近万字研报：从第一性原理看 SCP 和 AO 如何影响链上世界

区块链的基本架构面临着一个明显的瓶颈：区块空间的限制。就像一本固定大小的账本，每笔交易和数据都需要记录在区块中。以太坊和其他区块链都受制于区块大小限制，导致交易必须相互竞争空间。这引发了一个关键问题：我们是否能突破这个限制？区块空间一定要受限吗？是否有办法让系统实现真正的无限扩展？尽管以太坊的 L2 路线在性能扩展上是取得了成功的，但是这仅仅只能说是成功了一半，因为 L2 在吞吐量上提升了几个数量级，在面临交易高峰的时候对当个项目或许是能够撑的住的，但是作为大多数 L2 的存储和共识安全继承链来说这点的扩展提升是远远不够的。值得注意的是，L2 的 TPS 无法无限提升，主要受限于以下几个因素：数据可用性、结算速度、验证成本、网络带宽和合约复杂性等因素。虽然 Rollup 通过压缩和验证优化了 L1 的存储和计算需求，但仍需要在 L1 上提交和验证数据，因此受到 L1 的带宽和区块时间限制。同时，生成零知识证明等计算开销、节点性能瓶颈以及复杂合约的执行需求也限制了 L2 扩展的上限。 SCP 的想法是将计算与存储分离。SCP 也可以看作这样的一种设计，将计算分摊到各个计算节点上。不同的是，SCP 的存储不是 MySQL 或者 Postsql 等数据库，而是依赖于区块链的主网。 简而言之，SCP 就是用区块链来存储状态的结果和其它数据，从而保证存储数据的可信性，并实现一个与底层区块链分层的高性能网络。 更具体地说，区块链在 SCP 中仅用于数据存储，而链下客户端 / 服务器负责执行所有计算并存储生成的所有状态。这样的架构设计显著提高了性能和可扩展性，但在计算和存储分离的架构下，我们能否真正保证数据的完整性和安全性？ 简单来说，区块链主要用来存储数据，而实际的计算工作是由链下的服务器来完成的。这种新的系统设计有一个重要特点：它不再使用传统区块链那种复杂的节点共识机制，而是把所有共识过程都放在链下进行。这样做有什么好处呢？因为不需要复杂的共识过程，每个服务器只需要专注于处理自己的计算任务就可以了。这让系统能够处理几乎无限多的交易，而且运行成本也更低。 AO 架构的创新之处在于其数据存储和验证机制，通过利用去中心化存储（Arweave）和全息状态来替代传统区块链中的冗余计算和有限区块空间。 1）全息状态： 在 AO 架构中，每次计算生成的「全息状态」会被上传到去中心化存储网络（Arweave）。这种「全息状态」不仅仅是交易数据的简单记录，它包含了每一次计算的完整状态和相关数据。 2）存储验证： 在这种模式下，数据的验证不再依赖于每个节点重复计算所有交易，而是通过存储和比对上传至 Arweave 的数据来确认交易的有效性。当某个节点产生的计算结果与存储在 Arweave 上的数据不符时，用户或其他节点可以发起验证请求。此时，网络会重新计算数据，并核对 Arweave 中的存储记录。如果计算结果不一致，节点就会受到惩罚，确保网络的诚信性。 3）突破区块空间限制：传统区块链的区块空间受到存储限制，每个区块中只能包含有限的交易。而在 AO 架构中，数据不再直接存储在区块中，而是上传到去中心化的存储网络（如 Arweave）。这意味着，区块链网络的存储和验证不再依赖于区块空间的大小，而是通过去中心化存储来分担和扩展。区块链系统的容量因此不再受到区块大小的直接限制。\n原文链接