小编：记得注意
撰文：Li
来源：白色计划
原标题:你真的知道基于区块链的「云计算」是什么？
近年来，随着加密货币网络的发展，以扩容为特征的项目很多，但可以作为「标志性解决方案」不多，比如以太坊2.0 同构分片，波卡构建的异构分片，Plasma 的侧链，zkSync、Optimistic、StarkWare 等的 layer2，COSMOS 跨链结构 (跨链扩容)。
基于以太坊，这些项目正在不断寻找比特币扩展区块链结构最合适的方法。以太坊 2.0 关注度最高，主要是 PoW 切换 PoS，然后压缩交易数据（rollup），塑造分片结构（sharding，非数据分片)，这种方式很长，属于加密货币网络的终极思路，但不可否认，这是一条极其必要的长期道路。
从本质上讲，区块链结构优势明显，天花板也非常明显。如果你想创新，如果你不打破区块链结构带来的上限，这个行业似乎很难迈出下一步。作者认为，行业创新需要从许多成熟的行业和成熟的技术体系中学习。
区块链的瓶颈太明显了
区块链的瓶颈来自于其优势：共识。
共识的运行过程是多方(节点设备)计算同一数据(块)的过程，比如比特币，在某个节点打包块后，广播给所有节点逐一保存。
即使以太坊 2.0 从 PoW 切换到 PoS 之后只会加快整个共识过程，减少单一共识完成的时间，从而增加单位时间内的处理量。面对计算需求，PoS 天花板还是太明显了。
区块链单节点限制示例图
这样，上图中的模型就会出现在每个区块链结构中。所有的计算任务都是抢占计算节点的计算资源，几个任务都是抢占狭窄的通道。
如果在某些应用场景中要求并发量不高，可以可以通过提高单个节点的计算能力、更快的共识算法和争夺资源的任务来完成「通过」整个确认过程可以疏通整个确认过程。
然而，不幸的是，对于许多高并发场景（区块链不能停留在金融和单一场景中），它们肯定会被堵塞、缓慢，甚至根本无法进行，或者其他问题（如安全）是由堵塞引起的。
要解决这一问题，需要在任务处理过程中实现足够的并行处理，以增加网络单位时间内任务处理的上限。
如何借鉴云计算的扩容和并行思路，实现加密货币网络？
云计算提供的最基本的要求是访问系统的网络资源，而不是访问多个计算设备。外部输出的资源上限只是计算设备的上限，而是 N 台式计算设备接入后，网络的处理能力为 N 倍增。
这正是加密货币网络所需要的。每个加密货币网络都有多个计算设备，最终性能仅限于共识层的结构。
具体来说，传统的云计算平台有水平扩展和垂直扩展，水平扩展是平行的，任务分流和分区处理。垂直扩展是为了提高单台设备的处理能力，这就像：解决扩展问题的想法之一是增加块。
在云计算中，数据生成适合并行的结构，然后使用 GPU 性能快速处理
然而，当区块链结构在加密货币网络中无法改变时，并行思维已演变为 2 。
在本文中，白色计划团队将使用 Oasis、Phala、PlatON、Dfinity、Filecoin、IOTA 6 以加密货币项目为例，阐述了两个主要并行实现的思路。
(白色计划注:排列顺序根据安全硬件和改进算法并行区分)
当这些加密货币网络具有云并行的能力时，它们将承担未来许多互联网遗留问题的预期。
2 主流并行拆分
以上项目可分为两种解决扩容并行问题的思路。
其一是以 Oasis、Phala、PlatON 为代表，通过将可信计算硬件作为计算设备连接到网络，硬件设备具有较高的计算能力和安全能力，可以使计算过程和存储过程安全。这些单个设备（或集群）可以独立承担独立的处理工作，实现共识层外的平行和安全计算，并将其总结为独立的可信计算。
其二是以 Dfinity、IOTA、Filecoin 为代表，通过共识层开发新算法，改变区块交易确认过程，实现并行验证，提高链上的任务处理能力，然后增加单个计算设备的计算能力和空间，即云计算的垂直扩展。
具体拆分如下：
实现可信硬件和硬件并行网络设计
1.首先建立一个高质量的共识层。
首先，加密货币需要一个总帐簿，它存在于共识层，Oasis、Phala、PlatON 切割共识层和计算层，在计算设备上有独立的共识层，即通过计算设备（或云）构建的高速共识算法区块链网络。
但值得注意的是， Oasis、PlatON 分层概念明显， Phala 分层概念不明显，其设计细节在于链下计算设备的独立规则。
为保证共识层的稳定性，Oasis 这一层的选择是通过具有较高行业信任度的组织和企业建立节点，节点间通过 Tendermint 算法通信，快速形成总账簿。
PlatON 节点也是通过合作伙伴建造的，使用 BFT 算法 CBFT 算法优化了普通 算法BFT 算法效率。
Phala 就是拥有 TEE 的计算节点（被称为 Gatekeeper）接入网络，Gatekeeper 的 TEE 计算区可维护总账簿，其共识与波卡一致NPOS 共识，能快速出块。
Phala 的 Gatekeeper (中间部分)维护总账簿
在共识层之外，他们将计算和存储引入链下或 layer这里实现了并行计算。
2.让计算层实现并行计算。
先说 Oasis，其计算层称为 Paratime，可以看作是独立的链，也可以看作是 runtime 集群，但在 Oasis 网络建立初期，Paratime 大部分还部署在云中，没有完全替换 TEE 作为网络基础设备的设备。随着进度的推进，Paratime 所有的节点都会有 TEE 能力，保证其安全。
Oasis 计算层(右侧)
Phala 在接入节点的 TEE ，每个 TEE 中会部署 Phala 的 pRuntime，pRuntime 与「共识层」(理论上)通信是独立的，所以 pRuntime 相互处理的交易没有冲突，可以并行实现，因为每个 TEE 的 pRuntime 就像一个个「分片」。接入节点越多，网络性能越强。
PlatON 的计算标记为 layer2 计算层完成，PlatON 的 layer2 有大量的计算设备，包括定制的可信计算设备，如完成多个计算的可编程电路。此外，隐私计算将通过密码学和零知识证书完成，PlatON 也实现了隐私计算，但其应用技术是多方计算或零知识证明、同态加密等。
PlatON 网络模块和分层
将计算层设计为一个可靠的计算硬件网络，是利用计算层的平行扩展和实现可伸缩性。我们可能认为，将计算转移到共识层之外并没有真正实现平行计算。
然而，可信计算的硬件与共识层与共识层密切相关，因为它们与安全密切相关「一体的」，理论上，为了链下计算的安全性，链下需要一个总账本概念或其他控制安全的方法。然而，在可信计算硬件的帮助下，总账本不需要在链下提供安全保护。
以太坊 2.0.信标链是总账簿。如果已经部署了分片，每个分片间都可以独立处理任务，只在 Oasis、Phala、PlatON 用可信硬件代替分片的计算部分。
计算层并行拆分后，我们来看看用算法实现并行拆分的方法。
并行处理的设计通过算法实现
1.研发新算法。
以 Dfinity、IOTA、Filecoin 作为代表，在开发算法后，任务可以平行处理，而无需更改区块确认过程。
在这里，我们应该首先提到，如果算法水平并行，主要实施将改变算法计算的规则，这将改变算法性能的功能逻辑，如 PoW 算法如果改变，就会改变 PoW 算法中计算随机数、包装和广播的逻辑。
Dfinity 算法的变化部分是共识算法。通过计算随机数选择部分节点，将所有传统共识节点参与共识计算修改为完成共识计算，是加快共识验证的一步。更重要的是，选定的共识节点是通过非交互式 BSL 算法(节点确认数据签名反馈是独立的，不是组合的)确认交易，意味着不会经历 BFT 类共识节点间反复交互的过程与类似「并行」加速效果。
Dfinity 共识确认过程，左侧签名部分并行
IOTA 对算法进行彻底修改，对比区块链，IOTA 使用 Tangle 数据结构形成总账本 Tangle 的特点是每个事务都附加到两个以前的事务中，因此有必要完全消除原始区块链结构对确认时间的依赖。这形成了交易的无限相关确认结构，可以达到平行效果。
Tangle 算法的交易确认模型
Filecoin 并行修订是在并行处理存储任务，因为 Filecoin 存储部分将完全计算存储数据，这个过程非常漫长（相比之下）。因此，平行和加速是非常重要的。目前，它使用了更新后的 NSE 算法。
拆分 NSE 算法可以看到，当处理数据时，数据将被划分为 window (可理解为单元)和分 layer 层处理完成后，下一步数据存储和后续 Post 证书包装。使用 NSE 后，在 layer 处理部分，layer 之间没有太多的依赖行处理效果，可总结为并行加速调整。
FilecoinNSE 算法的拆卸可以观察左边的 layer 部分
2.其它部分的配置
解决算法上的并行问题，需要一些辅助功能。
IOTA 的 Tangle 普通块结构中没有时间限制。为了达成共识，需要交易验证器的帮助来确认哪些交易形成共识。
Dfinity 算法的改进与子网、数据中心和容器相匹配。子网类似于一个接一个「分片」，而且数据中心是 Dfinity 网络的底层网络部署需要数据中心的参与，这意味着网络具有很强的基本处理能力。在子网络中，容器是一个独立的操作单元，可以与区块链的智能合同进行比较，容器的组合和交互可以实现复杂性。
Filecoin 在 NSE 算法并行处理数据后，包装和保存存存储复制和时空证明。这些部分保证了 Filecoin 总账本的一致性。其他开发部分依赖于官方团队和生态系统提供的工具。
云并行后该怎么办？
理论上，上述 6 加密货币项目并行突破了区块链的性能限制。下一个项目是什么？
笔者认为，是如何通过对网络工具的开发让这些性能为开发者所用。加密货币网络的使用目标，最重要的是可以开发 DApp，可开发广义的去中心化业务。
即使基础设施的性能很高，没有开发人员的应用时间，基础设施也将是徒劳的。开发人员决定了链的应用生成，应用生成决定了链创建和包含的价值。
就像传统的互联网开发者一样，云计算平台从基础开发到云开发时代，为开发者提供了非常高质量的体验。后来，企业家们不再担心扩张。
敢问今天的加密货币网络能否使用云计算平台「服务架构」以身作则，形成发展浪潮。云并行后，加密货币只突破井口。你能继续升到天空吗？