轻客户端，助力实现链上信息“云验证”

众所周知，以太坊的发展面临着新困境。以太坊每天支持大量的经济活动、结算数十亿美元的交易，在蓬勃发展的 DeFi 和 NFT 领域中运行成千上万的 DApp。但是，以太坊有限的空间资源已然无法承受过多的应用，也无法接受大体量用户的蜂拥而至。当网络拥塞时，交易变得更加昂贵且延迟更多，给用户带来更大的经济负担。

鉴于此，相关团队为了解决以太坊扩容难题，提出了诸多技术解决方案，其中包括分片（Sharding）。分片为网络划分多个轨道，以水平扩展的方式并行处理交易，在多个服务器之间分布计算和存储容量，从而使总体吞吐量更高。分片主打的“并非每个人都必须运行每个碎片”的技术理念，成为轻客户端诞生的关键。

轻客户端在以太坊分片中扮演重要角色，使验证者能够快速验证和同步不同的分片，成功化解了不少 DApp 运行过程中出现的阻滞难题。同样面临高速发展带来扩容有限、用户载量大等困境的波卡、NEO 等公链，也纷纷开启了轻客户端的实践，为更好地布局应用生态版图提供更为畅达自如的环境。

Marty McFly 曾言：“未来，轻客户端会遍布各地。” 这种轻量化、用户友好的应用程序目前已有诸多成功范例涌现。那么究竟什么是轻客户端？相较传统的应用端口有何技术上的优化与精进？面向未来，轻客户端的大规模铺开又需要克服怎样的挑战？本篇文章将聚焦上述问题，带你洞悉轻客户端的发展与未来。

什么是轻客户端？轻松验证，快速响应

在我们了解轻客户端之前，首先需要从客户端的概念开始说起。计算机科学中的客户端是连接到服务器的硬件或软件的一部分，如 Internet 浏览器是一个连接到网站以请求其内容的客户端。在区块链世界中，客户端是以点对点的方式连接到其他客户端的软件，所有客户端相互通信且形成了一个网络，每个客户端都是一个节点。

以以太坊为例，过去只有一种类型的节点（又称：全节点）负责验证和转播网络上的交易和区块。囿于互联网和区块链的运行特点，每个全节点需要下载并验证每个区块，对于每一笔交易也需要经过全流程的核验和把关。那么随着用户体量增大、服务型应用增多，这种全节点把控会带来上文提及的费用高昂、查验缓慢等难题，阻碍了以太坊的长远发展。

在此情景之下，轻客户端的理念逐渐兴起。轻客户端是区块链生态系统中的关键要素，帮助用户以安全和去中心化的方式访问区块链并与之交互，而无需读写区块链上的大量信息。轻客户端被允许以最小信任的方式与全节点实现交互，可以在事先不知情的情况下证明信息的真实性。轻客户端的基本功能是：每当有区块出现在网络便进行下载，向客户端发送特定状态的默克尔证明（Merkle proofs）请求。其使用分布式哈希表来追踪前缀节点，而不是使用本地存储，以一种“云存储、云验证”的方式直接获取用户个体的信息验证材料，促使交易、娱乐等各项活动更快开展。

整体而言，轻客户端解决了可用性和采用技术时的主要障碍。作为 Web3 基础设施组件，轻客户端允许以比运行完整节点更少的资源方式与区块链进行交互，并且可嵌入桌面、Web 和移动应用程序。最重要的是，它们保持不信任，直接从对等节点同步区块头。轻客户端通过向单个全节点发出请求、同步区块链的区块头来验证全节点提供的特定响应来工作，真正做到了“最多跑一次”。

使用轻客户端的成功案例

目前，无论是以太坊还是波卡，各大公链都开始积极引入轻客户端的技术理念，并不断在链上做出轻客户端的应用设计尝试，竭力覆盖各类 DApp 和基础设施，为开发者和用户提供全新的操作体验。

Fluffy

Fluffy 是一种以太坊轻客户端，是为以太坊 2.0 客户端 Nimbus 开发的一种操作模式。一个轻客户端友好的网络，必须设计只需付出少量存储空间、少许工作量的节点来参与网络并作出贡献，而不是要求每个节点都必须承担很高额的负载。Fluffy 就是秉持这样运行理念的技术客户端，它将使 nimbus-eth 1 客户端可以作为网络中的一个轻客户端节点来运行，通过开发 Portal Wire 协议成功实现了与其它客户端的握手，以“桥节点”为门户网络输入状态数据，轻松实现云端数据的快捷传输。此外，Fluffy 将支持以太坊 JSON-PRC API 的一个子集，所以像钱包这类设施可以直接集成该类客户端。

NEO