众所周知，以太坊的发展面临着新的困境。以太坊每天支持大量的经济活动，结算数十亿美元的交易，在德菲和NFT蓬勃发展的领域运行数以千计的DApp。但是以太坊中空之间有限的资源已经无法承载太多的应用，也无法接受大量用户的涌入。当网络拥塞时，交易变得更加昂贵和延迟，给用户带来更大的经济负担。
鉴于此，为了解决以太坊的扩展问题，相关团队提出了很多技术方案，包括分片。碎片化将网络分成多个轨道，以横向扩展的方式并行处理事务，将计算和存储能力分布在多个服务器上，从而使整体吞吐量更高。碎片化的主旋律“不是每个人都要跑每个碎片”的技术理念，成为了轻客户端诞生的关键。
轻客户端在以太坊的分片中发挥了重要作用，使验证者能够快速验证和同步不同的分片，成功解决了DApp运行中的诸多阻塞问题。Boca、NEO等同样面临快速发展带来的扩张受限、用户负荷大等困难的公链也开始了轻客户端的实践，为更好的生态地图布局和应用提供了更舒适的环境。
马蒂·小飞侠曾经说过:“未来，轻客户端将无处不在。”这种轻量级和用户友好的应用程序有许多成功的例子。那么到底什么是轻客户端呢？与传统应用端口相比，在技术上有哪些优化和提升？面向未来，轻客户端的大规模铺开需要克服哪些挑战？本文将关注上述问题，并带您深入了解轻客户端的发展和未来。
什么是轻客户端？
易于验证和快速响应
在我们理解轻客户端之前，我们需要从客户端的概念开始。计算机科学中的客户机是连接到服务器的硬件或软件的一部分。例如，互联网浏览器是连接到网站以请求其内容的客户端。在区块链世界中，客户端是以点对点方式连接到其他客户端的软件。所有客户端相互通信，组成一个网络，每个客户端就是一个节点。
以以太坊为例。过去，只有一种类型的节点(也称为完整节点)负责验证和中继网络上的事务和块。由于互联网和区块链的运行特点，每个节点都需要对每个区块进行下载验证，每笔交易也需要进行全过程的验证和核对。那么，随着用户量的增加和面向服务的应用，这种全节点控制会带来上述成本高、巡检慢等问题，阻碍以太坊的长远发展。
在这种形势下，轻客户端的概念逐渐兴起。轻型客户端是区块链生态系统中的一个关键元素，它帮助用户以安全和分散的方式访问区块链并与之交互，而无需在区块链上读取和写入大量信息。允许轻客户端以最小信任度与整个节点进行交互，可以在事先不知道的情况下证明信息的真实性。轻客户端的基本功能是，每当一个块出现在网络上就下载它，并向客户端发送特定状态下的Merkle样张请求。它不使用本地存储，而是使用分布式哈希表跟踪前缀节点，以“云存储、云验证”的方式直接获取个人用户的信息验证材料，促进交易、娱乐等各种活动更快开展。
总的来说，轻型客户端解决了可用性和技术采用方面的主要障碍。作为Web3基础设施的一个组件，轻量级客户端允许使用比运行完整节点更少的资源与区块链进行交互，并且可以嵌入到桌面、Web和移动应用程序中。最重要的是，它们仍然不信任并直接从对等节点同步块头。轻客户端通过向单个全节点发送请求并同步区块链的块头来验证全节点提供的具体响应，真正做到了“最多运行一次”。
使用轻客户端的成功案例
目前各大连锁，无论是以太坊还是博卡，都在积极引入轻客户端的技术理念，不断尝试设计轻客户端在连锁中的应用，尽力覆盖各类DApp和基础设施，为开发者和用户提供全新的操作体验。
FluffyFluffy是以太坊的一个轻客户端，是为以太坊2.0的客户端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要付出少量存储空和少量工作负载的节点来参与和贡献网络，而不是要求每个节点都承担很高的负载。毛毛就是秉持这样运营理念的技术客户端。它将使nimbus-eth1客户端作为网络中的轻客户端节点运行，通过开发Portal Wire协议成功实现与其他客户端的握手，并以“桥节点”为Portal网络输入状态数据，轻松实现云数据的快速传输。此外，Fluffy将支持以太坊ON-PRC API的子集，因此钱包等设施可以直接集成此类客户端。
在NEONEO技术社区生态中，有一个名为NEO-swift的轻型客户端，可以与NEO区块链进行交互，它主要用Swift-4语言编写和操作。Neo-Swift项目的创建主要出于以下原因:1 .开发者希望开发覆盖面广的分布式iOS应用；2.建立开发者友好社区的一个重要方法是创建一个SDK这对于非区块链开发者来说很容易使用；3.许多开发者喜欢Swift，移动设备的开发和部署变得越来越重要。据悉，Neo-Swift可高效验证链内用户的交易历史和账户状态，并提供应用交互的模拟动态框架，为Neo生态科技社区的升级和锻造提供了新思路。
Substrate Connect Substrate Connect是基于浏览器的Substrate链上的一个轻型客户端，已经成为Substrate技术堆栈的最新成员。这一备受期待的基础设施组件为开发者和最终用户提供了更简单、更快捷的应用方式，并以完全去中心化、无信任的方式连接到基板链，给予更多DApp服务和DApp开发者良好的应用体验。Substrate Connect是一个Javascript库，它提供了一个具有扩展路径的全功能轻客户端，取代了传统的通过RPC节点连接到Substrate链的过程。DApp开发人员不再需要经历运行本地完整节点的繁琐步骤，并且可以直接在他们的DApp中轻松访问轻客户端集成。
HeliosHelios是由知名风险投资机构a16z Crypto推出的以太坊轻客户端。Helios由执行层和共识层组成。与大多数客户端不同，它将两层紧密耦合，因此用户只需安装并运行一个软件就可以使用Helios。另外Helios是基于Rust语言编写的，不使用存储，两秒内同步，提供对以太坊的不可信访问，使用方法和整个节点基本相同。值得一提的是，Helios将数据从不可信的集中式RPC提供者转换到可以验证为安全的本地RPC。通过连接和使用先前已知的信标链块散列和不可信的RPC，可以在不运行完整节点的情况下验证其真实性。由于Helios非常轻量级，用户可以从任何设备(包括手机和浏览器扩展)访问安全链数据，真正满足了轻客户端的便捷使用需求。
面向未来:
打破轻客户端陷阱的方法
轻客户端的应用已日渐铺开，但其运行的弊端也不容忽视。例如，轻客户端不直接链接到网络服务中，不能验证除客户端之外的其他所需信息，也不能直接向其他对等节点传输数据。然而，在当前的公链生态中，为了数据传输和高效处理，不断强调“跨链”技术。开发者可以借鉴跨链技术的经验，尝试桥接轻客户端的数据，这是轻客户端技术升级和功能优化的一个至关重要的方向。
此外，轻客户端还缺乏更好的激励用户的方式。众所周知，动力是生态系统稳定的关键。如何让用户去中心化、安全地访问区块链，鼓励用户和机构运行所有节点，服务轻节点，惩罚恶意服务坏数据的所有节点？或许可以采用类似于“道”治理的概念体系来进行轻客户端生态的运营管理，形成“开发者-轻客户端-用户”的良性循环体系。
其实可能有很多优化轻客户端运行环境、创新轻客户端使用功能等技术方案。在未来，开发人员将继续创新，为Web3创建优秀的轻客户端。
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