03.03 專訪唯鏈:PoA 2.0-SURFACE算法是兼顧性能和商業落地的選擇


專訪唯鏈:PoA 2.0-SURFACE算法是兼顧性能和商業落地的選擇

純粹烏托邦化的區塊鏈是沒有發展未來的。


或者更確切地說,除了比特幣之外,後來者想要佔領區塊鏈的商業高地,必要考慮應用落地的實際土壤,這個土壤裡有監管必然化的趨勢,有企業級服務的大潮,也有降低用戶門檻的必然需求。


當區塊鏈發展到今天,無論是從業者還是普通投資者,我們都應該清醒地意識到,看待區塊鏈已經不能單純用技術的眼光去看待,這是一項複雜的、涉及多方政經利益的新的變革。


和一些只沉迷於討論技術完美性的項目不同,唯鏈在立項之初就直接瞄準了實際落地的機遇,試圖將冷冰冰的區塊鏈技術與真實可用的落地場景結合。區塊律動 BlockBeats 瞭解到,唯鏈在最近提出了適用於實際場景的 PoA 2.0-SURFACE 算法,SURFACE 即 Secure, Use-ase adaptive, Relatively Fork-free Approach of Chain Extension 的縮寫,代表著安全、易用、高可擴展性,以此提升唯鏈的安全性和穩定性,並滿足日益增長的商業場景需求。


為此,區塊律動BlockBeats 有幸邀請到了唯鏈的首席科學家周子衡博士和高級區塊鏈技術研究員任之劼博士。


周子衡博士先後於 2002 年、2007 年獲上海交通大學獲得 CS 學士學位、英國南安普頓大學 CS 博士學位。博士畢業後作為博士後研究員和高級研究員,先後任職於英國肯特大學和芬蘭奧盧大學,從事計算機視覺和機器學習的科研工作。2017 年七月作為合夥人加入唯鏈,擔任首席科學家,負責領導區塊鏈底層技術研發,以及與外部科研機構的合作研究。


任之劼博士於北京航空航天大學獲得通信工程學士學位,在荷蘭代爾夫特理工大學獲得信息論方向碩士和博士學位。博士畢業後,於 2016 年加入代爾夫特理工大學區塊鏈實驗室擔任博士後研究員,主要研究方向包括區塊鏈共識算法、擴容、應用。任博士曾在國際學術會議上發表多篇區塊鏈論文,在知乎上使用 ID:maxdeath 著有深度技術專欄《區塊鏈演義》,曾開設國內第一門區塊鏈共識算法課程。2019 年加入唯鏈生態擔任區塊鏈高級研究員。


區塊律動BlockBeats 想聽聽這個有些特別的團隊是如何構思區塊鏈共識算法,又是如何看待區塊鏈技術、監管、落地之間的邏輯關係。以下是訪談正文。

專訪唯鏈:PoA 2.0-SURFACE算法是兼顧性能和商業落地的選擇

區塊律動BlockBeats:我們知道,區塊鏈項目中最常見的共識算法是 PoW 和 PoS,也有中本共識和 Paxos 系算法的分類,您能用通俗的話語給大家解釋一下什麼是 PoA 2.0-SURFACE 算法嗎?


唯鏈:SURFACE 算法的原型是 PoA,PoA 全稱是 Proof of Authority(權威共識算法),它在不同的情形下並不是都指代同一種技術。通常,大家比較熟悉的是 PoW 和 PoS,即把 work 和 stake 作為一種共識證明的方法,而 PoA 在節點的准入機制上不以算力(work)和權益(stake)作為判斷標準,而是在現實中選擇一些合格的、有一定聲望的、符合唯鏈生態標準的節點。


第二點,PoA 2.0-SURFACE 在出塊的時候不根據算力或者權益進行評判,而是所有已經被選中的節點輪流出塊,遵循最長鏈規則。實際上,每一種權威共識算法的實現都略有不同,有自己的方法,廣義上理解就是改變共識准入機制,通過節點的 KYC 認證做到儘可能的安全高效。


區塊律動BlockBeats 評註:簡單來理解,PoA 2.0-SURFACE 就是把准入機制變得更加高效和嚴格,work 和 stake 的形式以權威代替。


區塊律動 BlockBeats:有人認為,成本更低、速度更快的 PoA 共識算法似乎在一開始並沒有得到市場的認可。其中一個案例是,基於以太坊的 POA 項目雖然也做了不少代碼層面的工作,但仍然沒有出現讓市場火爆的產品。對此,您怎麼看這個觀點,傳統的 PoA 共識算法是否有一些根本的缺點?


唯鏈:就像剛才講到的,我們談到 PoW 或者是 PoS 的時候,其實也不是講背後具體的某種算法,PoA 在實現上亦有差別。基於以太坊的 PoA 項目是否成功,這個話題我想不僅是技術層面,還有商業和市場方面的考量。


具體到唯鏈來說,PoA 2.0-SURFACE 有嚴格的通證質押制度、KYC 認證、委員會審核,確定一系列的節點准入標準。單純的 PoW 或者 PoS 衡量的也是可信度,即維護挖礦的意願,我們認為通過權威來全面評估是一個更好的方法。


PoA 是一個發展趨勢,我們看到現在市面上一些項目如 Polkadot、Algorand、EOS 都採取了一些相對中心化的方法。也就是說,現實的角度來講,PoW 和 PoS 雖然做到了學術理論上的邏輯自洽,但在實際運作中仍會依賴現實中的個人或機構,哪怕是按照算力或者持幣量來評估,但最終我們也能看到 PoW 礦池、Staking 礦池(委託)的存在。


我們認為,不能以單純共識算法決定一個項目的市場認可度,而商業落地本身好用不好用,也要看區塊鏈之上模塊的搭建,市場的宣傳、能否為企業本身帶來價值,這是一個多維度多層次的問題。就唯鏈來說,我們的區塊鏈設計能夠幫助企業快速落地,給企業提供一整套的解決方案。


區塊律動 BlockBeats 評註:PoA 2.0-SURFACE 的設計哲學非常值得玩味。既然 PoW 必然走向算力中心化、大礦場集群的終局,甚至將產業鏈上游逐步演變為傳統制造業的商業邏輯,那中心化只是時間問題。同理,PoS 看似解決了 PoW 的中心化問題,實則大節點依然靠線下的聲望、資源關係彼此維繫,這種類似傳統金融業的商業邏輯,演變成中心化系統也是時間問題。

那麼,既然純粹的節點去中心化無法做到,我們能不能換一個角度來考慮這個問題?也就是說,在不犧牲基礎去中心化性的前提下,最大限度的保證區塊鏈節點的貢獻度和穩定性,唯鏈正是如此。

區塊律動BlockBeats:VRF 函數選出委員會,進而降低節點濫用記賬權來干擾系統,您能談談這種技術設計的具體思路嗎?

唯鏈:VRF 函數在區塊鏈項目中的應用並非罕見,像 Algorand、Dfinity 這類項目也有類似設計,都是用來隨計選出委員會。


實際上,一個理想的區塊鏈就是大家輪流出塊,但惡意節點會造成分叉,而分叉會浪費帶寬,從而降低系統性能。現在有一種解決分叉的思路是用 VRF 選出一個足夠大的委員會,讓委員會進行 BFT,然後達成的共識就是最終共識,例如 Algorand 就採用這種思路。但這樣的設計做到了理論上的完美性,卻並沒有考慮到實際應用中和對於系統性能的需求。


唯鏈的思路是,我們通過委員會機制讓分叉儘量在實際中不會發生,但同時我們並不追求理論上一定不會分叉。因此委員會的大小是根據實際網絡中的測試情況進行設置的。這種介於傳統的沒有委員會的機制,與大委員會機制中間的方案,一方面降低分叉概率,一方面儘量少地引入委員會通信時的延遲和冗餘。總體而言,這使得我們能夠靈活地通過調節委員會大小,根據網絡狀況來實現在正常使用下的最優化的輸出和延遲。


區塊律動BlockBeats 評註:VRF 函數是近年來的技術熱點之一,我們在頂尖項目的白皮書裡經常能看到委員會的選擇會用到此類技術。唯鏈的設計還是體現了為商業實際服務的原則,沒有追求學術的絕對完美,而是偏好實際場景的使用效果。


區塊律動BlockBeats:區塊終結性是鏈上安全的保證,唯鏈的 PoA 2.0-SURFACE 在這方面做了哪些考量?


唯鏈:就最終性而言,拜占庭容錯類共識和傳統中本聰共識是有區別的,中本聰共識沒有終結性,只是說如果後面有足夠多的區塊確認,那麼從數學上講,大概率不會有更長鏈去取代現有鏈。這一點設計在剛開始被很多人詬病,現在大家倒也慢慢接受了。


唯鏈認為,兩種共識其實並不矛盾,並且在 PoA 2.0-SURFACE 是並存的。


終結性問題實際上分為內部和外部。內部上,終結性的出現可以降低存儲成本,一些主節點不再需要全部存儲區塊鏈數據,驗證交易和跨鏈也會更加容易。外部上,終結性讓區塊鏈和現實世界相連變得更加容易。例如在像法律存證這樣的現實應用場景中,僅僅滿足高概率是不行的,必須要系統能夠提供區塊的最終性。


目前很多項目都引入了終結性的考量,例如 Polkadot。而唯鏈的解決方案是參考 HotstuffBFT 共識機制,達到異步條件下的不可篡改。


區塊律動 BlockBeats 評註:現實中想運用區塊鏈技術,想脫離終結性要求是根本不可能的,尤其在金融、法律領域,做到概率上的不可逆無法滿足特定行業的高精度場景需求,唯有絕對的安全性才能適應這些場景。


區塊律動BlockBeats:PoA 共識中記賬權和持有資產量無關,那麼您怎麼看待節點持有原生代幣的動機,或者說除了依靠聲望等軟性條件,您能給我們介紹一下唯鏈 PoA 2.0-SURFACE 在經濟上的硬性防作惡措施和應急機制嗎?


唯鏈:我們並不認為 PoA 和 PoW/PoS 有本質區別,實際上所有區塊鏈共識算法,只要是滿足其安全假設(比如,惡意節點數量不超過總結點數的 1/3,或者惡意節點的算力/持幣量不超過 1/2)就能達到系統設計的安全性。對於 PoA 2.0-SURFACE 也是同一個道理。如果惡意節點過多,任何算法都不能保證安全。所以歸根結底,能夠保證系統安全的是節點本身的經濟利益。


對於唯鏈的節點來說,攻擊系統後的損失會是四個方面。首先,該節點質押的代幣會貶值,會承受嚴重的經濟損失;第二,該節點在整個唯鏈網絡和生態系統中的聲望以及其實體業務都會受損;第三,由於節點在審核之初會簽訂一些協議,該節點可能面臨法律追責;第四,該節點在唯鏈上的挖礦收益也相應減少。實際上,對於現有的共識算法(比如 POW 和 POS),一旦發生攻擊,其節點最多隻會遭受以上 2 到 3 項的損失,所以我們認為唯鏈的節點會更有動力去維護系統的安全性。


對於一個區塊鏈系統,如何應對突發事件,並不是在共識層面去考慮的,而是一個治理層面的事情。唯鏈有一套相應的應急機制,這一點在我們的治理模型設計白皮書裡已經闡述的非常詳盡。簡單來說,唯鏈區塊鏈有其治理的中心機構,即其戰略決策委員會。在突發情況下,該委員會能夠快速反應,做到最大程度的止損。而像比特幣、以太坊缺乏這樣的可能。同時,唯鏈的治理機制保證,由委員會來提出臨時應急措施,最終會通過全網投票來決定其最終性。所以從長遠來看,還是通過投票進行治理的過程。這樣的話,既有效率又有民主。


一般情況下,區塊鏈系統是由共識算法來保證其安全性的,應急機制並不是必須要有的。不過面向商業場景的唯鏈還是做了相關設計。同時,我們也認為沒有任何的軟件是 100% 安全的,而且任何人為操縱都有可能導致突發事件的發生。


區塊律動BlockBeats 評註:把人性關進制度的牢籠是我們在傳統世界解決問題的有力手段之一,而在區塊鏈世界,利用節點的經濟利益、鏈上或鏈下聲譽、業務綁定能夠從根本上減小黑天鵝攻擊事件發生的概率。

區塊律動BlockBeats:在以太坊的 POA 項目中,驗證節點必須是美國公民,唯鏈在驗證節點的選擇上是否有地域要求?


唯鏈:唯鏈的 PoA 2.0-SURFACE 對節點選擇沒有地域要求,主要是看該節點對於整個生態會有哪些貢獻。


區塊律動BlockBeats:有人認為 PoA 過於中心化,違背了區塊鏈精神,不符合去中心化的技術理念;也有人認為 PoA 的高效低成本和安全,符合監管可問責的特性,所謂的去中心化算法依然只是話術,而 PoA 無論是效率還是落地都更為友好。您怎麼看待這個問題?唯鏈的 PoA 2.0-SURFACE 又是如何優化或解決這些問題的?


唯鏈:其實我們在討論這個問題的時候,需要考慮每個區塊鏈設計的去中心化的範圍。大到公鏈,小到聯盟鏈,其設計的範圍是不盡相同的。去中心化不是話術,我們對它的理解是應在界定的範圍內實現去中心化。區塊鏈落地也不單純是一個技術問題,而是和真實的商業世界聯繫在一起的。我們看到 PoA 算法受歡迎,是因為它更容易被企業認可,成本、效率、安全都能滿足他們現在的需求。


我們認為基於 PoA 算法的區塊鏈,包括基於 PoA 2.0-SURFACE 的區塊鏈並不是一個更中心化的區塊鏈,相反更加去中心化。唯鏈現有的出塊節點比大部分項目都要多,並且對選出的節點有非常高的要求。反觀 PoW 和 PoS 雖然理論上可以滿足去中心化的邏輯自洽,但在實際操作中,我們發現無論是礦池還是 staking,人們通常還是用鏈外共識,例如信譽,來判斷他們的可信度。


區塊律動 BlockBeats 評註:不少標榜自己去中心化的 PoS 鏈其實並沒有多少活躍的出塊節點,部分大節點的巨量抵押也早已違背理想化的去中心化特性,唯鏈選擇 PoA 2.0-SURFACE 這樣的技術路徑有自己的優勢。

區塊律動BlockBeats:當安全性和終結性都大幅提升後,下一個最重要的議題是如何讓區塊鏈落地。您如何看待 PoA 2.0-SURFACE 技術創新與監管之間的關係?


唯鏈:對於監管,首先應該考慮的是區塊鏈應用的監管,因為很多問題其實不僅是鏈的問題,整個應用層面的監管會更加關鍵,而底層區塊鏈只佔了應用的一部分,和用戶交互的部分是監管的重點。


首先,我們認為要從應用系統層面做好監管準備。第二,底層監管不完全是技術問題,而是應該被歸在區塊鏈治理的範疇。第三,區塊鏈治理問題是一個需要我們認真持續地去研究的問題。在 PoA 2.0-SURFACE 基礎上做相關創新是比較容易的,無論是安全性還是穩定性都有更好的保證。


區塊律動BlockBeats 評註:區塊鏈的健康發展離不開擁抱監管,在中心化效率和去中⼼化信任中做出取捨才是王道。區塊鏈也不是目的,只是解決實際問題的手段。


區塊律動 BlockBeats:實際上,阿⾥巴巴在 2018 年的聯盟鏈中設計了監管節點,政府的監管節點權⼒⼤於其他節點。如果有可能的話,唯鏈未來的設計思路會不會在這方面有些借鑑或改動?


唯鏈:監管節點來源於政府對於監管的要求,那按照我們的理解阿里巴巴的聯盟鏈設計是肯定會符合這樣的需求。對唯鏈來說,依然是在應用層面做好加大監管力度的準備,而在公鏈層面的監管,會依照白皮書裡詳細闡述的治理模型。未來唯鏈公鏈上的任何治理的變化,都會是經過全網投票認可的。同時,未來在公鏈不能滿足特定需求或應用場景的情況下,唯鏈也有可能部署自己的聯盟鏈系統。


區塊律動 BlockBeats 評註:隨著國家政策逐步向區塊鏈技術傾斜,尤其在聯盟鏈領域,我們預計會在未來看到更加繁榮的競爭場景,百舸爭流。

區塊律動BlockBeats:有種聲音認為唯鏈的 PoA 算法 有些像 Libra,Libra 也有聯盟節點,您怎麼看待這個問題?


唯鏈:唯鏈最早的 PoA 算法提出早於 Libra,後來延伸到了今天的 PoA 2.0-SURFACE,甚至說 Libra 可能沿用了我們的 101 個共識節點等項目設計思路。同時,Libra 的治理架構設計思路也很有可能借鑑了唯鏈,或者至少是不謀而合。當然,PoA 2.0-SURFACE 裡我們引用了 HotStuff BFT 算法的思路,而 Libra 也採用了 HotStuff BFT 來做共識,但這只是因為 HotStuff BFT 是被公認的非常優秀並且適合區塊鏈的算法。


換個角度看,這也說明 PoA 算法是一種趨勢。完全的公開、非許可並不一定帶來完美的去中心化,也不一定有現在這種許可的安全性。Libra 的商業場景著眼點和唯鏈相似,這也可能是我們都選擇了這樣一種技術路徑的原因。


區塊律動BlockBeats 評註:Hedera Hashgraph(哈希圖)項目曾買下西方報紙頭條諷刺 Libra 抄襲其設計,殊不知唯鏈是一個比 Hedera Hashgraph 立項更早的區塊鏈項目。其實,與其說抄襲,不如說著眼商業落地場景的區塊鏈項目,都不約而同地採取了相似的技術路徑。


區塊律動 BlockBeats:唯鏈在立項之初就尤為重視企業級服務,此次 PoA 算法升級仍然能夠體現出這一主旨。當然,也有人認為面向消費者的區塊鏈才是最大的機遇。您怎麼看待未來區塊鏈是 toB 還是 toC?


唯鏈:唯鏈未來還是會秉承現在的發展方針,在發展企業級區塊鏈服務的基礎上,我們實際上也有很多面向 C 端用戶的合作或產品。例如,唯鏈和普華永道助力沃爾瑪中國踐行商品可追溯戰略。顧客通過掃描商品上的二維碼,可以瞭解到商品供應源頭及沃爾瑪中國接收的地理位置、物流過程等詳細信息,這就是針對終端消費者的區塊鏈應用,以後我們相信區塊鏈也會有越來越多面向 C 端的應用。


我們不能光說或斷言區塊鏈一定是面向 B 端多還是面向 C 端多,而無論答案是什麼,區塊鏈底層的安全性和效率都是一切應用落地的基石,所以唯鏈把大量的人力、財力資源投入到 PoA2.0 算法的研發中。

專訪唯鏈:PoA 2.0-SURFACE算法是兼顧性能和商業落地的選擇

很快,採訪結束了,而區塊律動BlockBeats 對這一話題的思考仍未結束。


返璞歸真,區塊鏈最需要的引爆點到底是什麼?落地,落地,還是落地。


那麼如何結合商業場景落地?至少在區塊律動 BlockBeats 看來,只有藉助實體企業的手,瞄準有真實需求改變的領域,在監管允許的環境下,殺手級應用才會出現。在這樣的思考邏輯下,排兵佈陣已經完成、靜待風起的唯鏈和它潛心研發的 Surface 共識算法值得長期關注和探索。


延伸閱讀:

唯鏈新版白皮書:http://www.vechain.org/qfy-content/uploads/2020/01/VeChainWhitepaper_2.0_zh.pdf

SURFACE: A Practical Blockchain Consensus Algorithm for Real-World Networkshttps://arxiv.org/abs/2002.07565


區塊律動 BlockBeats 提醒,根據銀保監會等五部門於 2018 年 8 月發佈《關於防範以「虛擬貨幣」「區塊鏈」名義進行非法集資的風險提示》的文件,請廣大公眾理性看待區塊鏈,不要盲目相信天花亂墜的承諾,樹立正確的貨幣觀念和投資理念,切實提高風險意識;對發現的違法犯罪線索,可積極向有關部門舉報反映。


分享到:


相關文章: