【#區(qū)塊鏈# #為什么 Web3 現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)層？#】

如今的區(qū)塊鏈實(shí)施成本太高且速度太慢，無法作為通用的 Web3 計(jì)算平臺(tái)運(yùn)行。成功的系統(tǒng)正在使用實(shí)時(shí)的鏈下數(shù)據(jù)來尋找市場(chǎng)契合點(diǎn)。

撰文：Pieter Humphrey，DataStax

編譯：善歐巴，

如今，Web3 正處于一個(gè)棘手的境地，不僅僅是因?yàn)楦哒{(diào)的不良行為者給區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)投下了過長(zhǎng)的陰影。如果不放棄區(qū)塊鏈最初吸引人的原則，就很難克服三個(gè)重大問題：

1. 與 Web 2.0 的同類產(chǎn)品相比，鏈上存儲(chǔ)和寫入操作的成本高得令人望而卻步。
2. 為了確?；趨^(qū)塊鏈的系統(tǒng)所承諾的安全性，鏈上存儲(chǔ)和寫入操作非常慢（可以說是設(shè)計(jì)使然）。由于需要超過 51% 的節(jié)點(diǎn)就寫入的新數(shù)據(jù)的有效性達(dá)成一致，隨著節(jié)點(diǎn)添加到網(wǎng)絡(luò)以及寫入請(qǐng)求流量的增加，性能會(huì)進(jìn)一步下降。
3. 任何給定區(qū)塊鏈賬本的長(zhǎng)度（大小）都會(huì)隨著使用而顯著增長(zhǎng)，打破了當(dāng)今市場(chǎng)上絕大多數(shù)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)設(shè)施的限制。

操作數(shù)據(jù)庫、分析數(shù)據(jù)庫和分布式賬本都是有效且不同類型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。涌現(xiàn)的不同點(diǎn)對(duì)點(diǎn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)令人困惑的是，它們不僅僅是「數(shù)據(jù)庫」，許多還是可用于托管（服務(wù)）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序（或「dApps」）的「服務(wù)器」- 去中心化應(yīng)用程序）由任何有能力的開發(fā)人員編寫。

大多數(shù)新技術(shù)都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)使用過度普遍化的階段，直到找到適合的產(chǎn)品或市場(chǎng)。這三個(gè)挑戰(zhàn)的根源在于同樣的「用正確的工具來做錯(cuò)誤的工作」。例如，大多數(shù) IT 專業(yè)人員不會(huì)將操作數(shù)據(jù)庫用作分析數(shù)據(jù)庫，反之亦然。使用分布式賬本作為操作或分析數(shù)據(jù)庫（例如，在部署到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的 dApp 下）是一種特別糟糕的搭配，原因?qū)⒃谙旅孢M(jìn)一步解釋。

當(dāng)然，區(qū)塊鏈社區(qū)正在研究創(chuàng)新的方法來解決性能問題而不損害安全性，但這需要時(shí)間。以太坊最近在這方面采取了一些變化?？梢哉f，信任必須放在某個(gè)地方。區(qū)塊鏈將這種信任從傳統(tǒng)的 Web 2.0 模型中轉(zhuǎn)移出來，但并沒有從根本上消除這種要求——至少在今天還沒有。

鏈下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為 Web3 尋找產(chǎn)品 / 市場(chǎng)契合度提供了直接途徑。然而，這種方法以 dApp 的操作 / 分析數(shù)據(jù)的形式在 Web 2.0 系統(tǒng)中找到了信任。然而，市場(chǎng)上最成功的 dApp 和基于區(qū)塊鏈的服務(wù)已經(jīng)做出了這種權(quán)衡，使用正確的工具 - 正確的工作方法，利用每種技術(shù)發(fā)揮其最擅長(zhǎng)的功能。

在更深入地探討 Web3 如何以及為何能夠利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)取得進(jìn)步之前，讓我們先考慮一下 Web3 的未來前景，無論我們剛剛確定的這三重挑戰(zhàn)如何。

什么將繼續(xù)推動(dòng) Web3 向前發(fā)展？

在這樣的時(shí)刻，重要的是要記住區(qū)塊鏈≠加密貨幣。加密貨幣是區(qū)塊鏈概念和基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)建塊的應(yīng)用。NFT 和更廣泛的 Web3 概念也是如此。區(qū)塊鏈的核心概念——交易、頭寸和誰擁有什么的不可篡改的公共記錄——與當(dāng)前的金融體系有著持續(xù)而有趣的不同，在當(dāng)前的金融體系中，此類賬本駐留在私人數(shù)據(jù)庫中，只能通過管理機(jī)構(gòu)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的規(guī)則訪問機(jī)構(gòu)和法律。對(duì)于特定的用例來說，確實(shí)有現(xiàn)實(shí)世界的價(jià)值和意義。這些是什么？

據(jù)麥肯錫稱， 2021 年最大的 Web3 借貸平臺(tái)發(fā)放了 2000 億美元的貸款。貸款、存款、匯款、資產(chǎn)互換、貿(mào)易融資和保險(xiǎn)已成為有效的用例。其他點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、游戲、社交和在線媒體雖然起步較早，但表現(xiàn)出顯著的活躍度。

數(shù)字身份服務(wù)以及供應(yīng)鏈和物流管理仍然是一種明顯的可能性。假設(shè)的元宇宙中的投機(jī)用例正在推動(dòng)真正的投資美元，F(xiàn)acebook 等公司正在轉(zhuǎn)向、更名為 Meta 并全力以赴。

封閉和受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)上的私有區(qū)塊鏈系統(tǒng)（例如 Hyperledger Fabric）可能不是創(chuàng)建者所設(shè)想的，但現(xiàn)在可以為特定行業(yè)和機(jī)構(gòu)提供更通用的用例（代價(jià)是成為一個(gè)向公眾開放的 Web3 系統(tǒng)）民眾）。NFT（不可替代代幣），或者說，獨(dú)特、不可分割和不可篡改的代幣理念在以數(shù)字方式表示現(xiàn)實(shí)世界和僅限在線的臨時(shí)資產(chǎn)方面具有真正的潛在商業(yè)價(jià)值。

這些都是安全的公眾猜測(cè)使之成為可能的事情，但尚未解決。合法地（在某些情況下，物理上）建立現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字 NFT 的連接仍在進(jìn)行大量探索。Web3 提供商 Alchemy 在本季度的報(bào)告中指出，智能合約部署量較 2021 年同季度增長(zhǎng)了 143%。

盡管像任何新想法一樣，還有一些重大問題需要克服，但投資資金、開發(fā)商和機(jī)構(gòu)興趣確實(shí)具有吸引力，可以吸引推動(dòng)區(qū)塊鏈向前發(fā)展的能量。隨著核心技術(shù)的完善，將會(huì)創(chuàng)造更多的 Web3 價(jià)值。隨著更多價(jià)值的產(chǎn)生，新的機(jī)會(huì)將會(huì)出現(xiàn)，從而激發(fā)人們對(duì)解決監(jiān)管、法律、數(shù)據(jù)隱私以及更好的開發(fā)人員和最終用戶體驗(yàn)的興趣。

Web3 開發(fā)人員的鏈上數(shù)據(jù)注意事項(xiàng)

基于工作量證明的區(qū)塊鏈產(chǎn)品面臨的挑戰(zhàn)延伸到了其底層架構(gòu)中。操作數(shù)據(jù)庫非常適合快速、高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索。分析數(shù)據(jù)庫非常適合快速、開放式查詢和探索。非關(guān)系數(shù)據(jù)庫大規(guī)模提供不同級(jí)別的操作或分析功能，而不犧牲性能和可用性。

基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)提供了安全、不可變的賬本，但以性能為代價(jià)。嘗試使用安全的、僅附加的不可變賬本作為操作、分析或非關(guān)系數(shù)據(jù)庫將導(dǎo)致以下問題：

不可接受的表現(xiàn)

Web 2.0 技術(shù)堆棧設(shè)定了世界上大多數(shù)人對(duì)快速響應(yīng)的數(shù)字體驗(yàn)的期望，無論您使用的是平板電腦、手機(jī)還是臺(tái)式機(jī) / 筆記本電腦，都不需要兩分鐘到六小時(shí)。大多數(shù)流行的區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)都基于緩慢的工作證明算法來保護(hù)對(duì)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的寫入，并基于緩慢的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共識(shí)來確?？绻?jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)讀取的數(shù)據(jù)一致。

數(shù)據(jù)量導(dǎo)致生產(chǎn)中斷

區(qū)塊鏈不僅僅是一個(gè)「大數(shù)據(jù)」問題；它也是一個(gè)問題。這是巨大的、令人難以置信的數(shù)據(jù)，而且隨著使用量的增加只會(huì)變得越來越大。很少有操作或分析數(shù)據(jù)庫能夠達(dá)到這個(gè)級(jí)別，甚至更少的數(shù)據(jù)庫能夠真正實(shí)現(xiàn)該級(jí)別的線性可擴(kuò)展，從而大大縮小了選擇范圍。

相互矛盾且不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)

區(qū)塊鏈廣泛的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、最終一致的設(shè)計(jì)和工作量證明性質(zhì)使其安全，但會(huì)產(chǎn)生不一致的數(shù)據(jù)，使其無法作為 Web3 應(yīng)用程序的操作或分析數(shù)據(jù)庫。由于這些問題沒有錯(cuò)誤消息或故障代碼，因此編寫錯(cuò)誤處理代碼來測(cè)試、解釋或解決這些錯(cuò)誤以試圖進(jìn)行補(bǔ)償是很耗時(shí)的，或者是不可能的。當(dāng)然，生產(chǎn)中的調(diào)試或其他危急時(shí)刻的調(diào)試對(duì)于所有相關(guān)人員來說都是一場(chǎng)噩夢(mèng)。下游技術(shù)支持將無法為憤怒的用戶提供答案，開發(fā)人員也無法為技術(shù)支持人員提供答案。提示應(yīng)用商店的負(fù)面評(píng)論。

不可接受的存儲(chǔ) / 使用成本

鏈上操作成本高昂：以太坊區(qū)塊鏈上 1GB 的數(shù)據(jù)需要花費(fèi)數(shù)千美元。

其他考慮因素

在鏈外索引或同步區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)并不簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)不是人類可讀的。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)需要通過第三方數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行解碼、豐富、重組和數(shù)據(jù)建模，然后才能被開發(fā)人員輕松使用。

解決方案：實(shí)時(shí)鏈下同步數(shù)據(jù)

流行的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)實(shí)施需要時(shí)間來解決其設(shè)計(jì)中的性能問題。鏈下處理是成功的 IT 專業(yè)人員用來充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫技術(shù)和區(qū)塊鏈的優(yōu)勢(shì)的主要技術(shù)，將每種技術(shù)用于其最佳設(shè)計(jì)目的。簡(jiǎn)單來說，dApp 應(yīng)該從鏈外數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫回鏈（但僅記錄交易最終結(jié)果所需的最低限度的詳細(xì)信息）。

通過將區(qū)塊鏈的狀態(tài)實(shí)時(shí)同步到操作或分析數(shù)據(jù)庫，您可以確保 dApp 快速運(yùn)行的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性 / 貨幣性。然后，當(dāng)您的 dApp 和鏈下數(shù)據(jù)庫完成盡可能多的預(yù)處理后，將最終結(jié)果提交回鏈。

靜態(tài)和二進(jìn)制資產(chǎn)可以使用 IPFS 等系統(tǒng)，但出于同樣的原因，明智的做法是盡可能考慮鏈下對(duì)象存儲(chǔ)（例如 S3）。因此，在實(shí)踐中，具有始終同步的鏈狀態(tài)克隆的鏈外數(shù)據(jù)庫應(yīng)該成為盡可能多的操作或分析工作負(fù)載的讀 / 寫目標(biāo)。

但正如前面所討論的，龐大的數(shù)據(jù)量（尤其是隨著時(shí)間的推移）會(huì)破壞大多數(shù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。Apache Cassandra 是在這種容量、規(guī)模和性能水平上最強(qiáng)大的操作數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之一。

借助正確的數(shù)據(jù)模型，應(yīng)用程序可以體驗(yàn)到 Redis 等內(nèi)存緩存以及持久數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS) 所期望的亞秒級(jí)速度。如果非關(guān)系數(shù)據(jù)服務(wù)可提供歷史數(shù)據(jù)和始終最新（實(shí)時(shí)）的鏈下數(shù)據(jù)會(huì)怎樣？

在索引過程中，原始數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)解碼。對(duì)于開發(fā)人員來說，這改變了使用原始十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的體驗(yàn)，如下所示：

對(duì)于人類可讀的數(shù)據(jù)，如下所示：

然后，Web3 開發(fā)人員通常需要重新組織和豐富來自 Etherscan、whatsabi?、NFT 元數(shù)據(jù)等第三方數(shù)據(jù)服務(wù)的鏈數(shù)據(jù)，以便對(duì)最簡(jiǎn)單的查詢有用。如果隨后將豐富的數(shù)據(jù)建模為可查詢的數(shù)據(jù)庫表，那么開發(fā)人員將擁有標(biāo)準(zhǔn) DBMS 查詢語言的全部功能（而不是必須學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈分析 API）。

讓我們看一個(gè)例子：

開發(fā)者意圖：從塊組 134 中搜索五個(gè)條目

實(shí)際查詢代碼：

系統(tǒng)響應(yīng)：

那么，這在實(shí)踐中是什么樣的呢？為了讓它變得栩栩如生，請(qǐng)看一下這兩個(gè)（實(shí)時(shí)）示例應(yīng)用程序，它們正是使用這樣的脫鏈實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)。Web3 開發(fā)人員應(yīng)該熟悉應(yīng)用程序源代碼；它是使用流行的 Web3.js 庫編寫的。

NFT 探索者

• 搜索在幾秒鐘內(nèi)創(chuàng)建的每一個(gè) NFT
• 在單個(gè) API 調(diào)用中提取 NFT 的傳輸歷史記錄

NFT Explorer 使用 React 和 Next JS 構(gòu)建，為用戶提供了以太坊區(qū)塊鏈上支持的已實(shí)時(shí)鑄造或傳輸?shù)?NFT 的完整視圖。

區(qū)塊鏈瀏覽器

• 按區(qū)塊號(hào)拉動(dòng)歷史 Gas 價(jià)格
• 按區(qū)塊號(hào)拉取 ERC20 傳輸數(shù)量

與 NFT Explorer 一樣，該區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)瀏覽器從鏈下數(shù)據(jù)中提取所有區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，并為用戶提供已開采的最新區(qū)塊以及最新以太坊交易的實(shí)時(shí)視圖。

在托管云服務(wù)上提供所有這些將有助于克服傳統(tǒng)的反射，以實(shí)現(xiàn)關(guān)系 DBMS 式的易用性和上市時(shí)間。在 Cassandra 之上構(gòu)建這樣的服務(wù)還可以獨(dú)特地提供將這些數(shù)據(jù)與您的 Web3 應(yīng)用程序在任何區(qū)域或多區(qū)域中共置的能力，而無需分片。Cassandra 的內(nèi)置復(fù)制已經(jīng)在十多年來最極端的互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行了戰(zhàn)斗測(cè)試。

Web3 應(yīng)用程序和開發(fā)人員的優(yōu)勢(shì)

通過最小化 dApp 大小、鏈上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和鏈下處理的區(qū)塊鏈寫入，大多數(shù)用例的運(yùn)營(yíng)成本將重新調(diào)整到 Web 2.0 水平。用戶在其選擇的設(shè)備上的 dApp 性能恢復(fù)到可接受 / 預(yù)期的水平。然后，dApp 開發(fā)人員可以設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)摹傅却龝r(shí)間」對(duì)話框、屏幕和警告，以設(shè)置用戶在需要向基于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)提交寫入操作時(shí)的期望。

最大、最棘手的數(shù)據(jù)一致性問題已得到解決，因?yàn)?dApp 的大部分操作數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在快速、可靠的鏈下數(shù)據(jù)庫中。這不僅可以節(jié)省數(shù)小時(shí)的令人沮喪（并且可能毫無結(jié)果）的調(diào)試時(shí)間，而且可以避免可能無法解決的生產(chǎn)錯(cuò)誤。

由于非關(guān)系數(shù)據(jù)庫等鏈外系統(tǒng)可以處理大數(shù)據(jù)量，因此隨著區(qū)塊鏈的增長(zhǎng)，您的 dApp 將滿足正常運(yùn)行時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間的預(yù)期，而無需在投入生產(chǎn)幾個(gè)月后進(jìn)行昂貴的系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)或徹底重寫。根據(jù)最新的 Stack Overflow 開發(fā)者調(diào)查，與 Cassandra 一起工作——可以說是最可靠、最可擴(kuò)展和最快速的非關(guān)系數(shù)據(jù)庫——也是薪酬最高的工作之一。

對(duì)企業(yè)的好處

損壞、緩慢或不準(zhǔn)確的應(yīng)用程序會(huì)導(dǎo)致用戶、收入和投資者信心的不可挽回的損失。但是，讓我們來討論一下我們都希望進(jìn)行的對(duì)話——將區(qū)塊鏈狀態(tài)實(shí)時(shí)同步到鏈下、非關(guān)系型基礎(chǔ)設(shè)施可能會(huì)帶來哪些令人興奮的事情？

• 分析 dApp：將 dApp 與鏈下分析數(shù)據(jù)庫集成，打開了整個(gè)「Web 2.0」選項(xiàng)和用例的前景。
• 欺詐檢測(cè) / 預(yù)防功能：構(gòu)建可以驅(qū)逐不良行為者或標(biāo)記 / 阻止濫用的 dApp，從而保護(hù)您的用戶社區(qū)和您的業(yè)務(wù)。
• 數(shù)字資產(chǎn)交換的權(quán)威：NFT 交換需要準(zhǔn)確 / 最新的市場(chǎng)數(shù)據(jù)，以促進(jìn)最佳的交易 / 銷售 / 交換。當(dāng)用戶在幾分鐘后看到自己以較低的價(jià)格購(gòu)買的商品時(shí)，防止買家后悔，以及資源密集型的退款流程和負(fù)面的用戶評(píng)論。
• 基于位置的功能：了解當(dāng)前位置是當(dāng)今許多移動(dòng)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。將其帶到您的 dApp 中！
• 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：來自軟件或硬件的機(jī)器生成的數(shù)據(jù)的寫入速度和容量只有非關(guān)系數(shù)據(jù)庫才能毫不妥協(xié)地處理。
• 數(shù)據(jù)主權(quán)：出于合規(guī)性、監(jiān)管或法律原因，使用 dApp 找到區(qū)塊鏈狀態(tài)的同步副本（無論其部署在世界何處）。

區(qū)塊鏈交易解析時(shí)間由協(xié)議決定，如果沒有汽油 / 交易費(fèi)或使用加速器服務(wù)就無法加快。通過盡可能多地在鏈外進(jìn)行預(yù)處理，您可以最大限度地減少交易最終結(jié)果的大小和頻率。這將降低任何用例的鏈寫入成本并提高 dApp 速度。

親自嘗試作為服務(wù)

這種對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的關(guān)注超越了區(qū)塊鏈。這是該行業(yè)十多年來一直在創(chuàng)新的領(lǐng)域。但區(qū)塊鏈等技術(shù)有助于表明實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)架構(gòu)和業(yè)務(wù)模型一部分的重要性。

當(dāng)我們等待量子密碼學(xué)作為一種服務(wù)、原子鐘的普及和分布式共識(shí)算法的新創(chuàng)新時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以通過 Web 2.0 成本結(jié)構(gòu)獲得。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)仍將是未來任何區(qū)塊鏈實(shí)施的核心、基本要素。