跨鏈技術如何推動DeFi的發展

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朱佩江,PalletOne全球社區負責人,中關村區塊鏈產業聯盟秘書長。1998年畢業於清華大學電子工程系,在網絡、視頻、及區塊鏈技術領域擁有近十年的豐富研究經驗。曾擔任國家級研究所副所長,教授級高級工程師。

Part.1 What Is DeFi?

1) DeFi概念

DeFi是Decentralized Finance(去中心化金融)的縮寫,也被稱做Open Finance。它實際是指用來構建開放式金融系統的去中心化協議,旨在讓世界上任何一個人都可以隨時隨地進行金融活動。

在現有的金融系統中,金融服務主要由中央系統控制和調節,無論是最基本的存取轉賬、還是貸款或衍生品交易。DeFi則希望通過分佈式開源協議建立一套具有透明度、可訪問性和包容性的點對點金融系統,將信任風險最小化,讓參與者更輕鬆便捷地獲得融資。

相比傳統的中心化金融系統,這些DeFi平臺具有三大優勢:

a. 有資產管理需求的個人無需信任任何中介機構新的信任在機器和代碼上重建;

b. 任何人都有訪問權限,沒人有中央控制權;

c. 所有協議都是開源的,因此任何人都可以在協議上合作構建新的金融產品,並在網絡效應下加速金融創新。

DeFi是個較為寬泛的概念,包括:貨幣發行、貨幣交易、借貸、資產交易、投融資等。

我們將BTC和其他加密貨幣的誕生視為DeFi的第一階段。然而將貨幣的發行和存儲分散化只是提供了點對點結算的解決方案,還不足以支撐豐富的金融業務。而近兩年發展迅猛的去中心化借貸協議將有機會進一步開放區塊鏈世界的金融系統,將DeFi帶入第二階段。

2) DeFi特點

DeFi 有幾個突出的特點:

Ø 基於區塊鏈技術

Ø 資產由個人掌控

Ø 清結算都是實時通過智能合約完成的

Ø 通過對信任的最小化依賴,降低個體與個體間的信任成本

3) DeFi核心原則

構造整個 DeFi 生態不是個容易的事情,需要各個項目方的相互協作,DeFi Network 有提出幾個 DeFi 的核心原則。

Ø 產品是開源且具有良好互操作性的

在構建產品時把互操作性考慮進去,可以加強各個產品合在一起時的複合效應。開源在增強產品透明度和可信度的同時,也便於各個產品互相理解如何在技術層面能夠交織在一起。

Ø 可訪問性和金融普惠性

DeFi 致力於創建一個任何人只要有互聯網連接就可以訪問的金融系統。我們相信一個價值自由流動的世界是不應受到一個人所在地域限制的。

Ø 金融透明度

金融服務不應該建立在不透明的孤島之中,而應該在保護個人隱私的同時,對所有參與者透明地提供市場層面的信息。

4) DeFi 和 FinTech 有什麼不同


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總體來說,FinTech 根植於一套官僚和信任機制,而 DeFi 將對信任機制的依賴大幅降低。

FinTech 所用的軟件系統都是某個公司私有的,其運行的環境是個人為控制的完全授信的環境。所有相關的交易和清結算都是不受不可撤銷性保護的,運行結果的最終裁決依賴於背後的一個信任系統,而非代碼本身。

DeFi 所用的軟件系統都是開放源代碼的。不管是比特幣還是閃電網絡,抑或是通過以太坊智能合約,核心邏輯的執行都是由密碼學保護且不可撤銷的,執行過程在一個去信任的區塊鏈網絡上,執行結果也無需信任系統的干預。

如何理解 Trust-based 和 Trust-minimised?

對於 Trusted-based 的東西,你要通過它做事情的話,必須信任它以及它背後的組織,沒有選擇,它對於你來說是個黑箱。而對於 Trust-minimised 的東西,你可以完全不相信它背後的組織,也可以不相信它,可以通過任何方式去驗證審核,它對於你來說完全開放。

5) 現在有哪些 DeFi 系統?

一個DeFi產品,其本質是一個或一組智能合約。

在18年的熊市,華爾街和硅谷精英們發現,其實智能合約天然適合金融領域。幾個代表性的DeFi項目在18年冬-19年春的資本寒冬市場,逆勢融資,智能合約這顆種子真正找到了自己的土壤。


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除了去中心化交易所,借貸、保證金交易、預測市場、差價合約等等金融產品,都開始用智能合約去構建。

由於 DeFi 在以太坊的興起,以太坊也似乎找到了新的自我定位:從世界計算機,到全球經濟結算層。

世界計算機是什麼?是區塊鏈+圖靈完備。

全球鏈上經濟結算層是什麼?是一個無需准入的、無需信任的、可抗監管的、資產在鏈上全球性自由流動的金融體系。

既然DeFi的本質是智能合約,智能合約之間又具有「互操作性」(interoperable)。那麼,DeFi產品之間就可以交互,像搭積木一樣,拼接出多樣、多級的形態。


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目前的DeFi項目主要建立在以太坊公鏈,以太坊本身的市值已經在180億美金左右,僅僅在以太坊生態,DeFi都將是一個不小於百億美金的市場。

目前基於區塊鏈技術的DEFI的市場參與者和項目,包括了基礎設施、支付、KYC和數字身份、穩定幣、保險、去中心化交易所和流動性支持、金融衍生品、信貸、投融資、信託等多個方面。

  • MakerDAO 允許人們通過在智能合約上抵押自己的數字資產來發行穩定幣 DAI。
  • dy/dx 一個基於以太坊的去中心化保證金和衍生品交易協議。
  • Compound 定位於貨幣市場的去中心化協議。可以看作是數字貨幣世界的貨幣基本或餘額寶。
  • CDx 去中心化的信用違約互換協議。人們可以用它來對沖交易風險。
  • Loopring 去中心化交易所協議。
  • Connex 一個支持低費用,低延遲交易的以太坊狀態通道網絡

Part.2 DeFi當前有哪些挑戰和困境?

跨鏈技術對於Defi很重要。DeFi項目的未來在基礎設施和底層技術方面或面臨的兩個問題和挑戰

第一方面,對於當前在DeFi資產端的原生鏈上資產,由於各個區塊鏈系統相對獨立,只能在單獨的鏈上開展業務,無法互聯互通,而鏈間資產的轉換和轉移主要是依託於中心化交易所,而這一點是違背DeFi去中心化的原則,這很好理解,在資產交易和資產轉換的關鍵節點上,信用是依賴於中心化交易所的信用保證和自身不作惡,而這一點往往難以保證,我們可以看到之前已經有很多的交易所代幣被盜,例如門頭溝事件,加拿大的QuadrigaCX交易所創始人傑拉爾德·科頓,在印度拉賈斯坦邦行政中心齋普爾因克羅恩病的併發症去世。由於該交易所的密鑰只有科頓一人掌握,導致1.9億美元的數字貨幣和法定貨幣被“鎖死”,數千名無法提現的用戶陷入恐慌。

所以跨鏈基礎設施對於今後DeFi的行業發展起著至關重要的作用,能夠實現不同鏈上的資產的轉移,打通不同區塊鏈系統上的應用生態,提升資產的流動性才能更好的支撐更廣泛的DeFi金融服務。

第二方面,目前大多數DeFi解決方案都建立在以太坊之上,因此DeFi的應用受限於以太坊網絡的性能和可擴展性。

而跨鏈技術在對於擴大DeFi生態圈、提升資產流動性、解決單個區塊鏈系統的性能受限的問題將起到至關重要的作用,主要場景如下:

l穩定幣和支付,目前大部分穩定幣在以太坊網絡上發行,價值和美元掛鉤。在 2019 年上半年,穩定幣交易量一直呈穩步增長之勢,04 月份以來,伴隨著加密貨幣價格的回升,穩定幣市場進一步加速增長。據 DAppTotal 統計,僅 06 月 30 日單日,穩定幣的鏈上總交易量就達到了 8.59 億美元,這意味著,總流通量 50 億美元的穩定幣市場,平均每 5、6 天就會買賣換手一次。以Tether為例,目前TEHTER在比特幣、以太坊、波場上發行了USDT,但在不同的鏈上的USDT的互換必須通過中心化的發行方和交易所完成,這樣就很難實現跨鏈的穩定幣的支付轉移的代碼自動實現、透明化。

l去中心交易所

實際上,大多數「DEX」都是非託管式的交易所。在非託管式的交易所中,用戶仍然可以控制自己的密鑰,因而可以保留他們的加密貨幣資產的所有權。但是,非託管式的交易所仍然將鏈下的交易委託單存放在中心化的服務器上,這比使用中心化交易所所需要的信任度同樣不低。

通常,速度和成本對鏈上交易執行是個限制因素,但是鏈下運行卻帶來更多的集中化。

有點諷刺的是,監管可能會促使這些交易所更快地創新來實現更大程度的去中心化。根據 EtherDelta 裁決,美國證券交易委員會指控創始人 Zach Coburn 違反聯邦證券法並對其罰款 388000 美元,DEXs 選擇以先發制人的方式儘可能地將他們的策略不讓第三方參與。

DEX 開始設計他們的網絡,確保他們被監管機構認為足夠去中心化,使自己相對於中心化交易所佔有優勢,因為中心化交易所必須遵守日益嚴格的法規。正如 Vitalik Buterin 所表達的,「對用戶數據、數字資產和交易活動的控制正在迅速地從資產轉變為負債。」

不過,交易所變得越去中心化,創造流動性就越複雜。流動性不僅僅是一種「虛幻的」指標,沒有它,市場就不能正常運行,資產就將以折扣價交易。 相對於中心化交易所而言,去中心化交易所更少的用戶以及更分散的交易生態,讓流動性分散並阻礙了在交易所之間的套利。

為了瞭解中心化的和去中心化的加密貨幣交易所的分散程度,CoinMarketCap 列出了 253 個交易所。根據調整後的日交易量,排名最前的交易所佔據的市場份額僅為大約 3.5%(截至 2009 年 6 月 28 日)。在去中心化的市場中產生流動性是個複雜的問題,通常在解決一個問題的過程中會出現另一個問題。

和中心化交易所相比,去中心化交易所的整體市場規模還比較小。其主要優勢價值在於透明性和安全性,而不足之處在於發展速度和市場流通性。目前 DEX 上流通的主要是中心化交易所未上線的幣種。據 DAppTotal 統計,過去半年內 DEX 的月總交易額保持穩步增長,1 月份為 7,100 萬美元,六月份增長至 2.88 億美元。

l以去中心化借貸為例,

去中心化借貸是指通過去中心借貸協議匹配借方與貸方,再抵質押確認後即時劃轉資產、完成借貸行為。我們將其歸納為三種模式:包括 P2P撮合模式、 穩定幣模式、流動池交易模式,跨鏈就可以實現更多資產之間基於智能合約的抵押和互認,而不依賴於第三方中心化系統的信用保證。

該市場還處於早期發展階段,僅有兩年的歷史,但其發展速度卻很快。據 DAppTotal 統計,截至目前,借貸市場貸出最多的加密資產分別為:DAI 和 WETH,六月份的借貸總額 (貸出 +借入) 是 5.44 億美元,較一月份的 3,400 萬美元,增長了 16 倍。

l鏈間的互操作以及數據的互信互認

在不久的未來,類聯盟鏈生態將會有爆發式增長,那麼聯盟鏈之間、公鏈之間、聯盟鏈與公鏈之間的互操作,例如libra為例也是一個聯盟鏈,不同鏈之間的資產互換以及數據的互信互認將面臨巨大的挑戰,在這些生態間及其與公鏈之間的跨鏈價值流轉將是構造更大的價值體的前提,也是defi大發展的一個經濟生態基礎。

Part.3 跨鏈技術有哪些主要類型

1. 公證人模式(Notory Schemes)

中心化或多重簽名的見證人模式,見證人是鏈A的合法用戶,負責監聽鏈B的事件和狀態,進而操作鏈A。本質特點是完全不用關注所跨鏈的結構和共識特性等。假設A和B是不能進行互相信任的,那就引入A和B都能夠共同信任的第三方充當公證人作為中介。這樣的話,A和B就間接可以互相信任。具有代表性的方案是Interledger,它本身不是一個賬本,不尋求任何的共識。相反它提供了一個頂層加密託管系統稱之為“連接者”,在這個中介機構的幫助下,讓資金在各賬本間流動。

2. 側鏈(Sidechains)/中繼(Relays)

區塊鏈系統本身可以讀取鏈B的事件和狀態,即支持SPV(Simple Payment Verificaiton),能夠驗證塊上Header、merkle tree的信息。本質特點是必須關注所跨鏈的結構和共識特性等。一般來說,主鏈不知道側鏈的存在,而側鏈必須要知道主鏈的存在;雙鏈也不知道中繼的存在,而中繼必須要知道兩條鏈。典型的項目包括:BTCRelay。

3. 哈希鎖定(Hash-locking)

在鏈AB間設定相互操作的觸發器,通常是個待披露明文的隨機數的hash值。本質特點是HTLC(Hashed Time Lock Contract),是通過鎖定一段時間猜hash原值(preimage)來兌換支付(redeem)的機制。哈希鎖定起源於比特幣閃電網絡,閃電網絡本身是一種小額的快速支付的手段,後來它的關鍵技術哈希時間鎖合約被應用到跨鏈技術上來。雖然哈希鎖定實現了跨鏈資產的交換,但是沒有實現跨鏈資產的轉移,更不能實現這種跨鏈合約,所以它的應用場景是相對比較受限的。典型的項目包括:閃電網絡和雷電網絡。

4、分佈式密鑰控制

分佈式私鑰控制模式在FUSION和WanChain中使用,是將私鑰經過密碼學算法分到n個節點控制,只有集齊其中k個節點的私鑰分片,即可恢復完整私鑰,解鎖賬戶。分佈式私鑰控制中的私鑰只能使用一次,一旦恢復便被某節點掌握,而私鑰的生成和分片工作也是需要一個強信任的中心來完成。

公證人模式是雙向的跨鏈。

中繼器/側鏈模式有的是支持全部(polkadot目前主要支持以太坊和其他私鏈的跨鏈,Cosmos更加適用於基於tendermint實現的私鏈和聯盟鏈,對於以太坊這樣的公鏈還要單獨加一個peg zone連接到一起),有的是支持單向(BTC Relay 、Rootstock)。

哈希鎖定其實是一種依賴關係。

分佈式私鑰控制模式在FUSION和WanChain中使用,是將私鑰經過密碼學算法分到n個節點控制,只有集齊其中k個節點的私鑰分片,即可恢復完整私鑰,解鎖賬戶。分佈式私鑰控制中的私鑰只能使用一次,一旦恢復便被某節點掌握,而私鑰的生成和分片工作也是需要一個強信任的中心來完成。

從信任模型上看,公證人模式需要多處公證人的證實,這也是最為詬病的地方,公證人是第三方、特權機構,很容易成為整個系統中信任環節中最弱的那一環。

公證人模式和中繼器/側鏈模式均能支持跨鏈資產交換及轉移,跨鏈合約和資產抵押。哈希鎖支持的功能比較少,能夠支持跨鏈資產交換,大部分場景能夠支持資產抵押,但不支持跨鏈資產轉移和合約。

Part.4 與其他跨鏈技術相比,PalletOne的優勢?

PalletOne

我們PalletOne主要採用了多籤見證人+共識同時結合Relay技術實現跨鏈,PalletOne是一個多鏈結構,PalletOne的同構鏈的多鏈互通基於PalletOne主鏈很容易實現,和其他異構的鏈的跨鏈則需要基於跨鏈技術進行對接。由PalletOne中的陪審員通過跨鏈適配器同其他的鏈進行跨鏈操作,PalletOne在2018年年底發佈測試網時,就已支持BTC 和ETH的互轉和跨鏈,並分別針對“數字資產鏈”(比如比特幣)、“智能合約鏈”(fabric)以及“智能合約與數字資產鏈”(比如以太坊),發佈了Adapter接口。

同其他的跨鏈項目相比:

Ø 更簡單,成本更低:

polkadot, cosmos都是基於建立平行鏈來實現最終跨鏈,而palletone是通過陪審員機制。palletone跨鏈的部署會更快,更簡單。不需要建立平行鏈的話,成本也會更低。

Ø 限制更少,更靈活:

並且不像polkadot有24個插槽的限制。 所以,從技術構想來看,會更加靈活。

與其他跨鏈模式的對比:

PalletOne跨鏈和Cosmos有什麼區別?PalletOne也是有一個hub對數據進行記賬。

1)Cosmos更加適用於基於tendermint實現的私鏈和聯盟鏈,對於以太坊這樣的公鏈還要額外加一個“peg zone+Tendermint“才能完成跨鏈,架構會比較臃腫;而PalletOne相當簡單輕量級的適配器即可完成跨鏈。

2)Cosmos 通過IBC協議完成鏈與鏈之間的信息的交換,hub在驗證來自另一條鏈的消息時,必須需拿對方的驗證人公鑰集合,這意味著Hub在完成多鏈的跨鏈時,必須分別針對各個鏈進行公鑰管理。PalletOne採用隨機選舉的陪審員來管理多籤的公鑰。

3)Cosmos基於POS共識,PalletOne則是基於DPoS和多任務模式的陪審團共識,相對Cosmos性能更高。

與其他跨鏈技術相比,PalletOne的優勢可概括為——C U T E四個方面:

C——高性能

在計算機體系中,數據+算法(計算)就代表了程序。而具體到區塊鏈世界,數據是存儲在區塊中的,計算是在挖礦節點完成的。而區塊的出塊速度和區塊大小就決定了該鏈的處理速度。以採用了“串行存儲+串行計算”模式的比特幣和以太坊的交易處理為例,比特幣為7筆/秒,以太坊為20筆/秒。

打破傳統區塊鏈思維——PalletOne採用了“並行計算+並行存儲”


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在存儲結構上,PalleOne採用了DAG的形式。

有向無環圖(Directed Acyclic Graph)簡稱DAG。DAG不同於傳統的“區塊+鏈”的結構,其特點是把數據單元的寫入操作異步化,大量節點可以自主地把交易數據寫入DAG,改變了單鏈的串行性,通過並行寫入解決了數據存儲的瓶頸。

在計算方式上,PalletOne自主創新的陪審團共識機制,改變了傳統共識機制的串行性,由多個陪審團以多任務的並行方式進行共識計算,從而提升了計算性能。

通過DAG分佈式存儲與陪審團共識算法相結合,在存儲和計算上均突破了傳統區塊鏈的技術限制,由此PalletOne形成了一個高性能的分佈式賬本。

U—高通用性

PalletOne在適配器層中為各鏈提供接口的實現和庫函數,智能合約直接面向抽象接口,而不面向具體的鏈,使得智能合約與區塊鏈底層解耦;底層鏈在無須做任何要求、約束或限制的情況下,通過PalletOne的適配層即可實現同其他區塊鏈的信息或價值的互換。

T—安全便捷的通證模型

PalletOne的通證抽象模型中會提供完整的通證操作,因此用戶進行通證發行時不需要編寫任何代碼,只需要配置相關參數即可,使得數字資產的定義更加敏捷。PalletOne在底層數據結構上為通證模型提供了支持,使得通證的數據與合約數據隔離。

E—穩健的生態系統

PalletOne旨在建立一個完整的智能合約生態,讓開發者、用戶和“礦工”都能在PalletOne平臺中各取所需,營造一個健康的生態。

PalletOne為開發者提供了主流開發語言支持,同時“開設”智能合約商店(類似於Apple的AppStore),開發者為合約自主定價,“我的合約我做主”。

對於用戶來講,進入合約商店,選擇自己所需的合約,支付費用後即可使用,省去了自己動手進行智能合約開發和調試的繁瑣過程。

對於“礦工節點”,其可通過申請成為陪審員,為智能合約的運行提供良好的硬件環境,從中收取一定的手續費。由於採用了DPoS共識和陪審團共識,“礦工”不需要使用大量的礦機競爭挖礦,避免了能源的極度浪費,提高了硬件的使用率。

Part.5 PalletOne將給Defi帶來哪些助力?

第一個方面,從PalletOne應用場景上來講,PalletOne 幾乎是為DeFi而生。

在PalletOne白皮書中已經明確了PalletOne的幾個重要的應用場景,其中一個重要的場景就是金融工具,包括:

l去中心化交易所

l共同基金和指數基金

共同基金是一個專業管理投資基金,彙集許多投資者購買證券的資產。PalletOne是共享投資策略的最佳平臺。換言之,用戶可以創建共同基金,並在合同中定義回報。每個人都有按照自己意願使用PalletOne的權利,因此每個人都有機會創造自己的共同基金。他們可以把資金分成不同的加密貨幣。而基於跨鏈技術的保證可以實現多種數字資產複合的共同基金,進一步實現基於智能合約的去中心化指數基金。

l金融衍生工具

對於金融應用,PalletOne也提供了便捷的服務,PalletOne中的通證(Token)具有高度的靈活性,任何一個用戶都可以利用通證工具設計一個由比特幣、以太幣、萊特幣甚至股票、債券等多種資產組合而成的通證,這個通證的價值將由組成該通證的所有資產的實時行情所決定,以規避單個幣種或證券漲跌幅度過大的風險。

此外,基於通證抽象層用戶也可以為他持有的資產發行不同功能的通證,比如,一棟房屋可以分別發行所有權通證和使用權通證,購買了所有權通證的用戶將擁有這棟房屋,而購買了使用權通證的用戶將可在該通證生命週期內使用這棟房屋。PalletOne提供了完備的通證定義和通證操作集,可以完成以上操作並確保安全。

第二個方面,我們前面提到,DeFi生態要想繼續擴大,就勢必面臨著合約層的跨鏈,與其他鏈的生態打通。從解決DeFi當前所面臨的問題和困境來講,PalletOne相對其他跨鏈項目也更具優勢。

我們知道,跨鏈的解決方案現在也有挺多,Cosmos、Polkadot、國內的wanchain,他們確實是合約層的跨鏈,但他們跨的都是自己衍生出來的鏈,目前並沒有實現跨到以太坊和比特幣。

而PalletOne在2018年年底發佈測試網時,已支持BTC 和ETH的互轉和跨鏈,並分別針對“數字資產鏈”(比如比特幣)、“智能合約鏈”(fabric)以及“智能合約與數字資產鏈”(比如以太坊),發佈了Adapter接口。

Part.6 在賦能實體經濟方面,PalletOne擁有大量的應用案例

除了DeFi,PalletOne在工業互聯網、工藝品溯源、新零售、即時通信、融媒體、知識產權等領域持續發力,通過區塊鏈技術公開透明、不可篡改、去信任等特點,賦能實體經濟,助力產業發展。

l工業互聯網領域,PalletOne與行業領先的工業互聯網公司聯手,共同打造基於區塊鏈的工業互聯網數據平臺,致力於解決工廠內部生產不透明、問題不透明,設備運行不透明等問題

l工藝品溯源領域,PalletOne與蘇州玉雕協會合作,開發了基於區塊鏈的藝術品溯源平臺,該溯源平臺以致信區塊鏈技術為基礎,面向工藝品作者、收藏者、購買者、經銷商、第三方檢測機構等提供溯源防偽功能,旨在建立工藝品行業的信用體系。

l新零售領域,PalletOne基於區塊鏈打造可信的新零售價值互聯平臺,整合閒置空間、售貨(服務櫃)運維方,利用技術打造可行的商業生態,整合信息流獲取有價值數據,實現各資源方共向股東、精準零售及閒地價值最大化。

l即時通信領域,PalletOne同WindTalk合作,在類微信功能基礎上,實現“社交即挖礦”,圍繞社交行為建立基於通證的社區激勵體系,實現開發者、運營者、投資人、內容/服務提供商,和用戶組成新型共享自治組織,實現共享平臺的權和益。

l融媒體領域,PalletOne以區塊鏈作為數據互信和信任傳遞的高可信底層信息基礎設施,建設支撐融媒體綜合業務支撐平臺。採用區塊鏈去中心化、不可篡改的分佈式賬本特性來實現對融媒體的管理。

l新零售領域,PalletOne聯合其他廠商基於區塊鏈打造可信的新零售價值互聯平臺,整合閒置空間、售貨(服務櫃)運維方,利用技術打造可行的商業生態,整合信息流獲取有價值數據,實現各資源方共向股東、精準零售及閒地價值最大化。

l知識產權領域,PalletOne集合區塊鏈技術,設計了三大業務系統、五大業務支撐系統、以及管控系統。全面支持知識產權確權、交易、維權、存取證等多維度服務。


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