新锐并行 EVM Layer1 项目推出全栈并行化白皮书

近日，一个新兴的并行 EVM Layer1 项目发布了《全栈并行化》白皮书，旨在充分释放区块链的可扩展性，使去中心化应用(DApps)具备"可预测的性能"。

可预测性能指为 DApp 提供可预测的每秒交易处理量(TPS)，这对某些业务场景的 DApps 至关重要。部署在公链上的 DApp 通常需要与其他 DApps 竞争区块链的计算和存储资源。在网络拥堵时，这会导致较高的交易执行成本和延迟，严重制约了 DApp 的快速发展。试想用户在使用去中心化即时通讯软件时，由于底层区块链网络的区块空间被其他 DApps 占用，消息几乎无法发送和接收，这对用户体验是毁灭性的。

为解决"可预测性能"问题，常见做法是使用专用于特定应用的区块链，即应用链(Appchain)。应用链是将区块空间专门用于特定应用的区块链。

该项目创新性地提出了弹性区块空间(Elastic Block Space, EBS)解决方案。基于弹性计算概念，从协议层面根据 DApp 的具体需求动态调整区块资源，为高需求的 DApp 提供独立的扩容区块空间。

应用链的发展历程

应用链是为运行单个 DApp 而创建的区块链。开发者不是在现有区块链上构建，而是用定制虚拟机从头构建新的区块链，执行用户与应用交互的交易。开发人员还可以定制区块链网络堆栈的不同元素(共识、网络和执行)，以满足特定设计要求，从而解决共享网络上的高拥堵、高成本、特性固定等问题。

应用链并非新概念:比特币可视为"数字黄金"的应用链，Arweave 可视为永久存储的应用链，Celestia 可视为提供数据可用性的应用链。

从2016年起，应用链不仅包含单一区块链，还包括多链形态，即由多个互联区块链构建的生态系统，主要代表是 Cosmos 和 Polkadot 等。Cosmos 首次设想了多个互联区块链的世界，致力于解决跨链交互问题，可通过 Cosmos SDK 快速开发并启动一条链，设计了 IBC 协议实现无障碍的区块链交互。Polkadot 旨在成为完美的区块链扩容方案，其生态中的链被称为平行链，Polkadot 一开始就推崇共享安全，不同平行链可通过交叉共识信息进行通信。

2020年底，随着以太坊扩容研究聚焦于侧链、子网和 Layer2 Rollups 等方案，应用链也孵化出相应形态。侧链和子网通过提升体验和性能来实现整体服务能力的提升；Layer2 Rollups 则以模块化堆栈形式支持应用链，其中两个解决方案受到众多项目欢迎。Layer2 Rollups 解决方案旨在提高以太坊网络的吞吐量和可扩展性，满足不断增长的交易需求，并提供更广泛的互通性和互操作性。

目前，已有大量应用构建在跨各种平台的应用链中。例如，Axie 在2021年初推出其以太坊侧链 Ronin；DeFi Kingdoms 在2021年底宣布从 Harmony 迁移至 Avalanche 子网；Injective 于2021年11月推出使用 Cosmos SDK 构建的 DeFi 应用链；dYdX 在2022年中旬宣布产品V4版本将使用 Cosmos SDK 技术构建独立应用链；Uptick Network 于2023年上线服务 Web3 生态应用发展的基础设施生态应用链 Uptick Chain，基础设施中还包含丰富的商业化协议层。

应用链的优劣势

应用链获得运行其主权区块链的全部权力，而非依赖底层Layer1，这是一把双刃剑。

优势主要有三点：

1. 主权：应用链能通过自身治理方案解决问题，保持单独应用项目的独立性和自主性，防止各类干扰阻碍。

2. 性能：可满足应用所需的低延迟和高吞吐量，为用户提供良好体验，大幅提高 DApp 的实际运作效率。

3. 可定制性：DApp 开发者可根据需求定制链，甚至打造生态系统，提供足够灵活的演进方式。

劣势同样有三点：

1. 安全问题：应用链需为自身安全负责，包括权衡节点数量、维护共识机制，规避质押风险等，网络相对不安全。

2. 跨链问题：应用链作为独立链缺乏与其他链(应用)的互操作性，面临跨链问题。集成跨链协议又会增加跨链风险。

3. 成本问题：应用链需额外搭建大量基础设施，需要大量成本和工程时间。此外，还包含运行和维护节点的成本。

对初创公司而言，应用链的劣势对其进入市场运作的 DApp 影响很大。多数初创公司开发团队不仅难以很好地解决安全和跨链问题，还会被高昂的人力、时间、金钱成本劝退。但可预测性能又是特定 DApp 的刚需，因此市场急需 Layer1 的可预测性能解决方案。

弹性区块空间

在 Web2 中，弹性计算是常见的云计算模型，允许系统根据需要动态扩展或缩减计算机处理、内存和存储资源以满足不断变化的需求，无需担忧用量高峰的容量计划和工程设计。

弹性区块空间根据网络拥堵程度自动调整区块容纳的交易数量。如果对特定应用的交易，区块链网络通过弹性计算提供稳定的区块空间和 TPS 保障，就实现了"可预测性能"。

MegaETH 曾提出类似的"弹性动态扩展"概念，认为是 DApp 支持大规模采用的必然发展路径。预测未来1-3年将出现以下技术发展：

• 第一阶段：在验证节点级别进行水平扩展
• 第二阶段：链级别的静态扩展
• 第三阶段：链级别的动态水平扩展

该项目真正落地了这个概念，解决了第一阶段"如何协调验证节点水平扩展去支持弹性计算"的核心问题。当网络中的协议增长时，它可以订阅弹性区块空间以处理协议用户和吞吐量的增长。弹性区块空间为高交易吞吐量需求的 DApps 提供独立区块空间，允许它们随增长而扩展。本质上，区块空间决定了区块链每个区块可存储的数据量，直接影响交易吞吐量。当 DApps 经历交易需求激增时，订阅弹性区块空间变得有用，可高效处理增加的负载，而不影响底层区块链。

弹性计算的实现分为"实时弹性"和"非实时弹性"，"实时弹性"一般指分钟级响应扩容，而"非实时弹性"则只需在限定时间内响应扩容。该项目采用了"非实时弹性"方法，即当网络检测到需要扩容时，会发起扩容提议，并在一个或多个 epoch 后(而非实时)，整个网络的验证节点才会完成扩容，并提交扩容证明供其他验证者挑战。

该项目的弹性区块空间方案借鉴了很多分布式数据库理念，也是区块链分片技术的延续。从"计算分片"角度，针对有需求的应用流量去扩容，规避了"跨片事务"问题，使开发者和用户体验与以前无较大差别。同时，采用落地难度相对较小的"非实时弹性"，在满足很多 DApp 实际需求的情况下，加强了应用性。

值得一提的是，弹性区块空间作为横向扩展区块链性能的解决方案，其前提是"交易可并行化"。只有交易并行度提升后，才需要横向扩展节点的机器资源，以提升交易吞吐量。

对于像以太坊这样的 Layer1，交易串行问题是最直接的性能瓶颈，区块大小也被可变大小的区块 Gas limit 所限制(上限 30,000,000 gas)，因此只能寻求 Layer2 扩容方案。

而对于像 Solana 这样的高性能 Layer1，虽然支持交易并行执行，性能也可横向扩展，但不能应对需求高峰期间 DApp 的"可预测性能"问题。Solana 通过实施"本地费用市场"解决方案，目的是防止任何单一需求的交易垄断稀缺的区块空间，限制了时间性费用上涨，并减轻了突发需求高峰的负面影响。例如，在 NFT 发行期间，NFT 发行者将迅速消耗每个账户的计算单元(CU)限制，之后的交易必须提高优先费用，才能在该账户的有限空间内得到处理。

可以说，该项目通过弹性区块空间方案应对交易需求激增，也是进一步延伸了 Solana 中的"本地费用市场"概念，不仅确保了 DApp 的"可预测性能"，还防止了全网范围内的费用激增和拥堵，一举两得。

总结

无论是应用链还是弹性区块空间，本质上都是为了解决不同 DApp 对区块链性能有不同需求的问题，或者说"可预测性能"的问题。两种方案没有好坏之分，只有适合与否的区别。这两种方案让人联想到"胖协议理论"——由 Joel Monegro 于2016年提出的理论，围绕"加密协议应该如何捕获(比构建在其之上的应用所捕获的集体价值)更多的价值"展开。

应用链实际上是个瘦协议，特别是当 Layer1 采用模块化架构时，协议层完全由应用层定制，虽然给应用带来了更好的价值累积机制，但同时带来了高昂的成本和有限的安全性。

弹性区块空间实际上是个胖协议，是底层 Layer1 协议层的扩展功能，有效降低了有"可预测性能"需求的参与者的进入门槛，同时协议也可以捕获应用价值，产生正反馈循环。