【博文】对标且兼容以太坊,DFINITY如何描绘一个无限吞吐量的区块链计算机蓝图?

快嘴谈经 · 雷锋网 伊莉 2017-11-14 阅读:354

2009年到2014年,比特币在加密经济世界大行其道。2014年至2017年,行业出现了许多区块链应用,并作为金融科技的一个重要分支得到公众的关注。此外,许多非金融区块链也走到台前。2017年以后,区块链将进入发展的第三个阶段——大规模的区块链应用会出现。以太坊(Ethereum)创始人Vitalik Buterin在近期上海峰会上揭示了区块链发展的三个阶段。

同时,他还抛出一个疑问,当前概念验证层出不穷,但是为什么还未出现真正的大规模应用?“最重要的阻碍因素是技术障碍,过去三四年需要我们普及区块链,但现在要做的是改变区块链本身”,“技术的限制比监管的限制更加严重。”

所以我们能看到两大区块链社区在不断改进基础架构,比特币社区提出闪电网络和多次硬分叉,以太坊有大都会计划与Plasma。此外,还有一批人他们选择跳出这两大势力范围,试图创造基础架构更优的新一代开源的区块链平台。

Tom Ding (丁磊)是其中之一,他是String Labs(密码学和分布式计算实验室) 的联合创始人和CEO。String Labs 总部位于硅谷,由来自斯坦福、耶鲁大学、谷歌、以太坊基金会等科学家和工程师组成,还是是BCG波士顿咨询Dvolution和EEA企业以太坊联盟的战略合作伙伴及创始企业成员,孵化出的产品有区块链云计算系统 DFINITY , PHI (去中心化商业银行)等。

 

 

String Labs 团队合影

“DFINITY的‘D’是指‘decentralized’去中心化,‘FINITY’是‘infinity’无限。”Tom Ding告诉雷锋网,DFINITY 想成为一个无限扩容的区块链计算系统和第三代区块链。除了高度兼容以太坊现有应用,DFINITY在吞吐量、高速计算、自适应三性能较以太坊有不少提升。而它在密码学和分布式系统方面的创新, 包括阈值接力(THRESHOLD RELAY),概率卡槽协议(probablistic slot protocol)等。同时,在治理机制上引入了区块链神经中枢系统 (blockchain nervous system,BNS),奉行“AI即法律”,通过社区民主投票的方式来修改规则。

据雷锋网了解,DFINITY一共发布了三个版本计划,当前还在进行第一版本Copper的开发。

无限扩容区块链计算机的技术难题

2014年,DFINITY当时还是一个做大规模并行计算的项目Pebble,只支持代币功能。未几,面世不久的以太坊吸引住了他们。“我们非常认可以太坊和世界计算机这样的理念,所以这个项目就重新推进了。我们不仅要做大规模支付移动、代币移动的功能,并且要支持通用的计算。”团队一边参与以太坊社区活动,另一方面也发现了以太坊存在很多限制瓶颈。“我们试图改进算法,运用不同的治理理念,来提供不同的平台。”

2016年初,DFINITY作为商业项目正式立项。在这期间,他们受到波士顿咨询(BCG)较大影响,了解到世界500强客户对于商业化的大规模计算需求。所以,虽然DFINITY主要研究的是公有链,但它的算法可以拿来做私有链。

在意识到“现有的区块链系统无法满足实际的应用需求”这点后,DFINITY从设计之初就有很强的大规模商业化属性,目标是成为一个无限量计算、无限扩容的区块链计算机,支撑起千亿的规模。这就要求DFINITY至少需要解决三方面问题:确认交易速度、吞吐量、自适应能力。

通过下一代共识算法阈值接力,DFINITY第一版本的确认速度达到了7.5秒,相较于以太坊提升了100倍以上,将来可能有更多的优化空间。阈值接力使用BLS密码学签名技术生成随机性。第一是确认交易的速度。

“每当网络需要更多的容量,只要有新的矿工加入进来就可以扩展。”而现在的以太坊或者比特币区块链是没有扩容性的,比如给以太坊再加几千个节点,网络反而会变慢,因为它需要协调节点。DFINITY第一版本的目标是达到以太坊的20—50倍,终极目标是无限量扩容,增加100个机器,就能获得100个机器的性能,未来计划扩展到百万、千万甚至是亿。第二是扩展性。

DFINITY描绘出的“几乎无限”扩展性是通过三级扩展架构来实现:共识、验证和存储。万达网络科技集团创新中心副总经理季宙栋曾撰文分析DFINITY的可扩展性,


 

“共识层阈值接力随机生成一个heartbeat,不涉及交易数据。存储层被分成多个子链,每个子链负责处理更新交易的分片。验证层负责将所有分片的散列组合成类Merkle树结构,将根状态哈希存储在母链上的区块中。但这种架构在实践中仍然存在一些重大问题需要解决,例如涉及跨分片状态数据的交易。”


第三,DFINITY是一个自适应的网络,会不断调整自己的网络结构和参数。


 

“比特币和以太坊的协议并不支持规则的变更,坚持‘代码即法律’,要想修改核心规则必须通过体制外的方式分叉。所以我们现在有两个以太坊、四个比特币。”Tom Ding说。


而DFINITY的治理机制叫作“AI即法律”。他们相信算法本身是可以篡改、治理和自我调整的,像AI一样可以根据社区的意志来改变参数,社区通过民主投票的方式来决断是否扩容区块链、系统升级等。

最终的控制权来自于DFINITY的大脑——区块链神经中枢系统(blockchain nervous system,BNS)。BNS系统就是一组智能合约,具有大量管理功能,但是有一个严谨的治理规则前提、且不会被任何人、机构所更改——所有提案和决策必须反应社区的意志。

自适应、无限吞吐量、高速区块链计算,最终实现将互联网云计算搬到区块链上,Tom Ding表示,


 

“未来可能会出现去中心化的推特、微博和uber,不需要公司运营实体。当然,除了商业的部分,DFINITY还希望成为一个通用的计算平台,能够支持很多社区项目。两者的关系会非常紧密,可以互相支持。”


落地应用的限制因素

现阶段已经出现了很多有趣的应用场景,但大多是雷声大雨点小,一阵媒体报道后,落地的寥寥无几。Tom Ding认为主要原因是,基础架构比较落后,限制住了许多从业者的想象力;以及技术解决方案和应用的成熟需要时间,“IPHONE问世头三年,应用商店也充斥着大量垃圾APP,然后才出现了大量高质量应用。”

让人感到乐观的是,业界开始重新谈起基础设施研究。在Tom Ding看来,2017、2018两年将会是基础架构爆发的两年,基础架构的定义很广,“可以分为三层,底层是链本身的性能,上一层是链与链之间的通讯需求,顶层是基础公共组件,包括商业身份系统和去中心化交易所。”


 

“区块链尤其是公链创造了零边际成本流动性,带来了开放透明的信任关系和商业规则。此外,还利用零边际成本完全颠覆了传统金融市场的基本结构,让流动性变得几乎无处不在。”


在没有去中心化交易所之前,需要经过公司注册、文件起草、登记来上资产,而现在区块链以非常低的成本提供资产创造和流通服务,不必依赖传统的商品和金融中介,“当这些都完成后,或者是取得较大进步后,我觉得会对实际应用产生很大的推动作用。”

这里还值得一提的是,Tom Ding指出,当前区块链编程预言的学习和开发门槛很高。以以太坊为例,以太坊引擎EVM支持的主流语言是Solidity,但是这是个小众、还不完善的新语言。对于开发人员有学习周期成本和代码安全风险。因此,String Labs提出一个计划,打算为开发者提供现代化的开发环境,包括设计与传统语言非常接近或者完全移植的新语言。

剑指中国,独立的龙链

据介绍,当前DFINITY的主要合作伙伴是BCG服务的500强客户,以及一些国内的大型民营企业,具体名单会在近期宣布。问及首先发展的目标市场,Tom Ding表示没有限定行业,但相较于传统意义上的金融,他们的目光更多聚焦在泛金融领域,“区块链本身就有一个类金融和生态的思维 ”,供应链是一个研究重点,其他行业还包括通讯、汽车等。

据雷锋网了解,String Labs的中国发展计划已较成形,准备在国内推行独立的区块链“龙链”。Tom Ding表示,由于中国有特殊的国情,政策限制,网络环境出口带宽等,因此中国和大部分西方国家的链是相互独立的,它们之间可互操作,但是不依赖,如果一方的网络出任何问题,不会影响到对方。

龙链很多核心技术会参考或者采用DFINITY的技术,差别就在于会更加适应中国国情,比如计算节点都在中国境内,因为相关法律政策要求有些数据不能离开中国,而一般来说公链没有办法控制节点,所以必须设定好所有的节点。

值得关注的是,DFINITY号称拥有“私链智能合约可直接调用公链合约”的特点,也已经为一些国内合作企业部署了联盟链或私链,那么势必会撞上国内区块链企业,如何看待双方竞争?

Tom Ding回应称,不一定会形成竞争。他解释说,公链提供了最全面的安全保障、公关的互操作性,但牺牲了部分数据隐私,如同API。虽然在当前阶段,企业对于联盟链的需求更加明显,要求数据信息的隐私性,但单个联盟链无法发挥出最大的价值。因为商业系统之间最大的价值就是交互,互相价值转移,需要利用公有的API、服务满足需求。


 

“一个可能的未来是,公链和联盟链会发生紧密地互动和结合。比如说在联盟链有一个仓储单,这是非常私有的数据。当仓库得到到货通知后,可能会触发公链上支付操作。两者可以无缝连接。”


这是他所描述的DFINITY第二个版本的功能,能够支持DFINITY公链和私链无缝的互操作。

中国缺少硬科学的积淀与机制思考

“今年是ICO和代币狂热的一年,全球的情况都差不多,市场鱼龙混杂”,在经历了硅谷区块链创业的三年,并于近年接触中国市场后,Tom Ding谈到了他在这个过程中感受到的中美两国发展差异。

而差异主要体现在两方面。其一是,硬科学的沉淀积累不够。区块链汇聚了多领域知识,包含经济、数学、计算机科学、社会治理等。


 

“欧美的分布式计算历史可能有几十年,密码学可以追溯几百年,积累深厚。而且,区块链行业‘产学研’距离非常小,国外很多著名的产业第一线人物都是在任的教授。但中国在这方面的研究和顶尖科学家还是有些薄弱。在国际上,中国的声音不响。”


其二,缺少对于区块链机制的思考。比如关于最重要的概念去中心化自治组织DAO,据他了解,欧美两地会组织讨论dao的实质,如何组织,合理的投票架构等,在中国可能更加流于表面,只是将它作为一种ICO融资的渠道。

对此,他的建议是,可以多举办些国内外学术交流会议,吸引国内学术界更多人才的兴趣。


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