萬維網誕生三十年後,積木雲想用區塊鏈技術革新網絡協議

當交易所 OKEx 在 4 月初宣佈其代幣銷售平臺 Jumpstart 首發項目為區塊鏈項目積木雲的時候,很難讓人不聯想起,今年正好是萬維網誕生三十週年這個事實。

去年 7 月,來自清華大學計算機系網絡研究所的一群博士們,在研究網絡基礎協議十餘年後,發起了這個名為「積木雲」的區塊鏈項目。他們最初始的想法,就是重塑互聯網底層的協議,以解決當前互聯網體系結構對大規模動態性網絡支持不好的問題,比如,人們在乘坐高鐵時上網體驗很差這樣的移動和動態網絡中鏈接穩定性問題,又比如,在 2.5G/4G/3G/ 固網等不均衡的異構網絡下,網絡難以支持大併發、低延時、高可靠實時傳輸大量數據的問題。

「積木雲」當時獲得了 28 個國家的 100 餘家機構投資,投資方包括創世資本、OK Blockchain Capital、NEO Global Capital、GBIC 等。

萬維網誕生三十年後,積木雲想用區塊鏈技術革新網絡協議

重塑網絡基礎協議,可能嗎?

聽上去積木雲提出了一個極其大膽的想法:用區塊鏈的方式重塑網絡基礎協議。問題是,這個想法可能實現嗎?

面對這個這個問題,積木雲的團隊說,有必要先了解一下「互聯網是如何走到了今天」這個大的背景。

互聯網起源於 1969 年,其雛形是美國國防部高等研究計劃局建立的 ARPANet,用以連接加州大學洛杉磯分校(UCLA)、斯坦福大學、加州大學聖芭芭拉分校(UCSB)和猶他大學(UTAH)。

其後的 50 餘年,互聯網發生了天翻地覆的變化,湧現出諸多具有里程碑意義的理論與技術創新,其中具有代表性的三段剪影,可以管窺互聯網的發展歷程。

1. 分組交互網絡

分組交互技術是互聯網區別於傳統電話網絡的核心特徵,並一致沿用至今。

  • 1961 年,加州大學洛杉磯分校(UCLA)雷納德·克蘭羅克博士(L.Kleinrock)基於排隊論提出了分組交換的基礎理論
  • 1964 年,美國蘭德公司科學家保羅·巴蘭(P. Baran)提出了存儲轉發概念
  • 1969 年,ARPANet 成為世界上第一個運營的分組交換網絡,奠定了互聯網的基本形態和功能

2. TCP/IP 協議棧

在 APARNet 問世之際,很多計算機的硬件和軟件系統還互不兼容,如何實現真正意義的“互聯”是亟待解決的問題。

1973 年,溫頓·瑟夫(Vinton G. Cerf)博士和羅伯特卡恩(Robert Elliot Kahn)博士聯合提出了網絡體系結構的模型以及設計理念。

值得一提的是,2004 年,他們因為在互聯網協議方面所取得的傑出成就獲得了美國計算機學會 (ACM) 頒發的圖靈獎 (A.M. Turing Award)。2005 年 11 月,喬治·布什總統向卡恩和瑟夫博士頒發了總統自由勳章,這是美國政府授予其公民的最高民事榮譽。

1983 年,比爾·喬伊 (Bill Joy) 在 UNIX (BSD4.1)上實現了 TCP/IP 協議棧。

1985 年,美國國家科學基金委(NSF)採用 TCP/IP 協議將分佈在美國各地的科研教育計算機中心互聯,形成 NSFNet。

1986 年,NSFnet 替代 ARPAnet 成為 Internet 的主幹網。

至此,形成了以 TCP/IP 為核心的 Internet。全世界任何一臺計算機只要遵循 TCP/IP 協議族標準,並擁有一個合法的 IP 地址,就可以接入到 Internet。

3. 萬維網

1945 年,美國曼哈頓計劃發起者萬尼瓦爾·布什(Vannevar Bush)在《大西洋月刊》上發表了一篇文章《As We May Think》,提出一種信息機器的構想:機器內部用微縮膠捲存儲信息,可以不斷添加新的信息;桌面上有閱讀屏,用來放大閱讀微縮膠捲;另有多個按鈕,控制不同主題的微縮膠捲顯示。這被認為是樸素的“萬維網”構想。

1989 年,蒂姆·伯納斯·李(Tim Berners-Lee)爵士正式提出萬維網的設想。1990 年 12 月 25 日,他在日內瓦的歐洲粒子物理實驗室裡開發出了世界上第一個網頁瀏覽器。由於他的傑出貢獻,伯納斯爵士被譽為“萬維網之父”。

1991 年 8 月 6 日,世界上第一個網站「Info.cern.ch」在法國邊境上線,網址 至今仍可訪問。萬維網(World Wide Web)就此誕生。

從上面幾個片段可以看出,互聯網這個基礎的「協議層」已經誕生多年,但聲名鵲起的卻是 Facebook、Google、亞馬遜這樣的「應用層」。由於互聯網設計之初,沒有集中考慮安全性和擴展性,由此引發了一系列安全、可信、擴展等問題,成為了世界對互聯網巨頭們急切希望解決的焦點。

萬物得其本者生,百事得其道者成。解決互聯網面臨的挑戰,需求找到問題的本源,探索科學合理的路徑。

把時光拉回三十年前,那是 1989 年,位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心 CERN 就已是全歐洲最大的互聯網節點。34 歲的英國研究員 Tim Berners-Lee 看到了機會,覺得是時候實現他多年來的構想:將超文本系統與傳輸控制協議和域名系統結合。

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世紀之交的 1999 年,Berners-Lee 入選《時代》雜誌評選的「20 世紀最重要的 100 個人物」。有趣的是,《時代》報道 他的網址至今也依然可以訪問。

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後面的故事我們都知道了,現在全球網民規模接近 40 億,每兩個人至少有一個是網民。如果說 Berners-Lee 尚屬家喻戶曉,那麼如果你不太瞭解網絡技術,這些名字你可能第一次聽:

  • J.C.R. Licklider,1958 年撰寫了互聯網奠基石性的論文,帶來互聯網前身阿帕網;
  • Vint Cerf 與 Robert Kahn,1974 年發明了互聯網基礎協議 TCP/IP ;
  • Linus Torvalds,1991 年為了好玩而開發了 Linux,現在是網絡中最重要的操作系統 。

積木雲想幹什麼?

清華大學計算機系網絡研究所的這群博士們發起積木雲這個項目,就是想開發一套基於區塊鏈技術的互聯網底層協議體系,升級和改造現有互聯網。

萬維網誕生三十年後,積木雲想用區塊鏈技術革新網絡協議

他們的想法是,通過「搭積木」的形式構建底層網絡協議體系,為動態網絡提供持續的連接性支持,併為應用層提供更好的動態性、可信性、激勵性、安全性、公平性和可擴展性支持。

積木雲團隊成員來自普林斯頓、清華、北大等高校,逾半數成員擁有博士學位。除此之外,他們還聘請諾貝爾經濟學獎得主 Oliver Hart 擔任項目經濟顧問,並邀請了白宮經濟顧問委員會經濟學家 Hoan Soo Lee 作為項目顧問。在這些經濟學大師的幫助下,積木雲團隊設計了複雜的經濟模型。

在積木雲宣佈上線交易所 OKEx 代幣銷售平臺 Jumpstart 後,積木雲 CEO 明中行與積木雲經濟模型的主要設計者、創世資本合夥人李榮彬接受了鏈聞的採訪,分享了他們對區塊鏈改造互聯網的看法,以及對區塊鏈項目經濟模型的思考和想法。以下為本次採訪的核心內容,有編輯和刪節。

對談積木雲 CEO 明中行:積木雲是什麼?如何改造互聯網協議?

萬維網誕生三十年後,積木雲想用區塊鏈技術革新網絡協議

明中行,積木雲聯合創始人兼 CEO,美國普林斯頓大學訪問學者、香港理工大學博士後、清華大學計算機系博士、中國計算機學會區塊鏈專委會委員

鏈聞:從白皮書上看,積木雲的願景很大,要為互聯網應用、物聯網、區塊鏈等構建底層網絡協議。可否請你用更具體和更形象的比喻,讓普通人可以理解積木雲如何通過「搭積木」的形式對 TCP (傳輸控制協議)和 IP (網絡互聯協議)進行改造?

明中行:其實 TCP/IP 就是積木塊,因為互聯網基層的協議模型其實就是一塊一塊積木。物理層是第一塊積木,鏈路層是第二塊,IP 是第三塊,TCP 是第四塊,上面的 HTTP 就是第五塊。積木裡還有小積木,像傳輸層的 TCP、UDP,上面應用層的 HTTP、FTP 等無數的小積木,互聯網就是由這樣無數的小積木搭起來。

在分層、輕耦合的原則下,TCP 這塊積木無論怎麼演進,與下面的 IP 積木和上面的 HTTP 積木都沒有關係,因此每塊積木都有持續和獨立的演進能力。好的技術就用上,不好的就淘汰。

簡單的說,積木雲就是繼承了互聯網協議的這個理念,我們所做的,就是改進和優化 TCP 和 IP 協議。

萬維網誕生三十年後,積木雲想用區塊鏈技術革新網絡協議

鏈聞:TCP 和 IP 協議都是很成熟的協議了。你認為積木雲有何優勢可以對這些協議進行改進?

明中行:積木雲的優勢有兩方面,一是互聯網技術,二是區塊鏈技術。

區塊鏈方面,我們應該是目前世界首個也是唯一將區塊鏈技術應用於底層的網絡協議,進而優化互聯網本身的項目。據我所知,還沒有同類的區塊鏈項目。

在互聯網技術方面,我們有長期的積累,在這個領域取得了非常多學術和工程成果,在技術和理論體系方面很先進。我們的核心團隊主要來自於清華大學計算機系網絡研究所,已經共同在這個領域有長達十多年的研究工作,我們從學生時代到本科、碩士、博士、研究員一路走過來,積累了相當多的研究成果,整個核心團隊加起來發表了幾十篇國際高水平的論文和期刊的研究成果。

同時,我們在工程實踐方面做的也不錯,取得了很多成果,不僅是學術科研上的成果,在測試網路驗證和連接系統方面,我們都有開發、驗證、部署、提供相關機構認證。所以在這個領域,不論是研究、工程,還是專利和標準化的工作,我們都積累了非常多的成果。

鏈聞:我們看到,積木雲項目的代碼沒有在 GitHub 公佈太多,目前只有 NamebasedSockets 的部分。未來積木雲有計劃在 GitHub 公佈更多代碼麼?

明中行:無論是互聯網還是區塊鏈,都希望能有更多的人參與進來。我們會公佈越來越多的代碼,現階段沒有公佈,是因為一些技術還在開發中。我可以確定的是,今年第二季度,積木雲會公佈 API 和移動端的 SDK 代碼。這些代碼也非常重要。因為相對於底層網絡來說,除了網絡協議,還需要開發上下層的接口,形成完備的體系。

鏈聞:我們看到積木雲的團隊表示,目前已經完成了核心技術 Co-DAG (緊湊型有向無環圖)的初步開發。下一個開發和實踐重點是什麼?

明中行:積木雲是分層次的體系架構,目前 Co-DAG 已經處在驗證工程,上面的以服務為中心的網絡 SCN (Service-centric Networking)是我們接下來重點研發的部分。一方面,我們會逐漸完善 Co-DAG 的測試網,另一方面,會開發 SCN 網絡整個體系結構,然後連接這兩個部分。(鏈聞注:SCN 由積木雲提出,指的是將 IP 地址的身份與位置語義進行分離,使得應用程序可以直接通過服務名字和所需的服務建立連接,而不必關心複雜的 IP 地址管理邏輯。)

對於 SCN 網絡信任和激勵不足的問題,我們採用的是區塊鏈的解決方式。設計了 PoS (Proof of Service)服務證明機制來驗證服務的有效性,還設計了分佈式點對點網絡 Coral 存儲服務信息,通過可信連續雙邊競拍機制 TCDA 提供公平的定價和匹配,此外,還設計了 BLOC 為交易礦工和服務礦工提供激勵。

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鏈聞:可否闡述一下積木雲的 PoS (Proof of Service)服務證明機制的運行機制和適用場景?

明中行:積木雲的 SCN 就像把網絡變成底層服務的橋頭堡。就像以前買罐頭只能去罐頭廠買,而現在在淘寶店鋪就可以買了。現在的互聯網就是直銷,可以理解為我們通過 IP 地址連接工廠,而 SCN 網絡將相當於將地址扭成網絡。那麼這時將會出現一個問題:如何保證「淘寶店鋪」裡罐頭的真實性。於是我們提出了「Proof of Service」的共識機制,礦工充當「店小二」的角色,來驗證服務的真實性。

這個思想其實並不是我們憑空造出來的,而是在網絡行業裡本來就存在「網絡自驗證」的技術,來驗證網絡中服務的真實性和質量。星際文件系統(IPFS)其實也借鑑這個思想,提出了「Proof of Storage」的共識機制,來驗證網絡中存儲空間的真實性。

積木雲的 Service 除了存儲,還提供帶寬、內存、計算資源、數據。我們的驗證採用的是馮·諾依曼體系中控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備五元素。

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馮諾依曼體系結構

聽創世資本合夥人李榮彬拆解積木雲複雜的經濟模型

萬維網誕生三十年後,積木雲想用區塊鏈技術革新網絡協議

李榮彬,創世資本合夥人,南京大學計算機與金融雙學位,滑鐵盧大學商學碩士學位。回國後任和君創業諮詢集團 VP,從事戰略與投資諮詢。技術與金融的雙重背景使其對區塊鏈技術、Token 經濟體系設計和投資邏輯有獨到見解

鏈聞:你覺得目前主要區塊鏈項目設計的經濟模型有哪些共同的難點?

李榮彬:我觀察了很多幣,發現他們的經濟模型都存在一個問題:嚴格通縮情況下如何持續對社區和礦工進行激勵?這個問題比特幣也沒有解決。不久前我也在 《細拆 Nervos 經濟模型中四大設計亮點》 這篇文章裡闡述了他們也在嘗試解決這個問題。

當比特幣挖礦挖完了,假設礦工靠手續費活著,但由於比特幣是通縮型貨幣,挖完了不會再有,那麼大家就傾向於囤積比特幣,而非交易,那麼鏈上的轉賬就會越來越少,那麼礦工得到的手續費也會越來越少,久而久之礦工將有可能離開這個社區。

這就是比特幣面臨的一大問題。至於其他項目的解決方法,如以太坊和 EOS,是通過增發解決,每年有固定增發率,但這其實並不公平,因為對持幣者來說這相當於無形地收稅:如果每年增發 5%,就相當於我手裡的幣貶值 5%。Nervos 的方案是持幣或者鎖倉的人可以賺取到增發的一部分幣,如果使用幣就相當於把增發的幣給礦工,如果純拿來流通就銷燬掉。

鏈聞:積木雲聘請了諾貝爾經濟學獎得主 Oliver Hart 擔任經濟顧問,以及白宮經濟顧問委員會經濟學家 Hoan Soo Lee 作為項目顧問。您作為主要設計者,可否闡述一下積木雲經濟模型的特點?

李榮彬:積木雲的經濟模型主要有兩個創新之處:定義增髮量的「虛擬 GDP」概念,以及對積木雲基金會設置的雙向獎懲機制。

積木雲在設計經濟模型時考慮了兩點,首先是需要增發,否則會陷入「白銀陷阱」,沒有人會用積木雲,導致囤積。其次,增發不能傷害到整個經濟體,否則便會引發如同以太坊和 EOS 社區關於增發問題的反覆爭論。如果 EOS 的經濟體本身沒有增長,那麼增發只會使幣越來越貶值。

鏈聞:能否請你具體講講「積木雲的虛擬 GDP」這個概念是什麼意思?

李榮彬:積木雲的虛擬 GDP 由兩部分構成。第一部分是積木雲技術體系中的「Marketplace」,將互聯網的 IP 連接變成以服務(Service)互相連接,服務提供者(Service Provider)將其服務註冊到網絡,在雙向機制的 Marketplace 進行拍賣,用戶通過購買服務進行連接。這個過程在鏈上的智能合約完成,因而一年中用於服務流通的代幣總量便可進行統計。流通量增多會導致代幣不夠用了,因而積木雲會增發 5%。

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第二部分,積木雲未來很大一部分使用場景是移動通訊和物聯網(IoT),那麼連入積木雲物聯網設備的節點數便會增長。若不考慮二級市場價格,只考慮供求關係,積木雲的價格有可能在不增發的情況下上升,對礦工而言也是有補償的。

鏈聞:如何用「虛擬 GDP」的設計來有效解決代幣增發問題?

李榮彬:積木雲可能是業內首個提出虛擬 GDP 概念的項目,用虛擬 GDP 決定下一年的增髮量,並將增發總量上限定為 5%。

當虛擬 GDP 增幅大於或等於 5% 時,積木雲才會增發 5%,並將其中的 4% 給礦工,其餘的 1% 給基金會,不會流通,相當於央行一樣的蓄水池。比如當虛擬 GDP 增幅達到 200% 時,積木雲會增發 5%。那麼即使積木雲將代幣 BLOC 總量的 30% 在 6 年作為挖礦獎勵發放完畢,礦工還能拿到代幣獎勵。

當虛擬 GDP 增幅低於 5% 時,那麼積木雲會停止增發,積木雲基金會將拿出 2% 給礦工。這個方法的好處在於,積木雲基金會作為生態的組織者,需要保證這個經濟體不斷增長,同時也相當於每年獲得 1% 的稅收,但若基金會工作不力,沒有使經濟體增長,便會得到懲罰,拿出 2% 的代幣補償給礦工,這便是對積木雲基金會設置的獎懲措施。如此可以預見,在未來的三至五年,積木雲的虛擬 GDP 增幅不會低於 5%,因為初始的時候量會比較小,那麼隨著積木雲的應用增多,虛擬 GDP 的增幅自然就會很大。

鏈聞:積木雲代幣的用途是 Gas 費麼?

李榮彬:積木雲代幣 BLOC 不是手續費燃燒(Gas Burning)機制,整體用途是抵押(Staking)。一方面用於前文提到的購買服務(Service),另一方面用於發佈服務需要抵押代幣,抵押數額必須大於單次收款額,相當於進一步鎖定 BLOC 的一部分流動性,同時也保證當負責檢查服務的礦工(Service Miner)發現服務虛假或作惡時,礦工有權將其抵押的代幣收走。積木雲的經濟理論認為,貨幣的發行是基於其使用成本,積木雲的經濟模型也是按創世資本的「getBTC」模型一步步設計的。


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