NEAR Protocol:无状态验证详解
Learn how NEAR Protocol uses stateless validation and Nightshade sharding to achieve 100,000+ TPS while reducing validator hardware requirements.
免责声明: 本文仅供参考,不构成财务或投资建议。加密货币市场波动且投机性强。在做出投资决定前,请咨询合格的财务顾问。
目录
- NEAR 的起源:创始人、历史和使命
- NEAR Protocol 的运作方式:共识、代币和基础知识
- NEAR 的生态系统:您可以构建和做什么
- 理解 区块链 分片:一切的基础
- Nightshade 分片路线图:从启动到无状态验证
- 什么是 NEAR 无状态验证?
- NEAR vs. Ethereum vs. Solana:架构对比
- 常见问题解答
- 结论:为什么无状态验证对 NEAR 的未来很重要
NEAR Protocol 是一条第一层权益质押证明区块链,旨在通过名为 Nightshade 的分片架构实现可扩展性。其原生加密货币 NEAR 代币用于支付 Gas 费用、验证者质押和协议治理。该协议的无状态验证升级(Nightshade 路线图的第 2 阶段)降低了验证者的硬件要求,并在提升网络去中心化的同时,目标是在全面扩展后实现每秒 100,000+ 次交易 (TPS)。
区块链三元悖论,普遍认为由 Vitalik Buterin 提出,认为一个区块链最多只能同时实现三种特性中的两种:可扩展性、安全性和去中心化。NEAR Protocol 的架构选择,特别是无状态验证,旨在同时解决这三者。到本文结束时,您将能够解释 NEAR Protocol 是什么,描述无状态验证与有状态验证有何不同,理解状态见证器(state witnesses)和区块分块验证器(chunk validators)的作用,并将无状态验证在 NEAR 的开发路线图上的位置与其以太坊自身无状态架构工作的进展进行比较。
NEAR 的起源:创始人、历史和使命
NEAR Protocol 于 2018 年由 Illia Polosukhin 和 Alexander Skidanov 创立。Polosukhin 是 2017 年里程碑式论文《Attention Is All You Need》的共同作者 —— https://arxiv.org/abs/1706.03762), 该研究引入了 Transformer 架构,而这正是如今包括 GPT 和 BERT 在内的大语言模型的基础。Skidanov 曾是谷歌工程师,拥有分布式系统研究背景。两人的综合资历使 NEAR Protocol 自创立之初就掌握在那些已经在机器学习和大规模分布式计算领域做出过奠基性工作的研究人员手中。
创立的初衷非常实际:构建一个第一层 区块链,让开发者能够真正地发布应用程序,而无需牺牲可扩展性。当时,现有的 区块链迫使开发者在开发者体验和网络吞吐量之间做出选择。NEAR 的设计目标是通过从头开始构建的分片架构来打破这种权衡。
NEAR Protocol 于 2020 年 4 月推出了其主网。NEAR 基金会, 是一家非营利组织,负责管理该协议的发展、资助计划和生态系统增长。该基金会与作为网络的 NEAR Protocol 以及作为资产的 NEAR 代币是有区别的。在阅读有关项目的官方通讯时,这种区分非常重要。
NEAR Protocol 的工作原理:共识、代币与基础知识
NEAR Protocol 采用权益证明(Proof-of-Stake)共识模型来保障其网络安全,在该模型中,验证者会质押 NEAR 代币作为经济抵押品,以参与区块生成和验证。
权益证明:NEAR 如何保障网络安全
权益证明是 NEAR 用以选择验证者并保护网络免受不诚实行为侵害的共识机制。验证者通过一个称为质押的过程,锁定 NEAR 代币作为经济抵押品。然后根据其质押的数量,他们会被选中以生成区块。NEAR 使用一种阈值权益证明(PoS)模型:高于最低质押阈值的验证者有资格被选中,质押量越大,被选中的概率越高。不诚实的验证者将面临罚款(slashing),这是当其行为违反协议规则或离线时,将销毁一部分验证者质押代币的惩罚机制。
NEAR 上的区块终局性由一种名为 Doomslug 的算法管理,该算法允许区块生产在无需等待每个区块都达成完全的拜占庭容错终局性的情况下继续进行。Doomslug 处理区块如何达成终局性;Nightshade 则处理区块链如何在分片之间进行划分。这些是 NEAR 架构中独立的组件,而非可以互换的术语。
验证者硬件要求直接受到 NEAR 分片设计的制约。在无状态验证之前,存储完整分片状态的验证者面临巨大的磁盘和内存需求。硬件成本与验证者参与度之间的这种联系,正是无状态验证旨在解决的架构性难题。详细信息请参阅 NEAR Protocol 验证者文档.)
NEAR 代币:Gas 费、质押与协议治理
NEAR 代币是 NEAR Protocol 的原生加密货币,主要具备三大功能:支付 Gas 费用(向验证者支付以处理网络活动的交易成本)、为验证者提供质押抵押,以及支持参与协议治理。
NEAR 大约每秒产出一个区块。该网络目前在其活跃分片中每秒处理数千笔交易 (TPS),而其长期架构目标是在完全分片及无状态验证的情况下达到 100,000+ TPS。这一数字是设计目标,而非当前的性能声明。该架构旨在通过跨并行分片分配交易处理,而不是在单一链上处理每笔交易,从而实现该吞吐量。质押奖励是对验证者参与维护网络安全的补偿,是一种网络参与激励,而非投资产品。
NEAR 生态系统:您可以构建和做什么
NEAR Protocol 支持一系列去中心化应用程序 (dApps),涵盖 DeFi、游戏、NFTs 和 Web3 社交平台。以下生态系统组件为开发者和用户提供了多种与网络互动的方式:
- 智能合约开发: NEAR 上的合约使用 Rust 或 JavaScript/TypeScript 编写,并编译为 WebAssembly (WASM),这是一种可移植的二进制格式,用作 NEAR 上的智能合约执行运行时。NEAR SDK 支持这两种语言,使该平台能够吸引更广泛的开发者群体。
- 以太坊开发者接入: Aurora,NEAR 的 EVM 兼容层,允许以太坊开发者以最小的修改将现有的 Solidity 智能合约部署到 NEAR 上。Aurora 是一个独立的产品,构建在 NEAR Protocol 之上,并非 NEAR 原生 WASM 环境的一部分。
- 跨链资产转移: Rainbow Bridge,NEAR 的以太坊资产桥,可在 NEAR Protocol 和以太坊之间实现无需信任的资产转移。无需信任在此意味着该桥在无需信任中心化方的情况下运行,允许用户在两个网络之间转移代币,而无需依赖中心化托管方。
- Rollup 的数据可用性: NEAR 还提供了一个数据可用性层 (NEAR DA),允许以太坊 Rollup 和其他链使用 NEAR 的分片架构来实现低成本、高吞吐量的数据可用性,将 NEAR 架构的优势扩展到其自身生态系统之外。
准备好进行构建的开发者可以从 docs.near.org 上的 NEAR 开发者文档 开始,该文档全面涵盖了 NEAR SDK、智能合约部署以及开发者工具。
理解 NEAR 的分片架构,是掌握该网络如何大规模实现其生态系统的下一步。
了解区块链分片:后续一切的基础
分片是 NEAR Protocol 可扩展性设计的核心架构技术,理解它是理解无状态验证的基础。
什么是区块链分片?
区块链分片是一种借鉴自数据库设计的水平分区技术,它将区块链的交易处理工作负载分配到多个被称为“分片”的并行处理分区中。与其让每个节点处理每一笔交易(这正是比特币和分片前的以太坊的运作方式),分片允许在多条链上同时进行并行处理。这就像超市里的并行结账通道:与其让一条队伍按顺序处理所有顾客,不如让多个通道同时处理不同的顾客,从而成倍提高系统的有效吞吐量。
分片引入了单链架构可以避免的协调挑战。当一个交易涉及不同分片上的账户或智能合约时,协议必须在分片之间进行协调才能完成它,这需要跨分片边界的收据和回调消息。这些被称为跨分片交易,而管理这种协调开销是分片区块链架构中的一个核心设计问题。这直接关系到无状态验证对 NEAR 的长期可扩展性为何重要。
Nightshade:NEAR 的分片架构
Nightshade 是 NEAR Protocol 的分片架构,它维护一个逻辑上的区块链,同时将交易处理分散到并行分片中,每个分片在每个区块产出一个交易子集,称为区块片段。所有分片的区块片段都包含在同一个区块里,保持了单一统一链的外观,同时在底层实现了并行处理。
以下是 Nightshade 处理交易的方式:
- NEAR 上的每个账户都根据其账户 ID 分配到特定的分片
- 交易将被路由到拥有发送者账户的分片
- 每个分片在每个区块周期内生成一批(chunk)交易
- 所有活跃分片的区块分片将被组装成一个单一的区块
- 区块生产者验证该区块;分片验证者(第二阶段后)负责验证单个区块分片
截至 2024 年,根据 NEAR 的 Nightshade 分片文档.),NEAR 共有六个活跃分片。Nightshade 路线图的第 3+ 阶段引入了动态再分片,这将使分片数量能够根据网络需求自动扩展,而非固定不变。
跨分片交易需要额外的协调步骤:发送分片生成一个收据,由接收分片在后续区块中进行处理。这种协调复杂度随分片数量的增加而增长。无状态验证通过将状态存储与验证工作完全解耦,减少了验证者在跨分片边界管理状态时的开销,有助于在大规模环境下实现更高效的跨分片执行。
理解 Nightshade 的分阶段开发,是为将无状态验证(stateless validation)纳入路线图提供核心背景的关键,而下一节将对此进行阐述。
Nightshade 分片路线图:从发布到无状态验证
Nightshade 分片架构已分阶段部署,每个阶段都会改变验证者与分片状态的交互方式。
| 阶段 | 名称 | 变更内容 | 验证者行为 | 状态 |
|---|---|---|---|---|
| 阶段 0 | Simple Nightshade | 主网启动;无状态分片 | 所有验证者在单个分片上处理所有状态 | 已完成 (2020年4月) |
| 阶段 1 | 状态分片 | 状态分布在多个分片上 | 验证者存储并维护其分配分片的完整状态 | 已完成 |
| 阶段 2 | 无状态验证 | 引入状态见证;分片验证者无需存储状态即可验证 | 分片验证者使用由区块生产者提供状态见证;无需持久化状态存储 | 于 2024 年末在主网上线(请在 near.org/blog)) 查证当前状态)** |
| 阶段 3+ | 动态重分片 | 分片数量根据网络需求自动扩展 | 随着分片数量的变化,验证者分配动态调整 | 开发中 |
第一阶段到第二阶段的转变是本文的核心概念。在第一阶段,每个验证者都会在本地存储其分配的分片的完整状态,这构成了一个显著的硬件负担,随着分片累积了更多的账户数据和合约存储,这个负担也随之增长。在第二阶段,分片验证者完全消除了这种存储需求:它们以状态见证(state witness)的形式接收每个分片所需的精确状态,验证该分片,然后丢弃该见证。
第 2 阶段(无状态验证)是下一节的重点:它究竟是什么、它是如何运作的,以及它对验证者和用户而言分别会有哪些改变。
NEAR 无状态验证是什么?
无状态验证 (Stateless validation) 是 NEAR 协议的一次升级(Nightshade 第 2 阶段)。在该阶段,分片验证者 (chunk validators) 无需存储完整的分片状态即可验证交易分片 (transaction chunks)。验证者不再在本地维护持久化状态数据,而是接收由区块生产者 (block producers) 生成的状态见证 (state witnesses)——这是一种包含验证每个分片所需精确信息的加密数据包。
无状态验证并非 NEAR 独有;它是一种正在多个区块链生态系统中探索的架构方法。NEAR 的实现是在执行层进行的特定、具体的部署,这与以太坊运行在数据访问层上的无状态客户端路线图不同。NEAR 对此功能的官方术语是“无状态验证”,而不是“无状态客户端”(以太坊的术语)或“无状态执行”。
欲了解完整技术规范,请参阅 NEAR 基金会的无状态验证公告.
问题:为何有状态验证无法扩展
在一个有状态的分片模型中,每个验证者必须在本地存储和维护其分配的分片的完整状态。随着区块链的增长,这会产生三个复合问题:硬件成本膨胀,这使得小型验证者难以承担;中心化压力,这会将验证集中在资金雄厚的节点运营商手中;以及可扩展性上限,即添加更多分片会按比例增加整个验证者集合的存储需求。
下表从五个维度比较了有状态验证和无状态验证。
| 维度 | 有状态验证 | 无状态验证 |
|---|---|---|
| 状态存储要求 | 每位验证者在本地存储完整的分片状态 | 验证者接收状态见证者;无需存储持久化状态 |
| 硬件强度 | 高磁盘 I/O 和存储要求 | 对区块验证者的存储要求大幅降低 |
| 验证者参与门槛 | 高:需要大量的硬件投资 | 低:区块验证者可以在成本较低的硬件上运行 |
| 对去中心化的影响 | 趋向中心化:高昂的成本排除了较小的参与者 | 扩大参与度:较低的成本使更广泛的验证者能够参与 |
| 可扩展性上限 | 增加分片会按比例增加存储负担 | 分片数量可以增加,而不会导致每位验证者的存储需求按比例增长 |
随着网络增长和状态积累,有状态模型最终迫使人们做出选择:进一步提高硬件要求、减少分片数量,或者接受验证者的中心化。无状态验证通过将状态存储者与交易验证者分离,打破了这一约束。
解决方案:无状态验证的定义
无状态验证移除了分片验证器对状态存储的要求。分片验证器无需维护分片状态的本地副本,而是接收来自区块生产者打包成的、用于验证其处理的每个分片所需的精确状态数据(状态见证)。验证完成后,该见证会被丢弃。不会发生持久化存储。
实际结果是,验证者不再需要庞大的磁盘容量来持有分片状态。网络可以增加分片数量以提高吞吐量,而无需按比例增加每个验证者的存储要求。验证工作和状态存储工作现在由具有不同硬件配置的不同参与者执行:维护状态的区块生产者,以及无需存储即可进行验证的区块验证者。
状态见证人:加密密钥
NEAR Protocol 中的状态见证者 (State Witness) 是由区块生产者生成的加密数据包,其中包含分片验证者验证特定交易分片所需的所有账户余额和合约存储值,而无需验证者在本地存储完整的分片状态。
该机制分五个步骤:
- 区块生产者维护完整的分片状态,并为其分配的分片生成一个 Chunk
- 区块生产者为该 Chunk 生成一个状态见证 (State Witness),其中包含从 NEAR 的状态 Trie (记录所有账户余额和合约存储的加密数据结构) 中提取的相关状态值
- 状态见证被传输给分配到该分片负责此区块的 Chunk 验证者
- Chunk 验证者使用该见证来验证 Chunk 中每笔交易的正确性
- Chunk 验证者在验证后丢弃该见证,且不进行持久化的状态存储
您可以将状态见证(state witness)想象成来自区块生产者的认证收据。它证明了在交易发生时,账户拥有充足的余额且合约状态有效,而验证者无需持有整个账本。该收据仅包含验证该笔特定交易所需的精确信息,不含其他冗余内容。
在 NEAR 的协议规范中,使用的术语是“状态见证”,而非“状态证明”或任何其他变体。寻求技术规范深度细节的读者可以查阅 NEAR 增强提案 (NEPs) 仓库。
分块验证器 vs. 区块生产者:网络参与的两个层级
NEAR上的块验证器是一种验证节点,它利用块生产者提供的状态见证来验证特定的交易块,而无需在本地存储完整的信道状态。
区块生产者和分块验证者构成了一个双层架构:
["- 块生产者 维护完整的分片状态,生产区块,并为他们所生产的每个分片生成状态见证。由于他们必须持续存储和更新分片状态,因此需要更高的硬件要求。","- 分片验证者 接收来自块生产者的状态见证,并使用它们来验证特定分片中的交易,然后丢弃见证。他们不维护持久状态,也不生产区块。"]
分片验证者在每个 epoch 中会被随机轮换到不同的分片,NEAR 上每个 epoch 大约持续 12 小时。这种轮换可以防止任何验证者在同一分片上停留足够长的时间而与其他节点串通,或者成为该分片的攻击目标。
| 维度 | 区块生产者 | 区块片段验证者 |
|---|---|---|
| 状态存储要求 | 本地维护完整的碎片状态 | 无需持久化状态存储 |
| 硬件强度 | 高:需要大量存储和计算 | 显著较低:没有状态存储负担 |
| 在区块生产中的作用 | 为分配的碎片生产区块 | 不生产区块 |
| 在无状态验证中的作用 | 为其区块片段生成状态见证 | 接收并验证状态见证;使用后丢弃 |
| 去中心化影响 | 由于硬件成本高,节点数量较少 | 较低的硬件要求使得更多节点成为可能 |
由于块段验证者不存储持久状态,运行此类节点的资金成本显著低于运行出块验证者节点。这扩大了能够参与维护 NEAR 网络安全的群体。
无状态验证对去中心化和可扩展性的意义
无状态验证为 NEAR 网络带来了三个相互关联的成果:更广泛的去中心化、可扩展性的提升,以及在区块链三元悖论方面取得的可衡量进展。
去中心化。分块验证者更低的硬件要求,通过降低运行验证节点的资本门槛,扩大了验证者集合。块生产者仍然需要更高的硬件规格,但随着分片数量的增加,分块验证者代表了更大且不断增长的活跃验证工作份额。其结果是,网络安全参与将获得更广泛、更易于参与的途径。
可扩展性。将状态存储与验证工作分离,意味着 NEAR 可以增加分片数量,而无需按比例增加每个验证器的硬件要求。该网络通过完全分片和无状态验证,目标是实现 100,000+ TPS,这是由其架构支持的设计目标,而不是当前的性能数据。验证吞吐量不再受状态存储的输入/输出瓶颈限制,而这曾是第一阶段的主要限制。
区块链三元悖论的进展。 区块链三元悖论(通常归功于 Vitalik Buterin)认为,区块链最多只能同时实现可扩展性、安全性和去中心化这三者中的两项。无状态验证同时解决了这三个问题。通过提高每个分片的验证吞吐量,可扩展性得以提升。通过降低区块验证者(chunk validators)的硬件门槛,去中心化程度得以提高。通过随机的区块验证者轮换来防止针对特定分片的定向攻击,从而提高了安全性。
核心要点:
- 无状态验证是 NEAR 的第二阶段 Nightshade 升级,取消了区块分片验证者对状态存储的要求
- 区块生产者生成状态见证人 (state witnesses);区块分片验证者使用它们来验证区块分片,然后将其丢弃
- 区块分片验证者不存储完整的分片状态。这是与有状态验证的本质区别。
- 较低的区块分片验证者硬件要求扩大了可以参与网络安全的人群
- NEAR 的目标是在实现完全分片后达到 100,000+ TPS;无状态验证消除了实现这一目标路径上的主要瓶颈
为了解 NEAR 的方法与以太坊 (Ethereum) 和 Solana 的构建有何不同,下一节将研究这三个网络在架构上的权衡。
NEAR 对比 以太坊 对比 Solana:架构如何比较
NEAR Protocol、以太坊和 Solana 代表了应对同一核心挑战的三种截然不同的架构方法:在规模化上实现高交易吞吐量。理解这些差异有助于评估各协议的设计权衡,而非将其中一种视为优越。
NEAR 对比 以太坊:执行分片 对比 数据分片
NEAR 和以太坊在三个根本性的架构维度上有所不同:它们的分片方法、无状态架构实现以及开发者工具。
在分片方面,NEAR通过Nightshade追求执行分片。交易处理工作负载本身被分散到并行分片中,每个分片生成区块,这些区块被组装成块。以太坊通过danksharding(以太坊的数据可用性分片方法)追求数据分片,其重点是为Layer-2 Rollup提供廉价的数据存储,而不是在基础层分片执行。以太坊的执行扩展是通过构建在基础链之上的Rollup来处理的,而不是通过分割基础链本身。
在无状态架构方面,NEAR 的无状态验证正处于第二阶段的活跃实施中。以太坊则有一套围绕 Verkle 树构建无状态客户端的路线图,这是一种加密数据结构,允许以太坊轻客户端在不存储完整状态树(state trie)的情况下验证状态,该方案目前仍处于积极开发阶段。NEAR 和以太坊都在追求无状态架构,但处于不同的层面。NEAR 的方法是在执行和验证层;而以太坊的无状态客户端工作则运作在数据访问层。这些是针对同一根本问题的并行解决方法,而非针对同一设计的竞争性实现。
在开发者工具方面,NEAR 使用 WebAssembly (WASM) 作为其智能合约执行运行时,并以 Rust 和 JavaScript/TypeScript 作为主要的智能合约语言。以太坊使用以太坊虚拟机 (EVM),以 Solidity 作为主要语言。NEAR 通过 Aurora 提供 EVM 兼容性,使 Solidity 开发者能够轻松上手,而无需学习 Rust 或 JavaScript 来进行合约开发。
NEAR 和以太坊旨在实现不同的架构权衡,而非在单一性能轴上直接进行比较。有关以太坊详细的数据分片路线图,请参阅 以太坊的 danksharding 路线图.
| 维度 | NEAR Protocol | 以太坊 (Ethereum) |
|---|---|---|
| 共识机制 | 采用 Doomslug 最终性的权益证明 (Proof-of-stake) | 采用 Casper FFG 的权益证明 (Proof-of-stake) |
| 分片方案 | 执行分片 (Nightshade) | 为 L2 Rollup 设计的数据分片 (Danksharding) |
| 无状态架构 | 无状态验证 (Phase 2,已激活) | 通过 Verkle 树实现的无状态客户端路线图 (开发中) |
| 智能合约语言 | Rust, JavaScript/TypeScript (原生);通过 Aurora 支持 Solidity | Solidity/Vyper (原生 EVM) |
| 执行运行时 | WebAssembly (WASM) | 以太坊虚拟机 (EVM) |
| EVM 兼容性 | 是,通过 Aurora 层 | 原生 |
NEAR 与 Solana:分片扩展性与单链速度的对决
Solana 采用了一种独特的方法来实现高吞吐量:其单一链架构无需分片,即可在同一链上处理所有交易,并依靠较高的验证者硬件要求来维持网络性能。这种设计实现了可观的吞吐量,但却将硬件成本的负担转嫁给网络中的每一位验证者,限制了能够经济高效地运行验证者节点的独立参与者的数量。
NEAR 的分片架构将工作负载分散到并行的分片中,并通过无状态验证,降低了区块验证者(chunk validators)所需的每台验证者硬件要求。两种设计理念的差异在于权衡取舍:Solana 优先考虑单链性能的一致性;而 NEAR 则将负载分散到各个分片,以在吞吐量扩展时保持验证者的可访问性。
关于 NEAR Protocol 和 无状态验证 的常见问题
以下问题将解答关于 NEAR Protocol 和无状态验证的最常见搜索查询。
NEAR Protocol 是什么?
NEAR Protocol 是一个第1层权益证明区块链,通过一种称为 Nightshade 的分片架构专为高吞吐量而设计。验证者质押 NEAR 代币以参与区块生产和网络安全。该协议在完全分片规模下目标是实现 100,000+ TPS,并于 2020 年 4 月推出了其主网。其无状态验证升级(第二阶段)降低了验证者的硬件要求,并拓宽了网络参与度。
NEAR 中的无状态验证是什么?
无状态验证是 NEAR 的 Phase 2 Nightshade 升级。在此阶段,区块片段验证者无需在本地存储完整的分片状态即可验证交易区块片段。区块生产者会为每个区块片段生成名为“状态见证人”的加密数据包。区块片段验证者接收这些见证人并验证交易,随后将其丢弃。这降低了验证的硬件要求,并带来了更易参与的验证者模式。
什么是 Nightshade 分片?
Nightshade 是 NEAR Protocol 的分片架构,在保持单一逻辑区块链的同时,将交易处理分配到并行分片中,每个分片在每个区块中生成一部分交易块(chunk)。所有交易块都会被组装成一个完整的区块。交易根据账户 ID 被分配到不同的分片。截至 2024 年,NEAR 运营着六个分片,而第 3 阶段及后续阶段将引入动态重分片技术,根据需求缩放分片数量。
谁创建了 NEAR Protocol?
NEAR Protocol 由 Illia Polosukhin 和 Alexander Skidanov 于 2018 年共同创立。Polosukhin 是 2017 年《Attention Is All You Need》论文的合著者,该论文提出了现代 AI 模型(包括 GPT)背后的 Transformer 架构。Skidanov 曾任 Google 工程师,拥有分布式系统领域的专业知识。该协议于 2020 年 4 月在主网上线,NEAR 基金会担任其非营利管理机构。
什么是分片验证者 (Chunk Validator)?
NEAR 上的块验证器是一种验证节点,它使用区块生产者提供的状态见证来验证区块中的特定交易块,而无需存储其分配分片的完整状态。块验证器在每个纪元在分片之间随机轮换,从而降低串通风险。由于它们不需要持久化状态存储,因此它们的硬件要求显著低于区块生产验证器的要求。
什么是状态见证?
状态见证(State witnesses)是区块生产者(Block Producer)为每个其生产的分片(Chunk)生成的加密数据包。每个见证都包含了验证该分片内交易所需要的账户余额和合约存储值,这些数据提取自状态树(State trie)。分片验证者(Chunk validator)使用该见证来检查交易的正确性,随后将其丢弃。状态见证是实现无状态验证(Stateless validation)的关键:它们携带了验证所需的精确状态信息,而验证者无需存储完整的账本数据。
NEAR Protocol 的速度有多快?
NEAR 大约每秒生成一个区块,与许多第一层网络相比,其交易终局性时间较低。目前活跃分片的持续吞吐量以数千 TPS 计算,其架构设计在全分片和无状态验证规模下可达到 100,000+ TPS。NEAR 的速度有两个维度:吞吐量(所有分片的 TPS)和延迟(终局性时间),在 Nightshade 模型下,两者都会随着分片数量的增加而改善。
NEAR 的分片路线图目前处于哪个阶段?
截至 2024 年底,NEAR 正处于第 2 阶段(无状态验证)运行中,该阶段已在主网上线。第 0 阶段(无状态分片的主网发布)和第 1 阶段(由验证者持有状态的状态分片)均已完成。第 3+ 阶段(动态重分片,分片数量根据需求扩展)正在积极开发中。请在 near.org/blog.) 查看当前的部署状态和路线图更新。
NEAR 与以太坊有何不同?
NEAR 和以太坊的主要区别在于三个领域。第一,分片方法:NEAR 使用执行分片 (Nightshade) 来分配交易处理;以太坊则使用数据分片 (danksharding) 来支持第 2 层 Rollup,执行扩展则交给这些 Rollup 处理。第二,无状态架构的状态:NEAR 拥有活跃的无状态验证;以太坊通过 Verkle 树实现的无状态客户端工作仍在开发中。第三,开发者工具:NEAR 的原生环境使用 WASM 和 Rust/JavaScript;以太坊原生使用 EVM 和 Solidity。
NEAR Protocol 是否是一项好的投资?
本文不提供投资建议,也无法评估 NEAR Protocol 作为一项投资。代币价格和网络采用数据变化迅速。有关技术路线图信息,请参阅 NEAR Foundation 官方网站 near.org。对于投资决策,请参考当前市场数据以及合格财务顾问提供的独立财务分析。
结论:为什么无状态验证对 NEAR 的未来至关重要
NEAR 协议的无状态验证升级代表了自主网发布以来,对 Nightshade 架构在结构上最重大的改变。通过状态证明 (state witnesses) 和分片验证者 (chunk validators) 将验证者的状态存储与验证工作解耦,无状态验证打破了区块链增长与验证者硬件成本之间的直接联系。这是对本文开头提到的区块链三元悖论挑战的实际解决方案:更多的参与者可以参与验证,可以增加更多的分片,而且网络也变得更难以通过针对性的分片集中攻击来破解。
阶段 3+(动态重分片)是 NEAR 路线图上的下一个里程碑。它将允许活跃分片的数量根据网络负载自动扩展,而无需进行手动协议升级。通过阶段 2 构建的架构为这种动态扩展奠定了基础,使其在运行的同时不会按比例增加单个验证者的硬件负担。
对于想要进一步了解的读者,后续步骤将取决于您的视角:
- 投资者和研究人员: 关注 NEAR Foundation 官方网站 near.org 和 NEAR Foundation 博客,以获取路线图官方公告,Phase 3+ 开发更新,以及生态系统新闻。
- 开发者: NEAR 开发者文档 docs.near.org 涵盖 NEAR SDK,Rust 和 JavaScript/TypeScript 中的智能合约部署,以及 Nightshade 的完整技术架构。
- 验证者和节点运营商: NEAR Protocol 验证者文档) 详细说明了验证者要求,质押机制,以及在无状态验证下区块生产者和分块验证者的硬件规格。
无状态验证并非性能调整。它是对谁能参与保护分片区块链的一种架构重设,而这种重设为 NEAR Protocol 提供了一条可行的途径,能够在不增加中心化的同时提高吞吐量。