吕国宁:下一代区块链基础设施

 

在传统货币理论中存在“不可能三角”,即一国无法同时实现货币政策的独立性、汇率稳定与资本自由流动,最多只能同时满足两个目标,而放弃另外一个目标。

区块链领域同样存在“不可能三角”难题——无法同时达到可扩展性、去中心化、安全,三者只能得其二。

这也导致目前的区块链商业应用难以大规模落地。那么,究竟该如何解决“不可能三角”难题呢?

8月2日21:00,应「火星财经创始学习群」轮值群主任铮、副群主廖志宇邀请,Nervos Foundation联合创始人吕国宁做了主题为“Nervos,下一代区块链基础设施”的分享。

他认为,区块链商业应用之所以落地难,是因为基础设施发展不完备,不具备承载大规模商业应用的能力,具体原因分为开发难、用户使用难两方面。

为解决区块链设计中的“不可能三角”问题,Nervos通过分层的方式提供整体化解决方案,底链和应用链之间是信任传递协议,即底链的安全性可以传递到上层的应用链,保证应用链上的应用安全高效运行。

一、“不可能三角”问题

先给大家看一张图片:

这张图片来自DAppReview,是我今天(2018年8月2日上午)截取的最新应用排名。再看另外一张图片:

怎么解读这两张图呢?

在区块链世界中,目前最流行的Dapp应用是去中心化交易所、资金盘游戏,还有加密猫,而日活用户排名第一的这款去中心化交易所,其日活用户数量只有 1500 人。

对比一下移动App的排行榜,我直接跳过了前100 名,从第 101 名开始比较。第101名的App叫做“PP助手”,据说这是一款过气的应用,但日活数据是 2489.8万。

一句话总结:现实很尴尬!

大家普遍把应用难以落地归结于基础主网性能太差,以目前最有代表性的比特币以太坊两条链来举例,比特币并不具备承载大规模去中心化应用的能力,以太坊引入智能合约看起来很酷炫,但是一个加密猫就把整个网络彻底堵死。

商业应用落地为什么这么难?主要的原因是基础设施发展不完备,不具备承载大规模商业应用的能力,原因分两方面:

1.  开发很难

以开发一款区块链游戏为例,开发团队首先要思考用户怎么参与,游戏中是不是要嵌入一个钱包,还是用Metamask这种浏览器钱包去访问游戏。

然后开发团队要通过智能合约来实现游戏逻辑,智能合约听起来很酷炫,语法看起来似乎也很简单,但是智能合约受限于现在的基础设施,不能执行复杂的逻辑,并且想要安全的通过智能合约实现逻辑,是一件门槛和成本极高的事情。

区块链的性能不行,能不能自己跑一条测链,或者自己单独跑一条联盟链,但是受限于当前区块链基础设施的发展,这会给团队带来无穷无尽的问题,为了做一款游戏而去开发一条链,是本末倒置的事情。

2.  用户使用很难

设想一个场景,如何给你的父母解释怎么去玩加密猫?

首先,你要给老人家解释私钥是什么;然后,你要让老人家知道怎么用区块链钱包来管理私钥;接下来,你要让老人家能给钱包中的私钥对应的地址上充值;最后,你要让老人家去买一支猫,发送一笔交易,输入密码,提交交易,等待交易被打包确认……

你真的觉得这也叫游戏?

区块链的用户体验问题要在基础设施性能提升到下一个阶段才有可能改进,但是现在整个行业都还卡在如何解决区块链的底层基础设施性能这个问题上,还没有发展到优化用户体验阶段。

性能提升为什么这么难?

区块链的设计从哲理上就存在一个“不可能三角”问题,即无法同时达到可扩展性(Scalability)、去中心化(Decentralization)、安全(Security),三者只能得其二。现在包括比特币、以太坊以及其他各种公链,在设计和实现当中,首先必须在确保安全性的前提下,从自己的目标或者价值角度出发,在去中心化和扩展性之间选择一个平衡点,做一系列的取舍。

一些新的公链项目试图在当前公链基础体系中,通过技术突破性能瓶颈的限制,比如更好的共识算法、实现分片等,试图打破“不可能三角”,这些其实从设计哲理层面上就是可能的。

通过更好的共识算法或者分片算法实现性能扩展这条路,无论从技术方面还是工程方面,目前都面临巨大的挑战,并且伴有各种各样的具体问题。目前整个业界还未形成相对成熟的方案。尤其是一些新的在实验室做出来的理论或算法,也很难马上应用到实际的生产环境当中。

拿以太坊举例,在以太坊上贸然升级不成熟的或没有在真实环境中充分检验过的新共识,或者分片算法,风险非常高。一个形象的比喻是:这不是在飞机的飞行当中更换引擎,而是在飞行的火箭上更换喷射器,必须小心翼翼,否则火箭会爆。

另外一个探索的方向是俗称的二层扩展方案,如 state channel,plasma, truebit等。这些二层扩展方案都必须锚定到一条公网主链之上,才能正常运行,继续拿以太坊举例,如果二层扩展方案锚定到以太坊之上,那么以太坊的虚拟机必须有能力验证二层网络的状态,并且能在二层网络运营节点作恶时,能够验证用户提交的密码学证据,并对二层运营节点作出罚没处理。

而以太坊的核心设计目标是实现一个通用计算平台,EVM是一个智能合约的执行虚拟机,通过大量交叉验证的方式来确保计算的确定性,如何针对二层扩展方案支持和优化并不是以太坊的优先级任务,通过密码学验证用户提交的证据会撞到以太坊的 BlockGasLimit 问题,以及其他各种原因导致了 EVM 不适合用来做二层方案的密码学验证,这个问题目前暂时无解。

有没有其他解决方案?

其实现实世界中,很多地方都存在“不可能三角”问题。举个例子,计算机中的存储就存在一个不可能问题:价格、容量和速度,这三者你只能取其二。

电脑中最快的是 CPU 中的一级缓存,一级缓存非常快,几乎跟CPU一样快,但是它非常贵,所以它很小。然后是二级缓存、内存和硬盘。你会发现每一级相对于上一级,容量大了上千倍,但价格却便宜了千分之一,而在电脑中存在一个协议,可以让不同层次的存储互相打通,这样就解决了“不可能三角”问题,同时有了高性能,并拥有了大容量的存储能力。

我们当然喜欢 CPU 中的一级缓存,因为它最快。但由于制造成本,它不可能造的很大。比如,我们要造一个256G的一级缓存行不行,不是不行,但是造一台电脑要两个亿,你要不要?

复杂系统到最后一定是解耦的。工程师巧妙的通过分层,然后在不同的层次之间设计一套协议,完美的把不可能三角问题解决了。因为只有进行分层后,你才能在不同的层次做不同的抉择,不同的层次组合成一个整体,你得到的就是一个整体化解决方案,这就是我们在做的 Nervos 项目,通过分层解耦合的方式解决这一问题。

二、下一代区块链基础设施

Nervos 是一个网络,包含两层,我们叫做 layer1 和 layer2 层。其中 Layer1 层注重安全性并作为基础底层链,注重性能的链运行在 Layer 2 层,称之为应用链。

底链和应用链之间是信任传递协议,即底链的安全性可以传递到上层的应用链,保证应用链上的应用安全高效运行。应用链可以不止一条,根据不同的场景需要,每种类型的应用都跑在自己独立的应用链之上,比如游戏,支付,交易结算等链上应用都可以用单独的一条AppChain来跑,这样会带来许多非常有价值的好处,比如:

·可以更灵活的选择适合应用场景的共识协议

·可以更灵活的定制应用的经济体系设计

·可以最大限度的关注应用的性能

·可以更高效的达成的局部共识,并且由底层链的全局共识来保证局部共识的安全性

在 Nervos 团队,我们不只做底层引擎,还有自己的二层引擎方案,即“双引擎战略”。

我们的底层引擎叫做 Nervos CKB(Common Knowledge base),是整个 Nervos Network 的底层核心,我们在设计时充分考虑了为上层应用链优化,所以CKB的设计会只聚焦在底层存储的共识和安全,以及将信任传递到上层网络。

在数据存储方面,我们开创性的提出了Cell模型,用于支持任意数据类型,保证存储的兼容性和通用性,在安全性方面扩展支持了所有流行的密码学验证功能,以最低成本和高效的方式为市场上的主流二层解决方案提供安全保证。

我们的二层引擎叫做Nervos AppChain,是一个已经研发两年以上的成熟可用的应用公链解决方案,拥有完整的以太坊兼容能力,可以全面兼容以太坊的开发生态。

在过去的两年,我们与多家金融机构和行业领先伙伴保持密切合作,帮助他们将需求转化成区块链应用并成功部署上链,并且持续将合作过程中将积累到的宝贵经验凝聚到AppChain产品上持续迭代改进,AppChain本身拥有极高的单节点性能(1.5w tps)和成熟的扩展方案,此外我们还开发了丰富的配套产品,如区块链浏览器、钱包客户端等等。

我们的 Nervos CKB+Nervos AppChian 双引擎战略,和对第三方二层扩展方案充分支持,以及我们为此开发的周边配套项目,共同组成了Nervos Network,这代表了我们对未来区块链技术趋势的理解,也是我们给出的下一代区块链基础设施的答案。

嘉宾简介

吕国宁/ Nervos Foundation联合创始人& COO

资深架构师、区块链技术专家,5年数字加密货币和区块链技术开发经验。前 imToken 项目联合创始人兼 CTO,EthFans 以太坊爱好者社区发起人,保全网联合创史人,貔貅开源加密数字资产交易平台核心开发者,前云币交易所 CTO,国内最大的线上技术社区 RubyChina 的创始人,国内最流行的技术播客 Teahour.fm 主播。

对话发起人

任铮Kevin/共识实验室合伙人

计算机、工商管理双硕士。曾任职于蓝港资本、光华弘人资本等多家VC机构担任合伙人。区块链投资包括: celer,ankr,quark,bumo,newton,blockcloud,uinp,nervos,path,merculet,cocos等项目。LeekLab创始人,中关村创投及基金协会理事,北京文创投融资协会副秘书长,中国人工智能产业联盟理事,前北大国际投资管理协会会长,中南创盟理事。

廖志宇Emma/超脑链Ultrain联合创始人

著名抗日英雄廖耀湘将军之后,就读美国常青藤名校ColumbiaUniversity。前金砖资本合伙人,早期投资了人人车,蔚来汽车等项目,曾任360智能硬件投资总经理,欧洲顶尖投行goetzpartners中国区创始CEO,纽约私人银行国际客户总监。拥有全球顶级商业资源,深谙资本运作,跨境并购与TMT投资经验。

本文来自火星财经,版权归作者所有!

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