Ergo与区块链：技术与创新
2021年12月28日
在Ergo与区块链系列的第四篇文章中，我们将描述不同基础设施层上的区块链技术。目前，CoinGecko上列出了超过一万种加密货币，但只有少数在构建创新的去中心化金融平台。
比特币的初始理念依赖于保护商业免受集中式故障点的承诺。
在本文中，我们将解释区块链的三个层次上的技术和创新：第0层、第1层和第2层。
第0层指的是区块链的网络/参考层，也称为链外层。
第1层是智能合约层以及链上交易层。
第2层可以指链外、链上或两者的组合。
网络层
PoW和PoS模型
比特币通过引入工作量证明机制揭示了拜占庭将军问题的解决方案。在这个模型中，挖矿节点可以通过达成共识来验证新交易。PoW模型使得去中心化网络具有容错能力，并创造了一种新的数字货币形式，称为加密货币。
PoW示例：比特币、Ergo、以太坊、门罗币、莱特币、乌鸦币、Digibyte、ZCash
解决拜占庭将军问题的另一种方案是通过使用权益证明。在这个模型中，质押池提供应用交易的共识。运营质押池还有不同的要求，例如持有最低数量的代币和需要特定的计算机。
PoS示例：卡尔达诺、Algorand、Cosmos、Polkadot、Solana、Avalanche、Tezos、Waves
PoW和PoS是实现公共区块链共识的两种已知解决方案。然而，这两种解决方案并非没有固有缺陷：PoW需要避免矿工池集中化，而PoS需要避免持有者（持有质押代币的人）集中化。在评估它们的能源效率时，PoS协议设计通常被认为是更环保的替代方案，而PoW则依赖于大量电力来保持网络安全和运行。
Ergo选择PoW模型有两个原因：
- 首先，它保证了公平启动的执行（通过挖矿对所有代币的公平访问）。
- 其次，自比特币诞生以来，PoW已被证明是一种经过时间考验且安全的区块链模型（见：林迪效应）。Ergo的共识算法Autolykos v2是一个可通过GPU挖掘的模型，对挖矿设备的要求较低，温度也较低。
UTXO和账户模型
除了这两种共识模型外，还有两种不同的数据可用性模型，称为UTXO和账户模型。在比特币的白皮书中，没有提到UTXO。相反，研究人员后来称之为UTXO模型，因为所有一次性未花费交易输出的总和代表了整个区块链。账户模型（如以太坊白皮书中所述）代表了在区块链上不断增长的长期账户。
这两种模型应用了独特且不同的逻辑。以太坊的模型在链上计算上依赖较重，导致网络拥堵。比特币也面临类似的网络拥堵问题，这两种模型应用了不同的解决方案来应对这些可扩展性问题。一个直接（且不受欢迎）的解决方案是通过使高端硬件成为运行节点的必要条件来限制节点数量，但这可能导致构建一个集中式区块链。
继比特币之后，以太坊的账户模型引入了更灵活的区块链设计，具备智能合约能力。以太坊的平台提供了在其上生成其他代币的能力，这就是为什么我们在几年前见证了ICO热潮。NFT、DAO和DeFi应用等新颖想法源于以太坊社区。大多数其他链在小幅调整后应用了以太坊的设计，这就是为什么我们看到许多“新”链以以太坊虚拟机兼容性推出。
账户模型示例：以太坊、Tron、Solana、Avalanche（C链）、Binance智能链、EOS
UTXO模型在其链外设计中具有更大的灵活性，通过结合链上和链外计算来提升区块链的可扩展性。同样，扩展的UTXO（由Ergo和卡尔达诺采用）在数据可组合性方面优于账户模型，使得dApps更容易高效地扩展和部署到其他链。UTXO模型在可扩展性和隐私方面具有一定优势，通过利用链外计算和一次性使用的UTXO地址。
UTXO模型示例：卡尔达诺、Ergo、Digibyte、乌鸦币、比特币、Komodo、Avalanche（X链）、门罗币、ZCash
账户和UTXO模型都可以实施不同的数据可用性效率解决方案（称为第2层解决方案），例如支付通道、侧链、状态通道、分片和/或zk-rollups。
应用层
分布式应用
比特币缺乏图灵完备的语言，并且不使用复杂的智能合约。在以太坊中，智能合约主要存在于链上，并在以太坊虚拟机上执行。在Ergo中，部分dApps在链外，部分在链上。因此，Ergo的eUTXO链外逻辑允许在用户的计算机上本地运行dApp节点，并为分布式应用引入新的设计。
今天，以太坊开发者需要拥有一个包含所有网络数据的完整节点。以太坊的当前状态超过340 GB，并以巨大的速度增长。开发者通过从AWS或Google Cloud等公司租用虚拟计算机来寻找解决方案。作为回报，我们看到只有少数节点托管所有所谓的去中心化应用。以太坊的账户逻辑在分配后端存储方面更为有限，因为所有节点都需要了解整个区块链。因此，存储问题不断导致个人的区块链成本更高。
在Ergo上，eUTXO设计引入了一种独特的方式来克服应用层的安全性和可扩展性问题。应用程序的用户将能够拥有轻节点，直接参与应用程序的治理。通过引入轻节点和轻客户端，并创建真正无状态的客户端，开发者、矿工和用户可以通过轻启动来分布网络，并增加平台上的协作。有关链外逻辑和eUTXO设计的更多信息，请参见这篇文章。
可选隐私
另一个加密货币辩论的话题是金融匿名性和隐私。比特币地址与个人身份没有直接关联，因此网络为用户提供了一定程度的伪匿名性。然而，用户需要依赖集中式的币混合服务来隐藏他们的交易并保持隐私。
门罗币是最受欢迎的隐私导向加密货币之一，提供完全私密的加密货币。地址和交易都是私密的，没有人可以提取区块链上的活动细节。这是一种高度私密的加密货币，但由于其完全匿名，缺乏获得大众采用的灵活性。
可选隐私在两个极端之间提供灵活性。人们和组织在不同程度上需要隐私和透明度。Ergo、ZCash和Dash是一些具有可选隐私特征的项目。可选隐私使得为非营利和营利组织实施不同结构变得更加可能。
可选隐私使得可以创建具有加密和去中心化安全性的透明度层。这一选项使得构建具有商业用例的公共区块链成为可能——用户和组织应该能够选择适合其需求的隐私级别。例如，通过使用本地托管的ErgoMixers，用户在其他Ergo dApps（如ErgoDEX）上拥有隐私选项。
通过可选隐私，区块链上的隐私程度可以设置，并与其他应用程序组合。区块链的灵活性和可组合性是获得大众采用的一个极其重要的方面。
除了网络和应用层，还有第2层，包括链外和链上组件，如侧链、状态通道、支付通道或私有通道、分片等。下一篇文章《Ergo与区块链：可扩展性与采用》将深入探讨第2层网络。
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