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Yohan Yu
作者:Yohan Yu专职撰稿人
Ailsa Sherrington
Ailsa Sherrington审阅编辑

区块链TPS为何在实际应用中常“崩盘”

高TPS(每秒交易数)意味着可扩展性,但每增加一笔交易,都会加重那些本应保持网络去中心化的节点的负担。

区块链TPS为何在实际应用中常“崩盘”
采访

区块链每秒交易数(TPS)常被视为性能指标,但这一数据并不能完整反映网络实际扩展能力。

Psy Protocol创始人、前黑客卡特·费尔德曼在接受Cointelegraph采访时表示,TPS数据往往具有误导性,因为它忽略了去中心化系统中交易实际如何验证和传播的过程。

“许多主网前测试、测试网或者隔离环境的基准测试,只用一个节点来测算TPS。这种情况下,你甚至可以说Instagram是一个区块链,能实现100亿TPS,因为只有一个中心化权威机构验证所有API调用。”费尔德曼称。

部分问题源于大多数区块链的设计理念。追求更高速度的同时,每个节点的负载也随之加重,去中心化难度提升。通过将交易执行与验证过程分离,可以在一定程度上减少这样的负担。

新项目宣传高TPS,但实际网络使用中很少达到数字上限。来源:MegaETH

TPS忽略了去中心化的成本

TPS可以作为区块链性能的一个有效基准,TPS越高,网络能够承载的实际用量越大。

但费尔德曼认为,绝大多数头条式TPS数据展示的都是理想状态,这类数据很难映射到实际主网吞吐能力。耀眼数据并不能展现系统在去中心化环境下的表现。

“虚拟机或单节点的TPS并不代表区块链主网的实际性能。”费尔德曼称。

“不过,在生产环境下区块链可以每秒处理的交易数量,仍然是评估其承载规模的有效方式,这正是扩容的本质。”

区块链中的每个全节点都必须检查交易是否符合协议规则。如果有一个节点接受了无效交易,其他节点应当拒绝。这正是去中心化账本得以运行的关键。

区块链性能考察的是虚拟机执行交易的速度。但在现实环境中,带宽、延迟与网络拓扑同样关键。因此,最终性能还取决于交易在网络中其他节点的接收和验证效率。

因此,白皮书中公布的TPS数据往往与主网表现存在较大差异。那些将执行与传播、验证成本隔离的测试,更多测量的是虚拟机的速度,而不是区块链扩展性。

EOS曾是费尔德曼担任区块生产者的网络,在首次代币发行中创下了历史纪录。其白皮书曾提出理论TPS可达100万。这一数据即使放到2026年依然引人注目。

EOS从未达到其理论TPS目标。早期报告称,在理想环境下每秒可处理4000笔交易。但Whiteblock的区块链测试人员所做的研究显示,在现实网络中其吞吐量仅约为50 TPS。

2023年,Jump Crypto团队展示出的Solana验证器客户端Firedancer,实现了EOS未及的1百万TPS测试纪录。目前,许多验证者已在运行其混合版本Frankendancer。在现有真实环境下,Solana每秒处理交易通常在3000-4000之间。约40%为非投票交易,更能体现真实用户活动。

Solana于2月10日非投票交易TPS数据为1361。来源:Solscan

破解线性扩容困境

区块链吞吐量通常随工作量线性增长。更多交易意味着更高活跃度,也意味着每个节点需要接收、验证更多数据。

每增加一笔交易,计算负担也随之提升。到一定阶段,若不牺牲去中心化,带宽、硬件和同步延迟将使得继续线性扩容变得不可持续。

费尔德曼表示,要突破这一限制,必须重新思考有效性证明的方式——如零知识(ZK)技术。ZK是一种无需让每个节点重复运行交易、即可证明一组交易正确性的方式。由于能在不泄露全部数据的基础上完成验证,ZK也常被当作隐私问题的解决方案。

费尔德曼认为,这种递归式ZK证明同样有助于扩容难题。简而言之,这指的是用一个证明来验证其他证明。

“你可以把两个ZK证明合成一个新的ZK证明,用于证明前两个证明的正确性。”费尔德曼称。“因此,你可以把两份证明合成一份证明。”

“比如说,我们有16个用户的交易,可以将其变成8份证明,然后8份再合成4份证明,”费尔德曼一边解释,一边展示了多层证明最终收敛为一的证明树图示。

多份证明如何合成为一。来源:Psy/Carter Feldman

在传统区块链架构中,提高TPS会加大每个节点在验证和带宽方面的需求。费尔德曼指出,基于证明的架构意味着吞吐量提升无需等比例提高节点验证负载。

这并不意味着ZK能够彻底消除扩容权衡。生成证明本身计算负担极大,或需专用基础设施。验证对普通节点来说变得便宜,但重担转移到了承担复杂加密运算的证明者。此外,将证明型验证集成进既有区块链架构并不容易,这也解释了为何主流网络仍依赖传统执行模型。

超越纯粹吞吐量的性能衡量

TPS并非毫无意义,但其价值取决于具体场景。费尔德曼指出,相比于纯吞吐量,诸如交易手续费等经济信号更能清晰反映网络健康与需求。

“我认为TPS可以作为区块链性能的第二重要指标,但只限于生产环境,或在交易不仅被处理,还能被其他节点转发和验证。”他说。

LayerZero Labs发布Zero链,声称通过ZK技术可扩展至200万TPS。来源:LayerZero

区块链现有的主流架构也影响了投资者决策。顺序执行链很难平移为基于证明的验证架构,无需彻底重构交易处理流程。

“最初几乎所有融资都只会给ZK EVM(以太坊虚拟机相关项目),”费尔德曼解释Psy Protocol早期融资遇到的阻碍。

“大家不愿意投,是因为这一切非常耗时。你不能直接‘分叉’EVM或其状态存储,因为一切都被完全不同地处理了。”

多数区块链中,TPS提升意味着每个节点负担加重。单一的高指标并不说明这种负载就是可持续的。

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