张剑南:混合共识面临三大挑战

区块链在繁荣中撕裂,共识在扩张中亦流失,是时候正本清源,好好聊聊技术了!本周,火讯财经与全球领先极客组织DoraHacks联合主办“HACK周”,从周二到周五,...

区块链在繁荣中撕裂,共识在扩张中亦流失,是时候正本清源,好好聊聊技术了!本周,火讯财经与全球领先极客组织DoraHacks联合主办“HACK周”,从周二到周五,每晚邀请一位嘉宾来分享。

以下是HACK周第四场访谈实录:

一丹:各位群友晚上好!欢迎大家观看火讯财经&DoraHacks HACK周!

今晚的分享嘉宾是张剑南,他是全球极客组织DoraHacks发起人之一,初链(TRUE)创始人兼CEO,原CERN Open Lab(欧洲核子物理研究组织)研究员,牛津大学计算机系毕业。今晚剑南会先单独分享1小时,然后是半小时的自由问答环节,欢迎大家在问答环节多多提问。

哈哈,Hack周的前两场嘉宾岛神和腾焱也出来欢迎啦~今晚是三极客聚会~

张剑南:我跟大家分享的主题是《公链共识的发展》

这个话题很大,和大家分享一点我自己的观察,希望对大家有帮助

公链共识作为市场上最热议的话题之一,其实已经被广泛讨论了,所以我可能分享的内容大家都差不多知道。我就给大家做一个简单的总结,分享一些新的进展。

首先大家都很了解BitCoin和早期的数字货币,09年的时候中本聪发布了比特币的论文,基于B-Money等以前的研究成果,使用了区块链的技术和PoW协议,通过工作量证明机制,在经济动机上解决了去中心化货币的诚信问题,实现了完全去中心化的算法通缩货币。PoW协议的安全隐患在于double spending,论文中说明了只有拥有超过50%的算力才有可能实现,并且从经济动机上,即使有人拥有超过50%的算力,也不会去double spend。

之后的几年里,大家发现区块链技术可以用在更多的场景,所以开始有为应用场景而生的区块链。记得14,15年的时候参加一些Hackathon,那时Vitalik宣传以太坊项目的时候,经常用一个比喻,就是很多链像瑞士军刀一样,只有几种特定的功能,而以太坊是一个通用的区块链应用平台,支持图灵完备的链上程序,即智能合约。以太坊基于比特币的POW协议,增加了account系统和可以写图灵完备智能合约的虚拟机EVM,解决了区块链应用的痛点,并且在开发者中形成了信仰,最终智能合约在发布Token发行这个场景中爆发。

同时和之后有很多公链解决相似的问题,并且增加了新的细分内容,比如ZCash更注重隐私,增加了零知识证明(但由于零知识证明太“重”),实际上没有矿工支持。还有支持nodejs开发的Lisk,以及很多希望尝试使用POS的链,比如Cardano,Steem等。于此同时,企业也通过联盟链和私有链的形式通过区块链技术提高自己业务中场景的效率。Ripple在很早的时候就设计了用PBFT协议搭建的区块链,并且有极强的BD能力,在很多银行的场景中使用,算是最早落地的区块链之一。

Linux基金会下的Hyperledger项目是一个开源的“无币”区块链项目,专门为企业私有部署而生,目前采用Kafka+SOLO,很早以前声称要用PBFT,好像至今还没用。基于Hyperledger Fabric和Ethermint等项目,有很多外包和服务公司也在开发自己的技术,并且为客户服务。比如在中国北京、杭州,都有很多这样的企业。这里有一个比较重要的概念,就是我们通常关心一个共识是Permissioned还是Pemissionless的。以Permissioned共识为基础的公链,节点加入需要Permission(许可),而Permissionless的共识,节点可以自由加入或者退出。比特币,以太坊就是典型的Permissionless的公链,因为它们使用PoW协议,而基于BFT协议搭建的区块链是Permissioned的区块链,也就是说,不是公链。

在15年下半年,16年的时候,很多人发现以太坊的PoW协议效率比较低,大部分应用都很难跑,就希望提高效率,主要的指标就是提高TPS,希望做出tps高的公链,满足商业应用的需求。所以我们就看到有dBFT,DPOS这类共识的出现。这些共识是对POS和PBFT协议的改进,通常希望用代理的方式,提高效率,或者希望把BFT协议改造成一个Permissionless的协议。但我们现在可以看到,由于对安全性的探讨和设计不足,这些协议都无法成为公链的底层协议,所以最后本质上是私有链或者联盟链,例如EOS的21个节点方案(通过人为选举的方式,审核出21个节点)。但不管怎样,这些共识协议在高效率公链,以及公链的社区治理上做出了有价值的尝试。

在17年的比特币牛市中,这些区块链的代币也表现非常好。EOS等区块链上线后,我们预期这一代公链可以解决很多以太坊速度不能及的应用,比如很多游戏。但由于安全性的问题,这些“公链”事实上都是Permissioned,而未来更多的去中心化应用需要真正去中心化的公链,所以公链共识协议的探索并没有停止。探索的方向也很明确: 解决去中心化和性能之间的矛盾。

在17年底,18年初出现了很多新的公链共识,非常让人兴奋,我做一个简单的分享。在可以做Permissionless公链的方向中,有三个方向是比较受关注和可靠的,分别是: CASPER, Hybrid Consensus, DAG。CASPER是Vitalik领导以太坊社区在进行的一个项目,发布后会成为以太坊的一个分叉,将以太坊的POW共识改造成POW+POS共识。在上周Vitalik来中国的时候,进行了比较详细的分享,我分享一个文件给大家,就基本可以了解CASPER的共识机制。

CASPER引入了Sharding,以实现Linear Scalability(随着节点的数量增多,吞吐量也在增长)。同时,有一些有意思的项目正在以太坊社区进行,比如Viper语言,Plasma,等,都是值得关注的。DAG是我原来没有特别关注的方向,但半个月前的一个进展让我对DAG形成公链共识有了信心。这个工作是姚期智教授的小组做的。主要解决了DAG交易顺序的问题,通过几个简单的步骤,找到Pivot Chain,并根据Pivot Chain把全网分成很多epoch,最后把交易分到epoch中,再根据tx id进行排序。这个工作还基于bitcoin-core进行了实验。基础假设是全网的conflict不多(比如万分之一),否则性能受到影响。具体的内容可以参考 https://arxiv.org/abs/1805.03870

混合共识(Hybrid Consensus)下有两个方案: BFT+POS和BFT+POW。简单说就是用高效的BFT协议加快交易确认速度,而用POW等共识保证去中心化。混合共识中PBFT Committe是由POW/POS通过共识选举产生的,并且通过ViewChange()函数不断变化。关于混合共识的探讨,可以参考这篇论文https://eprint.iacr.org/2016/917.pdf

两个代表性的项目是Thunder和TrueChain,分别是BFT/POS和BFT/POW。这两个项目都在工程阶段。目前混合共识最主要的挑战有3个: 

1. 如何进行主网工程,有多个方案可以选择,具体怎样做是最安全和高效的;

2. 如何突破混合共识的性能瓶颈,更具体: 如何在混合共识的基础上设计Sharding;

3. 最重要的问题: 混合共识的激励机制是怎样的;

针对这几点,TrueChain进行了详细的设计,并正在施工。在工程上,TrueChain采用单链双共识的方案,具体实现的代码分布在三个repo中。和以太坊等项目类似,部分代码采用python prototyping+go转译的方法。

https://github.com/truechain/truechain-consensus-core

https://github.com/truechain/py-trueconsensus

https://github.com/truechain/truechain-engineering-code

TrueChain的技术社区发展非常快速,有完善的激励机制。非常适合现在加入。TrueChain的Sharding设计原则是不影响共识本身的安全性,采用了Primary Shard + DailyBFT Shard的结构。具体的实现方式可以参考TrueChain Yellow Paper:

https://arxiv.org/pdf/1805.01457.pdf

在设计混合共识激励机制的过程中,需要考虑双层共识的分配机制,gas的设计,根据目前GPU/ASIC算力情况下的经济考虑,以及存储的激励方案等。TrueChain在1-2星期内将会发布新的黄皮书,包含混合共识激励机制的正式设计,大家可以关注。在社区治理上,混合共识也影射了很多有趣的想法,今天时间有限,我以后可以给大家分享。除了这些项目,还有一些其他的项目也值得关注。例如“学术界三大公链”: Bloxroute(Gun教授),Thunder(E. Shi),Algorand(Silvio Micali) - BFT+VRF以及Dawn Song的Oasis等,其中Algorand是设计了BFT+VRF的方法,用VRF选举BFT节点。这个项目好像进展比较慢。在Sharding中,Zilliqa进展比较快,可以完全实现linear scalability,但是目前安全性还在探讨中。而TrueChain的Sharding设计前提是保证安全性,但没有完全实现linear scalability。另外TrueChain首先进行fPoW的实现,没有特殊情况,主网会将用fPoW取代Nakamoto POW。

目前的公链共识进展我就介绍这么多,可能还有其他的有意思的项目,我也在持续关注。如果大家希望交流,也可以后续私信我。

目前市场上还有一些随意的“混合共识”,例如把DPOS和各类共识混合在一起等,还暂时比较山寨,安全性没有验证,可能无法成为公有链。我们预期今年和明年公链共识将会逐渐成熟,各项目的主网将会逐步上线,工程,产品易用性,开发者友好度,技术和社区信仰等将会是公链的核心竞争力。应用落地将会是再下一步。

感谢大家,我今天分享这些,希望对大家有帮助。

一丹:剑南打字辛苦啦!接下来进入自由问答环节,大家对区块链技术有哪些疑问,可以跟剑南多多交流。

一丹:@张剑南 有网友问:蒋旭宪博士说,60%以太坊节点可在数秒内被轰塌。你觉得目前以太坊存在哪些漏洞?您觉得最致命的漏洞是哪一个?

张剑南 :这个漏洞是蒋博士联合DoraHacks发布,会在26号的Blockchain Connect大会上正式发布和演示,可以关注。我个人没有特别关注以太坊的漏洞,不过开源项目存在漏洞是很正常的。可以关注慢雾科技,PeckShield,长亭等公司的发布

一丹:@张剑南 有网友问:请问发起极客组织的初衷是什么?现在doarhacks是否和您预想的发展方向一样?还有网友问:EOS主网启动成功了,剑南是看多还是看空?

张剑南 :在发起之前很早写过一个短文,基本上描述了当时的想法,后来演化成了DoraHacks,有点囧,不过可以分享给大家

http://jiannanweb.com/_indexfiles/docs/callforhackerecology.pdf

New Definition of  Hackers: People studying any subjects with great minds to utilize the knowledge and tools within/outside the areas of their own, and collaborate    with people from a vast variety of background to tackle the specific problems in our life.

开源运动已经很多年了,Hacker运动还不到10年,区块链又加速了这个过程,每个区块链项目都是开源项目。未来的企业是社区。DoraHacks希望连接全世界正在觉醒的Hacker,解决重要而迫切的问题。

张剑南 :EOS主网上线是很好的实验,多和空是价格问题,市场会给出价格,但市场不一定是理性的

一丹:剑南怎么看360之前爆出的EOS的安全问题?

张剑南 :首先任何公链和开源项目有安全问题都是很正常的,社区会帮助发现和解决。EOS的特点是比较中心化(Permissioned),在安全上有一些优势,也有相应的劣势,比如可能会有更多的DOS类攻击

一丹:@张剑南 你昨天宣布参与火币公链领袖竞选了,为啥想到参选呢?

一丹:@袁煜明 琅琊榜第一期阁主 我看的院长朋友圈

一丹:从我们这期Hack周里出来了两位参选火币公链领袖的极客

张剑南 :我觉得火币公链的发起是一个有意义的事,通过公链让交易所更加高效,透明,竞选活动的设计也有意思,能和行业里的伙伴们交流,所以报了名,很荣幸哈哈

一丹:大家可能不知道袁院长的新身份,@袁煜明 琅琊榜第一期阁主 院长现在除了担任火币研究院院长,还是火币公链总经理,看他最近的朋友圈,天天在发,又有哪些大牛参与竞选了。

袁煜明:是的,我以前发朋友圈都很克制,最近每天刷,为各位技术大神服务~

一丹:院长来介绍一下吧~

袁煜明:待我细细道来

梦想家:@张剑南 请问公链墨客MOCA有哪些创新吗?

袁煜明:首先,火币想做一条公链,尤其还想做全球顶级的金融公链,可是找谁来做呢,世界上牛人是很多,好像找谁都可以,好像找谁也都不合适,就像你选另一半只能选一个,这真是个头疼的问题啊

张剑南 :工程上应该是有一些创新的,对以太坊做了一些改进,加入了异步合约好像,细节没有深入了解。

袁煜明:最终我们决定,找是找不来的,干脆面向公众竞选吧,这样才能让更多的技术大神进入视野,我们能做的,就是拿出自己的诚意来:3000万个HT。来作为奖励池,希望大神们不要嫌弃

龙典:@袁煜明 琅琊榜第一期阁主 3000万个HT怎么分配?第一名可以拿多少?

袁煜明:从6月6日宣布以来虽然才一周多,但已经收到了来自全球各地的各路大神,让我们每天都感到很欣喜,也很为区块链行业感到自豪,可能经常在媒体出现的是各种乱象、各种割韭菜等负面新闻,但其实行业里有很多技术天才,在踏踏实实地推动行业发展,如果没有这样的公开竞选,可能他们很少会进入公众视野

袁煜明:@龙典-火讯财经创始人 赢家通吃

一丹:@袁煜明 琅琊榜第一期阁主 介绍一下现在还有哪些大牛参选吧

龙典:厉害,没理解错的话,第一名直接拿3000万个HT?按照HT峰值 超过10亿啊

袁煜明:简单的说,主要是给领袖及其团队,当然不是竞选出领袖后一次性给;我们会分若干阶段,每个阶段都有相应的奖励比例,然后我们会有个理事会,理事会来监督决策每期是否给予领袖团队奖励,当然,理事、专家顾问、还有些其他奖项的奖励也在3000万的奖励池里出;另外,领袖也可以设计机制,对技术社区里贡献代码、开发模块、发现漏洞的达人都给予奖励

  • Joseph Latone  IBM  Director of Blockchain Labs

  • 王峰  蓝港互动集团董事长 

  • 黄连金  核聚链创始人

  • 季宙栋  Onchain 分布科技  本体联合创始人

  • 董心书  ZilliqaCEO

  • 邢大地  美国普渡大学区块链实验室副主任

  • 余弦  厦门慢雾科技有限公司联合创始人

  • 张剑南  初链CEO

  • 崔萌  Achain创始人

  • 赵美军  Aurora 极光链创始人

  • 周建伟  ECHO首席工程师

  • 吴为龙  Genaro Network联合创始人、技术负责人

  • 单青峰  阿希链创始人兼CEO

  • 江泽武  哈希研究院 哈希研究院院长&清华大学区块链协会副会长兼研究主任

  • Hsin-Ju Chuang  Stellar.org  Blockchain Consultant. Ex-Head of Marketing at Stellar.org (XLM)

  • 李万才  引力区创始人

  • 唐飞虎  杭州仙女座科技有限公司CEO 

  • 贾英昊 哈希世界CEO

  • 曹寅  数字文艺复兴基金会、能源区块链实验室、信达证券,数字文艺复兴基金会合伙人、能源区块链实验室创始人、信达证券首席区块链专家

  • 刘载然  引力资本首席哲学家

  • 王启亨  SmartMesh Foundation  President & CEO

  • 武源文  井通联合创始人,执行董事

  • 谢锦斌(谢大炮)  北京飞尔科科技有限公司CEO

  • 杨杨  节点亚太创始人

  • 高寒  区块大陆CEO

  • 孙志东  AbleCloud技术VP

  • Alexander Borodich  Universa  Founder and CEO

  • John Villar  Sistemas Timitacon C.A. CEO

  • 张家豪  IYUCHAIN COO

  • 梅虎  新链科技创始人兼CEO

  • 唐江山  海南狂潮区块链CEO

  • 周昊  黑桃科技总经理

  • 张强  银客iOS高级

  • 戚天文  同程艺龙旅行网软件测试leader

  • lando  Beijing Jingyi technology Co., Ltd.  CTO

  • 高兴  国家信息中心湖北中心渗透工程师

  • 刘峰  JBI blockchain institute  CIO,VP 

  • 令瑞林  Freewheel软件工程师

一丹:这号召力,杠杠的

袁煜明:我们工作人员每天在辛苦地和每个报名的候选人确认信息,所以很可能不全;而且还有好多牛人,都在报名的路上。

一丹:非常感谢剑南今晚的分享@张剑南 

袁煜明:我自己有种在看中国好声音的感觉,每一个大神都很牛,都有一段惊世艳俗的经历,可是,一想到最终只有一个冠军,所有其他人在这个过程里都会被淘汰,就觉得好忧伤,所以,我们能做的,一个是设计机制,2-5名成为我们的理事会成员,一个是鼓励这么多神级候选人可以在竞选中相互自由组队,一边pk,一边组队,最后选出的是一个领袖,而领袖已经有一个地表最强最豪华的团队组合了~

一丹:现在我宣布,火讯财经&DoraHacks Hack周活动,今晚圆满结束!非常感谢DoraHacks的大力支持!感谢@小岛美奈子 @Noodles 腾焱 @王培英

还要感谢网易财经,金色财经,火星财经,猎云财经,世链财经,真牛财经,区块网,万链之家,快链星球,烯财经,链币君,火龙果财经,蒜媒体,区块链九哥,币市区块链,杭链财经等合作媒体对火讯财经&DoraHacks HACK周的大力支持!

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