觀點 | 五問以太坊：客戶端多樣性問題從何而來？如何解決？_ETH

最近舉行的第90期核心開發者會議幾乎全程都在討論一個問題。我強烈建議大家親自聽一下這場會議。

在這場會議上，Alexey提出了客戶端開發者負荷過重的問題。雖然我認為這場討論是一個重要的開始，但是我們太急于尋求解決方案了，充分理解這個問題才是當務之急。重要的是，我們需要花點時間來分析問題。在問題內涵的分析上，“五問法”是最簡單有效的方法之一。

事不宜遲，先來看看第一問是什么。

第一問：為什么Geth開發團隊的壓力如此之大，甚至到了超負荷的地步？

通過etherscan，我們可以看到各個客戶端的裝機量所占份額的統計數據如下所示：

Geth:75%

Parity&OpenEthereum:20%

Nethermind:1%

剩下4%由一些市場份額不到1%的客戶端組成，因此忽略不計。

重要的是，有超過51%的算力都集中在Geth客戶端上。假設在即將到來的柏林硬分叉中，Geth在實現其中一個EIP時出現了bug。即使這個客戶端的其它實現都沒出bug，只要有區塊碰上了這個bug，就會導致以太坊網絡分叉。按理來說，這個區塊是無效的，其他客戶端也會將其視為無效塊。但是，有超過51%的挖礦節點都運行的Geth客戶端，因此整個網絡都會被帶到錯誤的分叉鏈上去。

觀點：FTX崩潰可能加快推動加密立法:金色財經報道，位于華盛頓的加密行業游說團體區塊鏈協會執行董事Kristin Smith表示，加密貨幣交易所FTX倒閉后行業信譽受損，要修復聲譽將需要繼續與美國政策制定者接觸。她表示，該行業可以“擺脫當前的危機”，需要的是與有興趣為加密找到正確的監管框架的兩黨政策制定者合作，不僅要保護消費者，還要推動創新。

Smith說，“我們將看到提出的一些兩黨立法提案，這些提案將在國會的多個委員會中得到非常嚴格的審查和辯論，而且我們確實可以看到一些立法加快完成的勢頭”。[2022/12/14 21:43:20]

這就要求Geth客戶端和開發團隊絕對不能犯錯。

因此，第一問的答案是：

因為以太坊網絡的客戶端缺乏足夠的多樣性。

值得一提的是，客戶端多樣化不會突然將客戶端開發變成一項輕松的工作。但客戶端多樣性本身依然是一個值得探索的領域，有助于我們找到提高客戶端開發的效益，同時減輕開發團隊負擔的方法。不可否認的一點是，只在Geth團隊上下功夫不太可能解決這個問題。

觀點：投資者越發認可將數字土地作為一種可行投資:在評論虛擬房地產的日益流行時，區塊鏈游戲平臺The Sandbox的市場營銷和公關顧問Joseph Madding表示，投資者對將數字土地作為一種可行投資的想法越來越持開放態度：“虛擬房地產無疑正變得越來越流行。在過去的10周里，使用我們的Telegram chat、Discord、Twitter和其他社交媒體平臺進行相關互動的用戶增加了超1000%。我們因此擴大了社區管理以滿足不斷增長的需求。就把虛擬土地作為一種商品而言，我們看到最初售價約為370美元的LAND作為小型地產以2000多美元轉售。這令人震驚，也顯示了社區對我們NFT產品的巨大興趣。”

此前消息，幣安通過買入4012枚LAND代幣，在The Sandbox中獲得虛擬房地產資源。據了解，幣安計劃在The Sanbox平臺內組織社交游戲活動，如NFT及游戲創作競賽，并給予最佳創作者LAND代幣作為獎勵。The Sanbox計劃于2020年12月發布公測版，目前已組織四次土地（LAND）預售，并出售價值近150萬美元的代幣。（Cointelegraph）[2020/9/20]

第二問：為什么以太坊網絡缺乏客戶端多樣性？

觀點：比特幣波動率或在較長時間內保持較低水平:Cointelegraph發文稱，盡管比特幣在過去24小時內增長了3%，但仍然面臨著11000美元左右的重要阻力位。加上期貨市場未平倉合約的減少和現貨市場交易量的停滯，可能會導致比特幣的波動率在較長時間內保持較低水平。數據顯示，過去一個月，比特幣期貨市場的未平倉合約總額從57億美元下降至38億美元。比特幣現貨量也顯示出類似的趨勢，過去一個月的大部分時間里一直低于5億美元。[2020/9/15]

以太坊主網上線時，我們有多個客戶端。其中最主要的兩個是Geth和CPPEthereum。之后又出現了Parity，CPPEthereum被淘汰。

從那時起，除了Parity之外，沒有一個客戶端能獲得較大的市場份額。去年，Nethermind異軍突起，成為了一顆冉冉上升的新星，但是目前只占據了1%的市場份額。最近，由于Parity遭遇了一些波折，前途一片黯淡，Parity的市場份額大幅下降。我們認為，在理想情況下，以太坊網絡需要有3個及以上的客戶端、每個客戶端占有的客戶端份額都不至于太高、沒有任何一個客戶端能占據遠遠超過51%市場份額。雖然在理想情況下應該實現客戶端多元化，但是我們已經習慣了客戶端霸權的局面。

觀點：比特幣波動性受抑制原因或是大量持有短期波動性期權的基金涌入市場:根據Skew提供的數據，BTC隱含波動率和實現波動率也出現了下沉，跌至2020年3月以來未曾見過的水平。7月10日，實際波動率降至3.2%，但隱含波動率保持在3.5%。

Blockhead Capital的執行合伙人Matt David Kaye表示，波動性受到抑制的原因可能是市場上大量持有短期波動性期權、尋求收益的基金涌入。對市場上的許多投資者來說，這些工具被宣傳為低風險、產生收益的工具。

隨著比特幣價格的鞏固，做市商正試圖通過不斷調整現貨風險來對沖風險。這導致了一個更緊的價差的產生，并擴展了6月份可預測的價格區間，因為他們以低價買回了比特幣，當比特幣價格稍有上漲時就出售了比特幣。因此，這些短線波動基金正在獲利，Kaye補充說，比特幣期權市場的風險被錯誤定價了。（AMBCrypto）[2020/7/11]

那么，我們為什么需要多個客戶端？

從我個人的經驗角度來看，構建以太坊客戶端難比登天。Geth之所以能在以太坊網絡上穩定運行，是因為它引入了很多復雜的優化。Geth團隊花費了數年時間才達到了如此高的復雜度，目前仍在繼續優化中。

觀點：巴西或在2020年迎來首次代幣熱潮:Coindesk發文稱，由于對穩定幣的興趣不斷增加，巴西可能會在2020年迎來首次代幣熱潮。幣安巴西代表Mayra Siqueira表示，巴西穩定幣交易者的數量自2020年1月以來增加了三倍，其中最受歡迎的穩定幣是Tether（USDT）。此外，加密交易所Nash的聯合創始人Fabio Canesin表示，在過去30天內，其去中心化交易所的USDT交易額約為1200萬美元，其交易所的用戶中有大約8000名是巴西人。[2020/7/9]

有人可能會立即建議我們想辦法為落后的客戶端提供支持和幫助。我很警惕這種“人月神話”式的解決方案——在軟件開發過程中，讓更多工程師來解決一個難題很少會成功，而且我不指望這種方案會取得成功。

相反，我認為應該將關注點放在復雜性上。

注：人月神話，mythicalman-month，指出以大量人員和較短的時間，并不能縮短軟件的開發進度。一窩蜂的作業方式無助于軟件生產，且會制造麻煩，產生出更差的軟件。向進度落后的項目追加人力，只會使進度更加落后。

第三問：為什么構建以太坊客戶端會這么難？

現在，我們正越來越接近問題的根源。

事實證明，大部分困難都來自于組網協議，即以太坊客戶端軟件用于相互連接并分享區塊鏈信息的那一組工具。以太坊的組網規則，最終影響甚至決定了以太坊客戶端的設計和要求。

一些組網工具指定了未經優化的架構，甚至要求以太坊客戶端運行不必要的功能。客戶端開發者需要在這些限制下工作。

第四問：為什么網絡互聯協議提高了客戶端實現的難度？

我相信，這個問題的答案基本上可以分為兩個部分。

狀態管理

整體網絡互聯要求

就狀態管理而言，以太坊客戶端必需能夠同步網絡上的完整狀態，并維護該狀態的本地副本。這兩點都很難做到。對客戶端以及讀取并處理狀態要求的服務器來說，同步狀態需要提出數百萬個請求，并且會導致磁盤I/O飽和。新同步的狀態需要經過維護和刪減，以便數據庫能足夠快地執行新區塊。從工程上來說，這是一項嚴峻挑戰！

GetNodeData是我們用來同步狀態的唯一網絡互聯工具，針對特定的狀態數據庫格式進行了優化。由?TurboGeth?推廣的“扁平式”數據庫布局在狀態維護方面具有極大的性能優勢，但是使用這種布局會加大?GetNodeData?請求的處理難度。

一旦我們將注意力轉向網絡技術，尤其是DevP2P?ETH?協議，我們會發現還有其他因素提高了客戶端的復雜性。要想加入這個網絡，客戶端需要具備以下能力：

處理訪問最近區塊所生成的狀態的?GetNodeData?請求；

處理訪問鏈上數據歷史記錄的請求，包括區塊頭、區塊體和收據。

從根本上來說，對于許多客戶端操作而言，處理這些請求所需的基礎數據不是必需的，但是現在卻強制它們支持這些功能。這就需要所有客戶端在除了滿足自己本身的需求之外，還要另外構建大量功能。例如，主要作為交易發送網關的客戶端并不需要歷史鏈上數據，可能只需要一個很小的狀態子集。但是，就當前的以太坊版本而言，客戶端依然需要保存完整的副本。

第五問：為什么……

看來我只問了四個“為什么”就找到了根本原因。以太坊協議還沒有完全成熟。在設計以太坊協議時，我們并沒有意識到現如今發現的大多數問題，或者因為當時狀態規模較小、發展歷史較短，這些問題還不成問題。

解決方案

過去一整年，我都在關注這個問題。令我震驚的是，以太坊上許多問題的根源其實都可以追溯到網絡層。

或許最明顯的例子是，磁盤I/O歷來都是客戶端的一個瓶頸。這個瓶頸之所以存在，是因為客戶端傾向于使用樹結構的樸素表示來執行其狀態數據庫。狀態數據庫的構建方式由?GetNodeData?網絡元件決定。

為了解決這個問題，我們需要對以太坊共識層以及網絡層的各個部分進行檢修。目前，檢修工作已經啟動。大量工作已經在Alexey和我共同領導了8個月的“無狀態以太坊”名義下開展。我們所做的一些工作至少減輕了Geth團隊的負擔，因為他們用上自己開發了經年之久的SNAP同步協議。還有一部分工作需要深入理解這個問題并想到可行方案的才俊來承擔。

目前，這樣一個龐大的DevP2P?ETH?協議尚未完全解構。我們對于如何將這個網絡拆分成三個獨立的專用網絡有了基礎了解，但是目前還沒有人直接著手這塊。

另外，還有像?re-genesis?之類的想法，提供了完全回避這些問題的機制。這是一種激進的方法，如果能成功的話，或將為我們帶來很大的優勢。

首先，我們應該清楚的是，以太坊網絡還有許多艱巨的任務需要完成，只有少數人能夠勝任這些任務。雖然每天都有越來越多的開發者參與進來，但是他們需要投入時間和精力來學習必備技能。客戶端開發者在專注于解決日常用戶看不到的底層問題時，還要抽出時間來開發新的EVM功能。

如果我們希望以太坊網絡能夠取得長遠的成功，我認為整個社區都要就解決這些問題展開合作，給予其根本原因足夠的關注和討論。最重要的是，我們要攜手打造出有效的技術解決方案。

原文鏈接:?https://snakecharmers.ethereum.org/applying-the-five-whys-to-the-client-diversity-problem/作者:?PiperMerriam翻譯&校對:?閔敏&阿劍

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