1,000 TPS! 5,000 TPS!! 22,000 TPS!!! – 许多新区块链在谈论其项目时会强调这些数字。尽管有许多技术创新，但这种方法未能考虑到，在不考虑运行完整节点的成本的情况下，增加 TPS（每秒事务数）会增加去中心化的阻力。

一种新模型 ScaDe (Scalability-per-unit-of-Decentralization) 将帮助业界设计更好的区块链。

去中心化对区块链至关重要。尽管比特币和以太坊的 TPS 有限，但加密行业（市值）创造的价值中有 70% 以上属于两个最去中心化的区块链——比特币和以太坊。我们无法获得更好的吞吐量，因为目前的区块链架构在可扩展性和去中心化方面都非常低效。这一挑战被成为可扩展性不可能三角。

在这篇文章中，我提出了一个新的思维模型 ScaDe(Scalability-per-unit-of-Decentralization)，它可以帮助行业设计更好的区块链。然后，我们将研究如何使用零知识证明的简洁区块链（如 Coda）如何超越目前区块链有限的 ScaDe 。

最终，我们相信 ScaDe 是比 TPS 更好的目标，因为区块链不是计算机。

信任机器

当以太坊自称为 “世界计算机” 时，我们都开始将区块链概念转向计算机。但是，计算机是计算机器。它们的运算速度非常快。另一方面，真正的区块链是极其糟糕的计算机。它们的计算速度非常慢，比 1990 年的计算机还慢。这意味着比特币每秒只有 7 笔交易，以太坊每秒只有 15 笔交易。

这是因为区块链不是计算机器，而是信任机器。它们使每个人都能信任一系列计算的结果，而无需信任一个或一组已知的第三方。数字黄金，又称比特币，是第一个建立在信任机器上的明显应用。它相当于计算机的计算器。随着以太坊（Ethereum）的出现，该领域的开发人员开始构建和想象许多其他应用程序：代币、游戏物品、门票、身份、全球金融服务等等。

然而，目前的区块链架构在成为信任机器方面效率非常低。这是因为任何想要使用区块链的人都必须重新计算该区块链上的整个计算序列。也就是说，除非他们信任代表他们行事的第三方，否则此时你就失去了使用信任机器的主要好处。由于效率低下，我们在扩展这些信任机器方面的成功非常有限。这个基本的挑战被称为可扩展性不可能三角。

业内人士认为，比特币和以太坊等热门区块链目前的去中心化状态基本足够。虽然去中心化不是一个容易量化的特性，但它主要是关于有多少不同的实体具有向（或控制）信任机器写入（或访问）的能力。控制节点（矿工或区块生产者）由链本身直接激励保持诚实。因为有价值数百亿美元的赏金，在 10 年时间里流行的区块链并没有受到有效攻击。

新的区块链开发人员的大部分注意力都集中在提高区块链的可扩展性上，这种可扩展性被量化为每秒交易（TPS）。

另一方面，访问节点（或完整节点）则遭受着公地悲剧，因为想要使用和访问区块链的人越多，运行完整节点的成本就越高。这限制了完整节点的数量（目前比特币为 1 万，以太坊为 7 千），有时还会减少。这一趋势一直是开发者关注的一个主要问题，是导致 2017 年出现比特币现金分叉的根本原因：因为比特币开发者不想让终端用户更难运行比特币全节点。

连接到比特币和以太坊区块链的完整节点总数

尽管存在这种担忧，新的区块链开发人员的大部分注意力都集中在提高区块链的可扩展性上，这种可扩展性被量化为每秒交易（TPS）。

构建 ScaDe

如前所述，许多区块链开发人员没有考虑到，增加 TPS 伴随着去中心化的权衡。无论共识算法获得的速度有多快，或者实现的数据结构有多高效，困难的点在于，直接访问区块链的用户必须重新执行所有计算才能访问信任机器。这就是为什么自区块链问世以来，我们一直处于权衡边界的原因，在这种情况下， 每个去中心化单元的可扩展性，并没有得到改善。 如果我们想设计更好的信任机器，则需要开始优化以实现更全面的目标。

ScaDe，每个去中心化单元的可扩展性，并没有得到改善。

我们提出 ScaDe，它代表每单位去中心化的可扩展性，它是设计更好的区块链的新思维模型。尽管 ScaDe 不是一个确定性模型，但在概念上，它可以被理解为当前和未来区块链的折曲线。

ScaDe 图表上现有和即将推出的区块链的大致估计图 [最新更新日期：2020 年 3 月]

如果我们将图表的焦点放在现有链的更小的子集上，我们可以确定 TPS 和完整节点数，那么我们确实可以看到这种关系在现实中发挥作用。

Scade 图表，包含公链实时的真实数据 [最新更新日期：2020 年 3 月]

开发人员和企业家追求的许多用例确实需要实现高吞吐量。然而，在这样做的同时，我们不能放弃对区块链至关重要的东西——没有中介就可以实现可编程信任。如果我们不得不信任有限的中介机构，那么使用一台真正糟糕的计算机毫无意义。只需使用云计算，它更便宜！

使用一台糟糕的计算机不仅没有意义，而且我们还看到项目进行去中心化权衡的不利结果，因为它们无法超越当前的 ScaDe 边界。EOS 已经将其大部分节点整合到中国活跃节点上。Libra 正面临着巨大的监管压力，因为所有节点在发布前都是已知的。区块链问题的真相在于，提高在区块链上构建的应用程序的可用性和覆盖范围的唯一方法是找到超越当前 ScaDe 边界的方法。因此，这是用户和开发人员比较区块链项目的标准。

所以我们如何实现更高的 ScaDe?

加入零知识证明

零知识证明（ZKPs）是产生证明的计算，该证明使任何人都可以轻松，廉价地验证计算正确无误。因此，与其再次进行计算以信任其结果，不如检查证明。如果以特定方式（如在 Coda 中）应用于区块链，这使用户可以轻松地检查在访问区块链之前进行的计算。因此，无需重新计算自第一个块的所有计算，任何用户都可以验证简单的证明，使他们能够相信其他参与者正确计算了区块链的所有交易和规则。这使得运行访问节点的复杂性提高了 1000 倍。目前，从零开始启动比特币节点的最快时间是使用 2000 美元的台式计算机启动 6.5 小时。使用 Coda， 平均智能手机只需毫秒时间。

由于 ZKPs 我们不必重新计算所有事务，那么我们可以按数量级增加 ScaDe。

记住，我们无法超越 ScaDe 边界，因为无论我们如何提高 TPS，我们都必须重新计算所有交易。因为 ZKP，我们不必再这样做了，我们可以按数量级增加 ScaDe。

简洁区块链假设的 ScaDe 模型，以 Coda 的未来状态为例

尽管当前状态使用 ZKP 在去中心化和 TPS 方面都可立即获得好处，但我们确实受到了计算证明的速度以及数据可以通过 P2P gossip 网络的速度的工程限制。好消息是，ZKPs 为我们提供了一条持续增加 ScaDe（以及 TPS）的道路。 ZKP（特别是 SNARK 及其变体）的计算进展以指数方式提高了验证速度和其他必需的特性（例如受信任的设置）。 在 2019 年，我们看到 SNARK 的新建设数量与以前每年的总和一样多。 我们还看到验证者的速度提高了很多倍，例如在 SNARK 挑战赛中，O（1）Labs 的速度提高了 4 倍。

结论

区块链行业缺乏一个框架，使得用户和开发人员能够准确、公平地比较不同区块链的真实情况——信任机器。这些机器的主要功能，即可编程信任，是由它们的去中心化程度和无需许可决定的。像比特币和以太坊这样的流行区块链要求用户和开发者运行价值数千美元的设备，或者从中介机构注册服务。这可能阻止了那些能够从加密行业中获得最大好处的用户访问这些链，原因可能是他们没有足够的资源，或者受到这些中介的审查。如果我们继续以这种方式构建区块链，我们将扼杀信任机器的革命。相反，我们最终将复制我们现有的金融体系，只是为中心管理者设置一套新的标识。

我建议将 ScaDe 作为一种模式，推动行业设计更好的区块链，而不需要去中心化权衡。当我们看正在运行或正在开发的区块链时，大多数区块链都被困在了 ScaDe 的边界。这迫使开发者和用户做出权衡（数字黄金 [比特币] 与监管支付 [Libra]）。

实现更好的 ScaDe 的方法是设计更高效的信任机器，其中每个用户不需要重新计算自创世块以来的每个交易即可直接访问机器。通过使用零知识证明（ZKPs）将区块链的大小固定为一个小证明，我们可以实现更高效的设计和更好的 ScaDe。在 Coda，我们在过去的两年里一直在研究这个问题，并且已经公开测试了 6 个月。我们的目标是在 2020 年夏天推出世界上第一个具有更好 ScaDe 的区块链。