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Artela 白皮书
6 月 20 日，新锐并行 EVM Layer1 项目
Artela 推出了《全栈并行化》 白皮书，
旨在全面释放区块链可扩展性，让 DApps 具备「可预测的性能」。
可预测性能指的是为 DApp 提供可预测的 TPS，对于某些业务场景的 DApps 至关重要。
在公链上部署的 DApp 通常需要与其他 DApps 竞争区块链的计算能力和存储空间，这在网络拥堵时会导致较高的交易执行成本和时延，严重限制了 DApp 的发展速度。想象一下，如果用户在使用去中心化即时通讯应用时，由于底层区块链网络的区块空间被其他DApps 占用，用户的消息几乎无法发送和接收，这对用户体验来说是灾难性的。
为了解决「可预测性能」问题，通常会使用专门为特定应用设计的区块链（Application-specific blockchain），也称为应用链（Appchain），这种区块链专门为特定应用提供区块空间。
Artela 提出了创新性的
弹性区块空间（Elastic Block Space, EBS）
解决方案，基于弹性计算概念，
根据 DApp 的需求动态调整区块资源，为高需求的 DApp 提供独立的扩容区块空间。
本文将介绍应用链和弹性区块空间，并比较它们的优劣。
应用链发展历程
应用链是为运行单个 DApp 而创建的区块链。应用开发者不是在现有的区块链上构建，而是用一个定制的虚拟机从头开始构建一个新的区块链，执行用户与应用程序交互的交易。开发人员还可以定制区块链网络堆栈的不同元素——共识、网络和执行，以满足特定设计要求，解决共享网络上的高拥堵、高成本、特性固定等问题。
应用链并非新概念：
比特币
可以看作是“数字黄金”的应用链，
Arweave
可以看作用于永久存储的应用链，
Celestia
可以看作提供数据可用性的应用链。
从 2016 年开始，应用链不仅包含单一区块链，还包括多链形式，即由多个互联的区块链构建的生态系统，主要代表是
Cosmos
和
Palkadot
等。Cosmos 是第一个设想多个互联区块链世界，致力于解决区块链的跨链交互问题，可以通过 Cosmos SDK 快速开发并启动一条链，设计了 IBC 协议，可以无障碍进行区块链交互等；Palkadot 的目标是成为完美的区块链扩容方案，其生态中的链被称为平行链，Palkadot 一开始就推崇共享安全，不同的平行链可以通过交叉共识信息进行通信。
2020 年底，随着以太坊扩容研究聚焦在侧链、子网和 Layer2 Rollups 等几种方案中，应用链也衍生出相应形式。例如
Polygon
作为侧链，Avalanche 作为子网，通过提升侧链或子网的体验和性能，实现整体服务能力的提升；Layer2 Rollups 以模块化堆栈形式支持应用链，其中
OP Stack
和
Polygon CDK
备受欢迎，Layer2 Rollups 解决方案旨在提高以太坊网络的吞吐量和可扩展性，以满足不断增长的交易需求，并提供更广泛的互通性和互操作性。
目前，许多应用构建在跨各种平台的应用链上。例如，
Axie
在 2021 年初推出了其以太坊侧链
Ronin
；
DeFi Kingdoms
在 2021 年底宣布从 Harmony 迁移到 Avalanche 子网；
Injective
在 2021 年 11 月推出了使用 Cosmos SDK 构建的 DeFi 应用链；
dYdX
在 2022 年中旬宣布其 V4 版本将使用 Cosmos SDK 技术构建独立的应用链；
Uptick Network
在 2023 年启动了服务 Web3 生态应用发展的生态应用链
Uptick Chain
，基础设施中包含丰富的商业化协议层。
应用链的优劣
应用链获得运行主权区块链的全部权力，而不依赖底层 Layer1，
这是一把双刃剑
。
优势包括：
主权：
应用链可以通过自身治理方案解决问题，保持单独应用项目的独立性和自主性，防止各类干扰；
性能：
能够满足应用的低延迟和高吞吐量需求，为用户提供良好体验，极大提高 DApp 的运作效率；
可定制性：
DApp 开发者可以根据需求定制链，甚至打造生态系统，提供足够灵活的演进方式。
劣势包括：
安全问题：
应用链需要自身负责安全，包括节点数量、维护共识机制、规避质押风险等，网络相对不安全；
跨链问题：
应用链作为独立链缺乏和其他链（应用）的互操作性，面临跨链问题。集成跨链协议会增加跨链风险；
成本问题：
应用链需要搭建大量额外基础设施，需要大量成本和工程时间。此外，还包括运行和维护节点的成本。
对于初创公司，应用链的劣势对其进入市场运作的 DApp 影响很大
，大多数初创公司的开发团队难以解决安全和跨链问题，也会受到高昂成本的影响。但是，可预测性能对于特定 DApp 是必需的，
因此，市场急需一个具有 Layer1 可预测性能的解决方案。
弹性区块空间
在 Web2 中，弹性计算是一种常见的云计算模型，允许系统根据需求动态扩展或缩减计算、内存和存储资源，以满足不断变化的需求，无需担心高峰容量计划和工程设计。
弹性区块空间根据网络拥堵程度自动调整区块容纳交易数量，如果区块链网络通过弹性计算为特定应用的交易提供稳定的区块空间和 TPS 保障，就实现了「可预测性能」。
MegaETH
曾提出类似的「弹性动态扩展」概念，并
认为是 DApp 大规模采用的必然路径。
预测未来 1-3 年将出现以下技术发展：
第一阶段：
在验证节点级别进行水平扩展；
第二阶段：
链级别的静态扩展；
第三阶段：
链级别的动态水平扩展。
Artela 实际落实了这个概念
，解决了第一阶段“
如何协调验证节点水平扩展去支持弹性计算
”的核心问题。当 Artela 网络协议增长时，可以订阅弹性区块空间以处理协议用户和吞吐量的增长。弹性区块空间为高交易吞吐量需求的 DApps 提供独立区块空间，允许它们随着增长而扩展。区块空间直接影响区块链每个区块可存储的数据量，直接影响交易吞吐量。当 DApps 需要处理交易需求激增时，订阅弹性区块空间变得非常有用，可以高效处理增加的负载，而不影响底层区块链。
弹性计算的实现分为「实时弹性」和「非实时弹性」，「实时弹性」通常指分钟级响应扩容，而「非实时弹性」只需在限定时间内响应扩容。
Artela 采用了「非实时弹性」方法
，即当网络检测到需要扩容时，会发起扩容提议，并在一个或多个 epoch 后（而非实时），整个网络的验证节点才会完成扩容，并提交扩容的证明供其他验证者挑战。
Artela 的弹性区块空间方案实际上借鉴了许多分布式数据库的理念，也延续了区块链分片技术。站在“计算分片”的角度，根据应用流量需求去扩容，避免了“跨片事务”问题，使开发者和用户体验与以前差别不大。同时，采用落地难度相对较小的「非实时弹性」，在满足许多 DApp 实际需求的情况下，加强了应用性。
值得一提的是，弹性区块空间作为一种横向扩展区块链性能的解决方案，
其前提是「交易可并行化」
，只有提高交易并行度后，才需要横向扩展节点的机器资源，以提升交易吞吐量。
因此，对于像以太坊这样的 Layer1，交易串行问题是最直接的性能瓶颈，区块大小受到可变大小的区块 Gas 限制（上限 30,000,000 gas）的约束，因此只能寻求 Layer2 扩容方案。
而对于像 Solana 这样的高性能 Layer1，虽然支持交易并行执行，性能也可以横向扩展，但无法解决 DApp 在需求高峰时的「可预测性能」问题。Solana 通过实施「本地费用市场」解决方案，旨在防止任何单一需求的交易垄断稀缺的区块空间，限制时间性费用上涨，并减轻突发需求高峰的负面影响。例如，在 NFT 发行期间，NFT 发行者会迅速消耗每个账户的计算单元（CU）限制，之后的交易必须提高优先费用才能在该账户有限空间内得到处理。
可以说，Artela 通过弹性区块空间方案来应对交易需求激增，进一步延伸了 Solana 中的「本地费用市场」概念，不仅确保了 DApp 的「可预测性能」，还避免了全网费用激增和拥堵，一举两得。
总结
无论是应用链还是弹性区块空间，
本质上都是为了解决不同 DApp 对区块链性能有不同需求的问题
，或者说「可预测性能」问题，两种方案没有绝对好坏，只有适合不适合。这两种方案让笔者想起了「胖协议理论」—— 由 Joel Monegro 于 2016 年提出的理论，围绕「加密协议应该如何捕获（比构建在其之上的应用所捕获的集体价值）更多的价值」展开。
应用链实际上是个瘦协议
，特别是当 Layer1 采用模块化架构时，协议层完全由应用层定制，虽然提供更好的价值积累机制，但也带来高昂成本和有限安全性。
弹性区块空间实际上是个胖协议
，是底层 Layer1 协议层的扩展功能，有效降低了有「可预测性能」需求的参与者的进入门槛，同时协议可以捕获应用价值，产生正反馈循环。
