式下的收支。
如果我们思考公链的商业逻辑，它为各种商业项目提供营商环境，同时对所有的用户收税，那么公链会很像一个国家，而公链Token更像是用于交税的法币。
进一步分析，我们按照大多数公链的共同特征，对这个收入与支出进行简化。这些「国家」的税收，是所有用户的手续费，而这些「国家」的财政支出，则是为验证者发放的激励。如果大家去翻阅政府财政报告，大概率会看到这个词：「收支平衡」。
正如国家需要收支平衡一样，公链也需要收支平衡。但如果我们查阅每条公链的收与支，就会发现，绝大多数公链的支出，是超过其收入的：
给验证者的奖励 – 手续费收入=公链的亏损
Bankless 曾经对公链的亏损率做出过如下的统计：
图源：Bankless
在一条公链的收入少于需要给验证者的支出时，这些亏损的额度，往往只能通过「开启印钞机」，发币进行补贴，也就是：
公链的亏损=增发奖励
那么，验证的奖励往往来源于两部分：正常收入与「印钞补贴」：
手续费收入 + 增发奖励=给验证者的奖励
对 Solana 来说，区块链验证者应收 100 元「工资」时，Solana「印钞补贴」给验证者的金额往往高达 98.8 元，实际从用户收费大约只有 1.2 元。当然，这个数据会随时间变化，但是 Solana 距离收支平衡与可持续运转，还有很长的路要走。
（2）「印钞」带来公链的通货膨胀
我们选择了将公链类比为国家，将公链 Token 类比为法币，则对于一条公链来说，货币的总价值与商品的总价值应当是完全对应的。
我们可以简单地进行如下思考：一个国家的商品只有苹果，第一年，国家总计生产了 100 千克苹果，而总计发行了 100 元货币，则苹果的市场价格将为 1 元 / 千克。如果第二年，这个国家发展迅速，有了 200 千克苹果，也增发了 100 元货币，则苹果的价格也可以稳定在 1 元 / 千克。而如果第三年国家发展陷入停滞，仍然只生产了 200 千克苹果，但再次增发了 100 元货币，则苹果的价格，将变成 1.5 元 / 千克，也就是出现了较为严重的通货膨胀。
相应的，对于以较高速度增发「货币」的 Solana「国家」来说，早期由于链上商品总价值的快速增长，增发货币的负面影响将被几乎抵消。
但是，当 Solana 已经遇到了明显发展瓶颈之后，当总货币量与总商品价值开始失调之后，Solana 继续印钞来弥补亏空，或者减少印钞而增加「收税」，本质上都是不利于区块链发展的。这也被一些人称为「新公链的周期律」。
至少在下一轮，市场期待一条重新找到收支平衡，或至少通过早期生态的快速发展，不让用户感觉到收支不平衡的公链。目前看来，Solana 可能被接棒，Aptos 也有望成为那个接棒人。
我们也不妨在此也探讨一下以太坊的商业模式：对于以太坊来说，在 2021 年实现 EIP1559 销毁机制和 2022 年正式合并而降低运营成本后，对应的公式已经变成了：
手续费收入 + 增发 – 销毁=给验证者的支出
如果按照收入 – 支出=利润，那么对于以太坊来说：
利润=销毁 – 增发
其中，合并后增发量由每年 450 万个下降到 18-209 万个，而销毁量则与区块链使用情况决定。不难算出，在以太坊 gas 价格超过 15 时，以太坊大概率是一条超越了盈亏平衡线区块链，若能长期保持，则能实现长期的发展和生存。
（3）收支视角下的一些分析案例
收支或许是大家常常忽略的话题，但是即使在全新 web3 世界中，商业的最基本逻辑也依然离不开收入与支出。
2022 年 6 月，Starkware 上 Immutable X（IMX）项目增加收费，dydx 出走自建链等，其实也暗示了收支对公链格局的一些影响。我们可以在这里按照收支的视角，对两个项目进行一定的分析。
IMX
对于 Immutable X 来说，我们不妨将其收入与支出进行基本的拆解：
作为一个 zkrollup，2022 年 6 月前，Immutable X 宣称完全 0 gas，因此主要的业务收入基本为 0。
而作为基于 starkware 开发的 zkrollup，它需要将交易记录打包至以太坊主链进行验证和存储以保证安全性，并向以太坊支付相应费用，主要支出为以太坊的 gas fee。此外，IMX 也需要向 starkware 交使用费等。
这样的收支显然不平衡，于是 2022 年 6 月，IMX 开始加收 2% 的交易费，以维持系统收支的平衡。
DYDX 与短期应用链风潮
接下来，我们可以站在 DYDX 的视角观察它的收支与选择：
对于 Starkware 上的 DYDX 来说，其如果选择以太坊 layer2，则其收入=交易手续费，支出=给 Starkex 的付费 + 给以太坊系统的 gas fee+ 做链上应用的成本。
对于去 Cosmos 自建链的 DYDX 来说，其收入=交易手续费 + 自建链 gas fee，支出=做链成本。
也就是说，DYDX 如果选择去 Cosmos 自建链，则其将省下给以太坊的付费，增加做链成本和 gas fee 捕获，当然也会损失一定以太坊生态的流量。在当前以太坊的比较高的区块租金和 Cosmos 低建链成本的前提下，DYDX 切换到 Cosmos 自建链是一种顺理成章的选择。
当然，在以太坊分片落地，变得更低费高效时，应用（链）视角下，自建链将不再是足够经济学理性的选择，原先 DYDX 等项目的应用链叙事，也就会到达一定的转折点。
那么按照高 TPS 和低费用的逻辑与周期律，新公链赛道中 Solana 的发展明显遇到了瓶颈，新公链龙头的接棒人将会出现。这个接棒人，从资本追捧、技术的重新取舍和 Move 语言叙事可以初步看出，有可能会是 Aptos。
Aptos 有望接棒新公链
目前看来，Aptos 与 Solana 的投资方高度重合，Solana 的部分高管以及链上项目方也都有转投 Aptos 的趋势，这对于 Aptos 接棒 Solana 是较大的机遇。此外，高性能的重新取舍、Move 语言的新故事，也都让 Aptos 有了较为强大的竞争力。当然 Aptos 是否可以接棒以及接棒后的实际发展情况，可能要考验项目团队的能力了。
上线首日，Aptos 团队在 Token 分配、社区管理等方面均引发一定争议，也让笔者对项目团队的能力不敢过于乐观。
高性能的故事
（1）Diem-BFT V4 共识机制
这种共识机制的核心创新之处大致如下：
首先，系统每次把一大批交易记录压缩成一个「摘要」（图中的「PoAv」）。
其次，区块中只包含「摘要」而不是全部交易记录。
这样一来，同样大小的区块，包含了更多交易记录，也就实现了较高的扩容水平。当然，这种压缩也会存在若干潜在风险，例如不同批次的交易记录需要分割得不重不漏，否则会出现交易处理故障。
图源：Huobi Research
由于 Aptos 当前公布的 Tokenomics 较为模糊，我们暂时不深入研究其经济模型的持续性问题。
（2）并行计算
Aptos 采用了乐观假设，即默认交易没有关联性后将其并行处理。如果交易之间的相关度很低、可以并行处理，Aptos 将因为并行计算大幅加速。但如果交易关联度很高，则 Aptos 将获得略低于 ETH 的处理速度，但后果相对没有特别严重。
当然，Aptos 最终选择了 16 线程并行处理，对于节点硬件的要求也是较高的，符合要求的节点数量也会有所减少（从 Aptos 当前的节点筛选中也可以看出一些信号），这也会牺牲去中心化程度与安全性。
应该说，从纯技术角度看并行计算，Aptos 更多是又一次的权衡取舍而非完全的创新，笔者对于乐观假设等方案持保留态度。
Move 语言的故事
Move 语言是 Aptos 的主要叙事之一，也确实拥有较强的影响力。
Move 是一种静态的编程语言，强调了安全性。例如，Move 不支持动态调用（Dynamic Dispatch），也就是所有的代码必须在正式运转前，具备让人完全一眼看懂各种运转关系的能力，这是更注重安全性的方案，在金融领域中具有独特价值。Solidity 则支持了动态调用，更强调灵活性。
总体来说，Move 语言在很多区块链场景中都值得采用。但 Solidity 具备的灵活性等自身优势与过往积累，也足以维持相当数量的用户。
图源：Buidler DAO
新公链与以太坊的对决
笔者对 Aptos 冲击以太坊持悲观态度，虽然 Aptos 与以太坊在区块链性能层面各有取舍，但在多链未来的角度中，当下以太坊与 Aptos 很难称为同一维度的竞争对手：
以太坊已经构建起了安全且规模宏大的多链体系（包括 Optimism、Arbritrum、Starkware、Zksync 等若干 Rollup），且部分 Rollup 已经有了接近新公链龙头的发展水平，而 Aptos 暂时仍属于流动性割裂的单链。安全的多链体系将是以太坊隐形的护城河。
多链未来
首先，由于区块链天生存在不可能三角，而区块链上的赛道逐渐增多（Defi、Gamefi、NFT…）等，一条区块链很难满足多种用户需求，所以未来一定会是多链的。
跨链的风险性
2021 年，高性能新公链、各赛道专用链飞速发展，但与此同时，用户也注意到了极为明显的问题，就是跨链风险与流动性割裂。如果一个用户在 Aptos 上购买和使用域名，在 Solana 链上玩 Stepn，在 Flow 链买最新的 NFT…用户可能需要经常在不同区块链之间划转资产，但目前为止，暂时没有出现安全的跨链交互手段。「跨链桥」这种应用，因为多次出现被盗新闻，已经被业界称为「黑客的提款机」。
众所周知，单个区块链受到共识机制的约束，是安全的。但两条区块链交互时，没有一个共识机制来约束，因此跨链桥类项目存在无法消除的安全风险。
因而笔者对于多链时代的预测，是安全的多链体系，而不是流动性割裂的若干单链。
多链体系的安全性
在多链时代，以太坊做为共享安全层，各具特色的 Rollup 满足不同的用户需求，其实是非常安全的多链体系。
设想一下，用户可以存入资产去 IMX 玩 Illuvium 游戏，也可以通过以太坊主链，将资产转移至 Arbitrum 参加奥德赛做任务，这些资产转移过程（Cross-Rollup），都是由以太坊主链保证安全性，规避了绝大多数跨链中存在的问题。
以太坊的强大多链体系
以太坊的多链生态已经有了强大的竞争力，以太坊上的两大 OP Rollup：Optimism 和 Arbiturm 的 TVL 都冲进了前 8。而在明年的以太坊上海升级中，预计以太坊上各种 Rollup 项目与以太坊交互的成本将大幅降低，这将促使各种 Rollup 发展再次出现飞跃，进而使以太坊为共享安全层的多链体系拥有极为稳固的行业地位。
图源：Defillama
此外，以太坊 Rollup 中的 ZK Rollup 也在快速发展，且 ZK Rollup 长期来看，在安全性、交易速度、交易费用等多个维度均相比 OP Rollup 有更高的上限。随着 Zksync 本月上线主网，Polygon zkevm 与 Scroll 的发展，在不远的将来，ZK Rollup 的生态也将有望达到新公链龙头的水平，Aptos 等流动性割裂的单链，即便有多链发展规划，冲击强大的以太坊多链体系，也是有极大难度的。
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