NFT基础教程 7.7基础设施 2022年5月5日 by 0x0ba0700c71f0cdd5a097ffaf8e15fc2bfa63c1b9 从比特币到新一代区块链，近年来，这一领域的技术不断发展，承载应用的基础设施也在不断更新迭代。我们先一起快速回顾一下技术发展的“弧度”是怎样的。 基础设施的探索之路 比特币 比特币通常被称作“可编程货币”、“数字黄金”。迄今为止，比特币还是作为一个通用型计算平台，开发人员可以在比特币提供的有限功能的基础上，开发一些基本程序，并使用比特币作为新应用程序的基础，非常可信安全。 然而，比特币交易费用非常昂贵，所以功能非常有限，此外，平台速度十分缓慢（大约每秒4笔交易），在一定程度上浪费了大量全球能源，无法作为基础设施承载大量应用。 此后，解决拓展性问题的方法多种多样，比如，一些公链试图集中大量硬件（如EOS),但大多数最终仍然受限制约束一一构成网络的每个“节点”都在重复完全相同的工作。这些方法能够实现每秒数千（或更多）操作的吞吐量，但不利于实现去中心化。 以太坊 早在2014年，以太坊就试图创建平台，解决上述问题，旨在构建一个全球虚拟计算机，任何应用程序都可以在上面进行构建。 以太坊比比特币更为复杂，可以支持一些有趣的基础游戏。但以太坊同样也相当缓慢（每秒14笔交易），开发人员使用起来相当昂贵。 以太坊是区块链开发平台的首要选择，但同时却有很多局限性：吞吐量低、Gas费用高、网络拥挤等问题。 比如，2017年底，以太坊区块链经历大规模网络拥堵，导致第一批NFT项目之一一一CryptoKitties,无法正常运转，陷入停滞。以太坊带来的问题远不止网络拥堵，这让越来越多的开发者开始思考，区块链的未来发展应该走向何方？ Layer-2拓展解决方案 “状态通道(state channels)”和“侧链”在近来不断发展，试图将部分工作从主链中移动到其他地方进行，提高速度较慢（但十分安全)的平台的性能和成本。 Flow、NEAR等新一代可扩展区块链 区块链新浪潮，让参与网络的每个节点都运行所有代码，减少浪费，加速执行速度。 为了解决这个问题，新型公链会使用“分片(sharding)”技术。分片技术可以将网络分割开来，让大部分计算并行进行。这允许网络容量随网络节点数量的增加而扩大，网络容量理论摆脱了限制。 建立基础设施面临的五大问题 环境成本 区块链依靠加密技术提供安全性，就分布式网络达成共识。这实质上意味着，为了“证明”用户有权在链上撰写内容，必须运行复杂的算法，这需要大量的计算能力，需要付出极大代价。以比特币为例，保持网络运行所需的计算能力需要消耗的能源相当于世界上159个国家使用过的能源。环境影响和能源成本不容忽视。 缺乏监管 投资比特币或其他加密货币的人不难发现，区块链网络是一个非常动荡的环境。由于缺乏监管监督，骗局和市场操纵司空见惯，如著名庞氏骗局Oncecoin一一借“下一代比特币”的噱头，从投资者手中抢走了数百万美元。与近年来的许多新兴技术领域一样，立法者在很大程度上跟不上行骗者的步伐，导致那些试图利用FOMO情绪的人从中攫取利益。 复杂性 如果用户努力理解区块链背后的加密和分布式原理，应用的潜在革命性就不难发展；但尽管人们对成熟的金融业采用区块链技术、加密货币等非常感兴趣，但谈及区块链底层技术，很多人还是持冷淡或反对态度。例如传统金融服务业提供的中间人服务一一如清算付款和防止欺诈，仍然无法在区块链网络中低成本实现。区块链的复杂性把很多用户拒之门外，也很难让很多用户体会到其中真正的益处。 速度慢 区块链交易具有复杂性，本身又带有加密和去中心化特质，与现金或借记卡等“传统”支付系统相比，区块链交易处理时间要长得多，一笔比特币交易可能需要几个小时才能完成。区块链网络不仅用于价值存储，也应用于其他用途，如在物联网环境中记录事务或进行交互。随着规模的增大、访问和写入网络的计算机数量增加，区块链可能会变得愈发低俗和笨重。 传统机构的冲击 银行历来通过扮演中间人角色赚取巨额利润，且拥有巨大的游说权，可与政府和立法者建立合作关系。成熟的金融服务业即使不扼杀区块链的存在，也可能会大幅降低其实用性并限制其可用性。 这五个问题会对区块链未来发展构成重大威胁。但技术进步和自然发展一样，总有办法绕过现有障碍，寻求新的发展方向。NFT公链，如Flow,Near,Polygon等，潜力巨大，值得关注。 NFT公链 Flow CryptoKitties在2017年以太坊上陷入停滞后时，Dapper Labs意识到，现有区块链不能满足现有需求。因此，Dapper Labs决定开发一个新型区块链一一Flow。 FloW是一个为支持NFT收藏品和大型加密游戏等事物而设计的区块链。在@flow blockchain上，CryptoKitties将最大程度展现出应用程序的可组合性、链上存储和消费者应用加密技术一一用户可以添加新功能、基因、繁殖组件和可扩展性，不影响收集者的核心信任。 除CryptoKitties,Dapper Labs开发的NBA Top Shot也将迅速迁移到Flow上，许多其他开发人员也已经与Flow签约。 FloW必知点 F10W旨在解决区块链遇到的网络拥堵问题，无需分片技术(sharding technique)即可实现大规模拓展性，提供高速低成本交易，包括NFT市场和加密电子游戏等dapp。 Flow基于独特的多角色架构，在速度和吞吐量方面进行大规模改进，同时保留了一个对开发者友好、符合ACID的环境。 Flow不仅针对Dapper自己的项目，如NBA Top Shot,同时也面向其他开发者。 FloW的运行机制 Flow在加密网络中独树一帜，通过将加密货币矿工或验证器的工作分成四个不同的角色（每个角色都有自己的特点），从而实现了速度和吞吐量的显著提高。这意味着具有可靠互联网连接的任何人都能够在各种计算和财务级别上作为F1oW的验证者参加。 FloW拥有四个节点类型，以提高速度和吞吐量 收集者节点(Collector Node)提高效率 执行节点(Execution Node)提高速度，扩大规模 验证节点(Verifier Node)保证正确性 共识节点(Consensus Node)实现去中心化 FloW的四大优势 多角色架构：F1ow链的设计十分独特，允许网络在不分片且不降低共识去中心化程度的前提下进行扩展，以服务数十亿用户。 面向资源的编程：Flow链上的智能合约是用Cadence编写的，对加密资产和应用而言，Cadence是更为便捷安全的编程语言。 开发者人体工学：从可升级的智能合约到内置日志记录支持到Flow模拟器，F1ow的网络设计是由结果驱动的。 消费者入门：Flow链专为主流消费者设计，其支付Onramps提供一个法币兑换代币的安全、低摩擦平台。 Flow的投资者与合作伙伴 华纳音乐已经对Flow进行投资，除此之外，Dapper Labs还宣布与领先的娱乐发行商建立了合作关系，以确保Flow为企业级用例做好准备，以开发《孤岛惊魂》、《舞力全开》和《刺客信条》等游戏而闻名的育碧正在为FloW提供建议与宝贵的行业反馈。 (使用Flow链的部分项目及公司) Flow链背后开发团队一Dapper Labs Dapper Labs成立于2018年2月，其使命是通过有趣的游戏向消费者介绍区块链技术的价值，让世界更加开放和值得信赖，它也是2017年风靡全球的区块链猫咪养成和交易游戏CryptoKitties的背后团队。Dapper Labs在2018年完成了1200万美元的融资，从母公司Axiom Zen中分拆出来。Dapper Labs旨在通过游戏的力量将去中心化的优势带给10亿消费者。 币安智能链Binance Smart Chain,BSC 币安智能链可以看做是一条与币安链并行的区块链，主要服务于币安DeFi生态，进一步推进了币安的双公链模式。BSC在共识算法上有一定的创新，采用PoSA(Proof of Stake Authority)共识算法，其网络拥有21个验证节点，建立了高速的基础设施。 BSC支持智能合约编写功能，兼容现有的以太坊虚拟机(EthereumVirtual Machine,EVM)以及其生态系统下的所有应用和工具，开发人员可以轻松实现以太坊dApp的迁移和部署。同时，BSC支持跨链通讯和交易。 开发原因 2019年4月推出主网社区后，币安链带来了超高速度和大吞吐量。币安链的主要焦点，即其原生去中心化应用程序(“DApp”)币安DEX(去中心化交易所)，可以在短时间内处理数百万的交易量，展示了其低延迟和大容量空间。 灵活性和实用性往往与性能成反比。币安链专注于提供方便的数字资产发行和交易场所，这也带来了局限性。币安链最需要的功能是可编程的可扩展性，简单地说就是智能合约和虚拟机功能。数字资产发行者和所有者致力于为其资产增加新的去中心化功能，或引入各种形式的社区治理和活动。 币安智能链在币安链的基础上建立一个平行区块链，以保留原生DEX区块链的高性能，同时支持智能合约功能。 设计原则 新的平行区块链币安智能链“Binance Smart Chain”(以下简称“BSC”)将和币安链“Binance Chain”(以下简称"BC")并肩运行，提供不同的服务。 以下是BSC的设计原则。 独立区块链：从技术上讲，BSC是一个独立的区块链，而不是一个第二层解决方案。大多数BSC的基本技术和业务功能应该是自成一体的。这样，即使BC短时间内停止，BSC也能很好地运行。 以太坊兼容性。第一个实用且广泛使用的智能合约平台是以太坊。为了利用相对成熟的应用和社区，BSC选择了与现有的以太坊主网兼容。这意味着BSc能与大多数dApp、生态系统组件和工具兼容，仅需要零改动或些微改动；BSC节点将需要类似（或稍高）的硬件规格和技能来运行和操作。为BSC留下了赶超以太坊后续升级的空间。 共识和治理下的质押机制。基于质押的共识更加环保，为社区治理带来更多灵活性。可以预见的是，这种共识应该能够比完全工作量证明（即Proof-Of-Work,简写为POw)拥有更好的网络性能，如更快的封闭时间和更高的交易能力。 原生跨链通信。BC和BSC原生都支持两个区块链之间的跨链通信。该通信协议是双向的、去中心化的、无需信任的。BEP2代币以及之后推出的其他BEP代币可以实现BC和BSC之间数字资产的移动。 跨链传输和通信 跨链通信是允许社区利用双链结构的关键基础。 用户可以按照自己的意愿在BSC或BC上自由创建任何代币化产物、金融产品和数字资产。 BSC上的项目可以在BC稳定、高吞叶量、高速和友好的网络环境中进行手动和程序化的交易和流通。 用户可以在一个用户界面和工具生态系统中实现这些项目的操作。 跨链传输 跨链传输是两个区块链之间的关键通信。基本上，其逻辑是： 1.转出区块链将把源所有者地址的金额进行锁定，锁定在系统控制的地址/合约中。 2.转入区块链将从系统控制的地址/合约中解锁金额，并将其发送到目标地址。 跨链传输的消息传递允许BSC Relayers和BC Oracle Relayers进行验证。 足够数量的代币资产从源地址移出并锁定在源区块链上的系统控制地址/合约中。这可以在目标区块链上进行确认。 从系统控制的地址/合约中释放适当数量的代币资产，并分配到目标区块链上的目标地址。如果失败，可以在源区块链上确认，这样就可以把锁定的代币收回（可能会扣除费用）。 传输完成后，无论成功与否，代币资产在2个区块链上的总流通量之和不会改变。 BSC著名项目 随着去中心化不断发展，币安智能链上的项目数量越来越多，部分项目的潜力也越来越大，如PancakeSwap、BSCex、Venus、DEGO等。 NEAR链 NEAR是一个去中心化开发平台，建立在NEAR协议之上。NEAR协议是一个公共的、碎片化的、开发人员友好的、运用Proof-of-Stake权益证明(PoS)的区块链。NEAR就像一个公共社区运营的云平台，是一个高度可伸缩、低成本的平台，供开发人员在上面创建去中心化的应用程序。 虽然NEAR平台建立在NEAR协议区块链之上，但它还包含广泛的工具，如浏览器、CI工具、钱包应用程序、互操作性组件等等，有助于开发人员更容易地构建生态系统，更广泛地扩展生态系统。NEAR协议可让平台以完全去中心化的方式线性扩展高达数十亿笔交易的能力。 NEAR并不是在构建唯一一个面临规模和成本问题的区块链，但NEAR正以略微不同的方式来解决这些问题。 NEAR正在构建“底层区块链”，这意味着它与以太坊、EOS或波卡等项目类似，都是一种基础设施。这意味着其他一切行动都可以建在NEAR之上。 NEAR是一个通用平台，允许开发者在上面创建和部署去中心化应用程序。NEAR类似于亚马逊的AWS平台，一个应用程序托管服务器。不同之处在于，NEAR平台实际上不是由一家公司运行和控制的，而是由数千甚至数百万人运行和控制的，可以称之为“社区运营云(community-operated cloud)”,但通常更喜欢称之为“去中心化应用程序平台(decentralized application platform)”。 去中心化网络 NEAR原则上类似于一种“基于云”的基础设施，开发者可以在其上开发应用。但NEAR不再由单一公司控制一一而是由世界各地所有运行该去中心化网络节点的人运营，不是“公司运营的云”，而是“社区运营的云”。 开发人员/企业家：作为一名开发人员，不会任由亚马逊等单一公司摆布，也不愿受政府摆布。而在NEAR上的开发过程中，开发者可以“免费”访问一些东西，小如支付、加密等。 最终用户：在某些情况下，去中心化应用程序效果更佳，因为代码全部开源（所以功能确切），且一旦启动就无法更改（无法将钱或数据用于不正当行为)。而且，去中心化应用程序可以激励用户释放数据，改变数据围积的局面。 NEAR代币 NEAR代币可以用于支付交易费用。实际上，NEAR代币相当于一个效用工具一一持有者可以使用托管在网络上的应用程序。任何人都可在无许可的情况下发送或接收NEAR代币，创建帐户，参与验证，启动应用程序或以其他方式使用网络。个人、交易所以及defi合约均可使用NEAR网络及其代币。 NEAR是一个无权限协议，任何人都可以运行其中一个节点。但运行基础设施需要金钱和时间，因此很少有人会无常运行协议。因此，作为回报，用户可以在NEAR平台上赚取部分交易费用。 NEAR的运行优点 NEAR平台的定位是“开发人员友好型”和“可用型”，因为它可以解决以下问题： 对于开发人员来说，NEAR基于合同的帐户模型允许他们在应用程序中构建高级权限，代表用户签署交易。他们还可以访问工具组，并有机会获得费用返还。 对于最终用户来说，灵活的帐户模型让他们不必接触钱包或代币就能收益。对于最终用户来说，NEAR的帐户设置方式带来了更流畅的使用体验，无需介入钱包，点开多个弹出窗口。 对于验证者来说，小合同层面的访问“授权”意味着他们可以创建无限多样化服务，这是NEAR验证节点运行十分受欢迎的原因。 NEAR团队 NEAR由全球队伍NEAR Collective团队构建，旨在成功构建NEAR这个大规模的开源项目。集体成员都热衷于为开发人员及其最终用户改进应用可用性，以便接触到迄今为止未曾或不愿接触区块链应用程序的受众。 NEAR的合作伙伴 NEAR的成功离不开伙伴的倾力支持。如今，NEAR的主要支持者包括Flux、Mintbase以及Paras。 除了NFT公链外，Sophia(ID:lovebit98)还将为大家介绍几个较受欢迎的NFT侧链： Polygon侧链(Matic) 侧链是与以太坊兼容的独立区块链，使用自己的共识模型和块参数来高效处理事务。公共EVM侧链旨在与以太坊互操作。合同通常是便携式的，资产和数据可以跨链传输。公共侧链在许多不同的情境中都能发挥作用，包括微交易、稳定交易和特定于应用程序的交易（基于NFT的艺术、DAO投票、社区货币等)。 Polygon是以太坊的一个提交链(commit-chain),旨在支持和扩展以太坊的社区。通过使用以太坊成熟的、去中心化安全层，加上Poylgon所具有的可拓展性交易和性能，Dapp可以进行扩展，无需担心安全问题。 Polygon将提供各种扩展解决方案，如Optimistic Rollups(OR)、zkRollups(ZKR)和Validium.。任何建立在Polygon上的应用都可以根据其应用所需的安全级别选择其中任何一种扩展解决方案。 Polygon的优势 Polygon旨在支持和扩展以太坊的社区，而不是为了取代它。毋庸置疑，以太坊已经证明了自己是最安全、最去中心化的区块链之一，以太坊拥有强大的网络用户和矿工社区。 以太坊高额的Gas费用成为吸引大批受众进入生态系统并进行大规模应用的瓶颈。如今Gas费用惊人，这也是Dapps选择L2解决方案的原因。人们预计，真正实现ETH2.0要等到至少要1.5一2年后，但此时此刻，扩展性问题就必须得到解决。 此外，ETH2.0并不能提供高吞吐量Dapps所需的无限扩展性。最好的情况便是64个分片(shard),每个分片有50个TPS,那么所能提供最多的便是3200个TPS。从应用的采用率来看，预计需求会不断上升，拥堵问题仍然存在。有了ETH2.0后，Polygon的解决方案将更加稳健，因为Gas费用越低，Polygon链便可以在更短的间隔内将向以太坊提交节点。 虽然以太坊仍将作为安全层，但Polygon等提交链将成为许多商业活动的最佳选择。 NFT已经彻底改变了互联网上数字内容的拥有或使用方式。在一个无信任和去中心化的生态系统中，T可以证明数字内容所有权，催生了新产业、新方式，让创作者能够创造内容、与观众进行互动。数字艺术，游戏，收藏品，音乐/视频，创作者和社区等用例都能将创作者和消费者连接起来。展望未来，我们可以预见许多新的用例将会产生，颠覆资产所有权的证明方式及其与现实世界投资的关系。 Polygon的理想形态 Polygon的二层链已经得到了130多个Dapp的广泛应用，带来了约1500百万的txn(交易费用)，吸引了27万个独立用户。 Polygon大力支持NFT浪潮，平台上还有一些顶级的NFT项目如Aavegotchi、Cometh、Neon District、Megacryptopolis、ZedRun、Chain Guardians、Decentral Games、Battle Racers、DokiDoki、MyCryptoHeroes等。 这需要强大的NFT基础设施来支持高增长的游戏和项目。像Opensea和Arkane等NFT市场带来了流畅的NFT交易体验，这要归功于Polygon高速、低成本的txn。 Polygon Dapps吸引着主流的关注，Jack Dorsey和Elon Musk在Polygon支持的平台Cent上将他们的推文作为NFT进行拍卖。Mark Cuban也曾使用Polygon支持的NFT推特铸币，Tokenized Tweets,Logan Paul最近在Arkane Marketplace上推出了NFT,Polygon有售。 Aavegotchi是Polygon上另一个NFT+DeFi+DAO的用例，已经卖出10000个Portal,为其DA0、玩家奖励池和PixelcraNFT工作室筹集了超550万美元。Aavegotchi最近还与著名说唱歌手Lil Pump进行合作，推出了游戏内物品。 此外，Polygon正在与世界500强企业合作，在保险领域推出NFT,简化大型企业的业务流程。 Ronin Ronin是受到口袋妖怪启发的热门区块链游戏Axie Infinity团队Sky Mavis为Axie Infinity游戏推出的定制化以太坊侧链，以缓解以太坊网络拥挤和玩家Gas费用的压力。该侧链采用权威证明(Proof of Authority,poa)共识机制。PoA可以看作是PoS的增强版本。 Ronin区块链的合作伙伴游戏开发商育碧，Animoca,DappRadar、币安等。Ronin主网于2021年2月上线，首先进行了Axie Infinity中的土地和土地上的物品的迁移。迁移的第二阶段将继续进行抵押机制，代币申领和在侧链上复制的育种合同。最后，Axies本身将被迁移到新的链上。 Ronin的优势在于极快的交易速度、极低的交易成本、优化的用户体验以及更加贴合Axie Infinity的需求等等。未来，Ronin的发展将会更加迅猛。 xDai xDai区块链是一个具有稳定性的支付区块链，支持快速、廉价的稳定币交易，xDai用于交易、支付和收费，使用pos共识机制。xDai上的交易费用极低，支付速度极快，每笔交易成本约1美元。 该链使用独特的双代币模型；xDai是一个用于交易、付款和费用的稳定代币，而STAKE是治理代币，用于支持基础的POSDAO权益证明共识机制。 xDAI的优势有： 交易时间短(5秒)，交易费用低(500tx=0.01美元) 数字现金。稳定链是实现与现实世界价值交换的理想选择，1xDai=1美元。 统一代币支付交易和Gas费用。 链上去中心化的随机数产生器(Random Number Generator)。 Pos共识机制，基于公共POSDAO.。 STAKE代币鼓励社区参与。 广泛的社区支持。 出色的能源效率。 Burner Wallet&Burner Wallet2等实用工具。 不断增长的生态系统，旨在支持稳定的个人对个人交易、小额交易、会议货币、社区货币等。 RSK (Rootstock） RSK(Rootstock的缩写)为其侧链创建了一个名为Ginger的开源测试网。它与比特币区块链有two-way peg,也就是说要实现代币从主链转移到侧链，同时再从侧链回到主链。此外，RSK通过合并采矿(merged mining)奖励比特币矿工。RSK的目标是使比特币区块链拥有智能合约能力，可以快速付款。 Ardor区块链 Ardor的区块链是一种商业服务平台：Ardor使用权益证明(proof-of-stake,pos)共识机制。Ardor称其侧链为“子链”，子链紧密地集成到主链中。所有事务都由主链处理和保护，其安全性得到大大增强。由于主链仅保留最小功能，大多数事务会下放至子链。跨链资产和货币等全球实体可以通过子链访问。 未来展望 以太坊区块链现在面临着高额交易费用和网络拥堵等问题，想要实现主流应用，这些问题就无法规避。新兴推出的NFT基础设施，无论是公链还是侧链，都为当下的瓶颈给出了解决方案。这是开发者未来发展的新方向，也是每个用户值得关心的话题。