跨链技术如何推动DeFi的发展

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分享嘉宾

朱佩江,PalletOne全球社区负责人,中关村区块链产业联盟秘书长。1998年毕业于清华大学电子工程系,在网络、视频、及区块链技术领域拥有近十年的丰富研究经验。曾担任国家级研究所副所长,教授级高级工程师。

Part.1 What Is DeFi?

1) DeFi概念

DeFi是Decentralized Finance(去中心化金融)的缩写,也被称做Open Finance。它实际是指用来构建开放式金融系统的去中心化协议,旨在让世界上任何一个人都可以随时随地进行金融活动。

在现有的金融系统中,金融服务主要由中央系统控制和调节,无论是最基本的存取转账、还是贷款或衍生品交易。DeFi则希望通过分布式开源协议建立一套具有透明度、可访问性和包容性的点对点金融系统,将信任风险最小化,让参与者更轻松便捷地获得融资。

相比传统的中心化金融系统,这些DeFi平台具有三大优势:

a. 有资产管理需求的个人无需信任任何中介机构新的信任在机器和代码上重建;

b. 任何人都有访问权限,没人有中央控制权;

c. 所有协议都是开源的,因此任何人都可以在协议上合作构建新的金融产品,并在网络效应下加速金融创新。

DeFi是个较为宽泛的概念,包括:货币发行、货币交易、借贷、资产交易、投融资等。

我们将BTC和其他加密货币的诞生视为DeFi的第一阶段。然而将货币的发行和存储分散化只是提供了点对点结算的解决方案,还不足以支撑丰富的金融业务。而近两年发展迅猛的去中心化借贷协议将有机会进一步开放区块链世界的金融系统,将DeFi带入第二阶段。

2) DeFi特点

DeFi 有几个突出的特点:

Ø 基于区块链技术

Ø 资产由个人掌控

Ø 清结算都是实时通过智能合约完成的

Ø 通过对信任的最小化依赖,降低个体与个体间的信任成本

3) DeFi核心原则

构造整个 DeFi 生态不是个容易的事情,需要各个项目方的相互协作,DeFi Network 有提出几个 DeFi 的核心原则。

Ø 产品是开源且具有良好互操作性的

在构建产品时把互操作性考虑进去,可以加强各个产品合在一起时的复合效应。开源在增强产品透明度和可信度的同时,也便于各个产品互相理解如何在技术层面能够交织在一起。

Ø 可访问性和金融普惠性

DeFi 致力于创建一个任何人只要有互联网连接就可以访问的金融系统。我们相信一个价值自由流动的世界是不应受到一个人所在地域限制的。

Ø 金融透明度

金融服务不应该建立在不透明的孤岛之中,而应该在保护个人隐私的同时,对所有参与者透明地提供市场层面的信息。

4) DeFi 和 FinTech 有什么不同


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总体来说,FinTech 根植于一套官僚和信任机制,而 DeFi 将对信任机制的依赖大幅降低。

FinTech 所用的软件系统都是某个公司私有的,其运行的环境是个人为控制的完全授信的环境。所有相关的交易和清结算都是不受不可撤销性保护的,运行结果的最终裁决依赖于背后的一个信任系统,而非代码本身。

DeFi 所用的软件系统都是开放源代码的。不管是比特币还是闪电网络,抑或是通过以太坊智能合约,核心逻辑的执行都是由密码学保护且不可撤销的,执行过程在一个去信任的区块链网络上,执行结果也无需信任系统的干预。

如何理解 Trust-based 和 Trust-minimised?

对于 Trusted-based 的东西,你要通过它做事情的话,必须信任它以及它背后的组织,没有选择,它对于你来说是个黑箱。而对于 Trust-minimised 的东西,你可以完全不相信它背后的组织,也可以不相信它,可以通过任何方式去验证审核,它对于你来说完全开放。

5) 现在有哪些 DeFi 系统?

一个DeFi产品,其本质是一个或一组智能合约。

在18年的熊市,华尔街和硅谷精英们发现,其实智能合约天然适合金融领域。几个代表性的DeFi项目在18年冬-19年春的资本寒冬市场,逆势融资,智能合约这颗种子真正找到了自己的土壤。


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除了去中心化交易所,借贷、保证金交易、预测市场、差价合约等等金融产品,都开始用智能合约去构建。

由于 DeFi 在以太坊的兴起,以太坊也似乎找到了新的自我定位:从世界计算机,到全球经济结算层。

世界计算机是什么?是区块链+图灵完备。

全球链上经济结算层是什么?是一个无需准入的、无需信任的、可抗监管的、资产在链上全球性自由流动的金融体系。

既然DeFi的本质是智能合约,智能合约之间又具有「互操作性」(interoperable)。那么,DeFi产品之间就可以交互,像搭积木一样,拼接出多样、多级的形态。


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目前的DeFi项目主要建立在以太坊公链,以太坊本身的市值已经在180亿美金左右,仅仅在以太坊生态,DeFi都将是一个不小于百亿美金的市场。

目前基于区块链技术的DEFI的市场参与者和项目,包括了基础设施、支付、KYC和数字身份、稳定币、保险、去中心化交易所和流动性支持、金融衍生品、信贷、投融资、信托等多个方面。

  • MakerDAO 允许人们通过在智能合约上抵押自己的数字资产来发行稳定币 DAI。
  • dy/dx 一个基于以太坊的去中心化保证金和衍生品交易协议。
  • Compound 定位于货币市场的去中心化协议。可以看作是数字货币世界的货币基本或余额宝。
  • CDx 去中心化的信用违约互换协议。人们可以用它来对冲交易风险。
  • Loopring 去中心化交易所协议。
  • Connex 一个支持低费用,低延迟交易的以太坊状态通道网络

Part.2 DeFi当前有哪些挑战和困境?

跨链技术对于Defi很重要。DeFi项目的未来在基础设施和底层技术方面或面临的两个问题和挑战

第一方面,对于当前在DeFi资产端的原生链上资产,由于各个区块链系统相对独立,只能在单独的链上开展业务,无法互联互通,而链间资产的转换和转移主要是依托于中心化交易所,而这一点是违背DeFi去中心化的原则,这很好理解,在资产交易和资产转换的关键节点上,信用是依赖于中心化交易所的信用保证和自身不作恶,而这一点往往难以保证,我们可以看到之前已经有很多的交易所代币被盗,例如门头沟事件,加拿大的QuadrigaCX交易所创始人杰拉尔德·科顿,在印度拉贾斯坦邦行政中心斋普尔因克罗恩病的并发症去世。由于该交易所的密钥只有科顿一人掌握,导致1.9亿美元的数字货币和法定货币被“锁死”,数千名无法提现的用户陷入恐慌。

所以跨链基础设施对于今后DeFi的行业发展起着至关重要的作用,能够实现不同链上的资产的转移,打通不同区块链系统上的应用生态,提升资产的流动性才能更好的支撑更广泛的DeFi金融服务。

第二方面,目前大多数DeFi解决方案都建立在以太坊之上,因此DeFi的应用受限于以太坊网络的性能和可扩展性。

而跨链技术在对于扩大DeFi生态圈、提升资产流动性、解决单个区块链系统的性能受限的问题将起到至关重要的作用,主要场景如下:

l稳定币和支付,目前大部分稳定币在以太坊网络上发行,价值和美元挂钩。在 2019 年上半年,稳定币交易量一直呈稳步增长之势,04 月份以来,伴随着加密货币价格的回升,稳定币市场进一步加速增长。据 DAppTotal 统计,仅 06 月 30 日单日,稳定币的链上总交易量就达到了 8.59 亿美元,这意味着,总流通量 50 亿美元的稳定币市场,平均每 5、6 天就会买卖换手一次。以Tether为例,目前TEHTER在比特币、以太坊、波场上发行了USDT,但在不同的链上的USDT的互换必须通过中心化的发行方和交易所完成,这样就很难实现跨链的稳定币的支付转移的代码自动实现、透明化。

l去中心交易所

实际上,大多数「DEX」都是非托管式的交易所。在非托管式的交易所中,用户仍然可以控制自己的密钥,因而可以保留他们的加密货币资产的所有权。但是,非托管式的交易所仍然将链下的交易委托单存放在中心化的服务器上,这比使用中心化交易所所需要的信任度同样不低。

通常,速度和成本对链上交易执行是个限制因素,但是链下运行却带来更多的集中化。

有点讽刺的是,监管可能会促使这些交易所更快地创新来实现更大程度的去中心化。根据 EtherDelta 裁决,美国证券交易委员会指控创始人 Zach Coburn 违反联邦证券法并对其罚款 388000 美元,DEXs 选择以先发制人的方式尽可能地将他们的策略不让第三方参与。

DEX 开始设计他们的网络,确保他们被监管机构认为足够去中心化,使自己相对于中心化交易所占有优势,因为中心化交易所必须遵守日益严格的法规。正如 Vitalik Buterin 所表达的,「对用户数据、数字资产和交易活动的控制正在迅速地从资产转变为负债。」

不过,交易所变得越去中心化,创造流动性就越复杂。流动性不仅仅是一种「虚幻的」指标,没有它,市场就不能正常运行,资产就将以折扣价交易。 相对于中心化交易所而言,去中心化交易所更少的用户以及更分散的交易生态,让流动性分散并阻碍了在交易所之间的套利。

为了了解中心化的和去中心化的加密货币交易所的分散程度,CoinMarketCap 列出了 253 个交易所。根据调整后的日交易量,排名最前的交易所占据的市场份额仅为大约 3.5%(截至 2009 年 6 月 28 日)。在去中心化的市场中产生流动性是个复杂的问题,通常在解决一个问题的过程中会出现另一个问题。

和中心化交易所相比,去中心化交易所的整体市场规模还比较小。其主要优势价值在于透明性和安全性,而不足之处在于发展速度和市场流通性。目前 DEX 上流通的主要是中心化交易所未上线的币种。据 DAppTotal 统计,过去半年内 DEX 的月总交易额保持稳步增长,1 月份为 7,100 万美元,六月份增长至 2.88 亿美元。

l以去中心化借贷为例,

去中心化借贷是指通过去中心借贷协议匹配借方与贷方,再抵质押确认后即时划转资产、完成借贷行为。我们将其归纳为三种模式:包括 P2P撮合模式、 稳定币模式、流动池交易模式,跨链就可以实现更多资产之间基于智能合约的抵押和互认,而不依赖于第三方中心化系统的信用保证。

该市场还处于早期发展阶段,仅有两年的历史,但其发展速度却很快。据 DAppTotal 统计,截至目前,借贷市场贷出最多的加密资产分别为:DAI 和 WETH,六月份的借贷总额 (贷出 +借入) 是 5.44 亿美元,较一月份的 3,400 万美元,增长了 16 倍。

l链间的互操作以及数据的互信互认

在不久的未来,类联盟链生态将会有爆发式增长,那么联盟链之间、公链之间、联盟链与公链之间的互操作,例如libra为例也是一个联盟链,不同链之间的资产互换以及数据的互信互认将面临巨大的挑战,在这些生态间及其与公链之间的跨链价值流转将是构造更大的价值体的前提,也是defi大发展的一个经济生态基础。

Part.3 跨链技术有哪些主要类型

1. 公证人模式(Notory Schemes)

中心化或多重签名的见证人模式,见证人是链A的合法用户,负责监听链B的事件和状态,进而操作链A。本质特点是完全不用关注所跨链的结构和共识特性等。假设A和B是不能进行互相信任的,那就引入A和B都能够共同信任的第三方充当公证人作为中介。这样的话,A和B就间接可以互相信任。具有代表性的方案是Interledger,它本身不是一个账本,不寻求任何的共识。相反它提供了一个顶层加密托管系统称之为“连接者”,在这个中介机构的帮助下,让资金在各账本间流动。

2. 侧链(Sidechains)/中继(Relays)

区块链系统本身可以读取链B的事件和状态,即支持SPV(Simple Payment Verificaiton),能够验证块上Header、merkle tree的信息。本质特点是必须关注所跨链的结构和共识特性等。一般来说,主链不知道侧链的存在,而侧链必须要知道主链的存在;双链也不知道中继的存在,而中继必须要知道两条链。典型的项目包括:BTCRelay。

3. 哈希锁定(Hash-locking)

在链AB间设定相互操作的触发器,通常是个待披露明文的随机数的hash值。本质特点是HTLC(Hashed Time Lock Contract),是通过锁定一段时间猜hash原值(preimage)来兑换支付(redeem)的机制。哈希锁定起源于比特币闪电网络,闪电网络本身是一种小额的快速支付的手段,后来它的关键技术哈希时间锁合约被应用到跨链技术上来。虽然哈希锁定实现了跨链资产的交换,但是没有实现跨链资产的转移,更不能实现这种跨链合约,所以它的应用场景是相对比较受限的。典型的项目包括:闪电网络和雷电网络。

4、分布式密钥控制

分布式私钥控制模式在FUSION和WanChain中使用,是将私钥经过密码学算法分到n个节点控制,只有集齐其中k个节点的私钥分片,即可恢复完整私钥,解锁账户。分布式私钥控制中的私钥只能使用一次,一旦恢复便被某节点掌握,而私钥的生成和分片工作也是需要一个强信任的中心来完成。

公证人模式是双向的跨链。

中继器/侧链模式有的是支持全部(polkadot目前主要支持以太坊和其他私链的跨链,Cosmos更加适用于基于tendermint实现的私链和联盟链,对于以太坊这样的公链还要单独加一个peg zone连接到一起),有的是支持单向(BTC Relay 、Rootstock)。

哈希锁定其实是一种依赖关系。

分布式私钥控制模式在FUSION和WanChain中使用,是将私钥经过密码学算法分到n个节点控制,只有集齐其中k个节点的私钥分片,即可恢复完整私钥,解锁账户。分布式私钥控制中的私钥只能使用一次,一旦恢复便被某节点掌握,而私钥的生成和分片工作也是需要一个强信任的中心来完成。

从信任模型上看,公证人模式需要多处公证人的证实,这也是最为诟病的地方,公证人是第三方、特权机构,很容易成为整个系统中信任环节中最弱的那一环。

公证人模式和中继器/侧链模式均能支持跨链资产交换及转移,跨链合约和资产抵押。哈希锁支持的功能比较少,能够支持跨链资产交换,大部分场景能够支持资产抵押,但不支持跨链资产转移和合约。

Part.4 与其他跨链技术相比,PalletOne的优势?

PalletOne

我们PalletOne主要采用了多签见证人+共识同时结合Relay技术实现跨链,PalletOne是一个多链结构,PalletOne的同构链的多链互通基于PalletOne主链很容易实现,和其他异构的链的跨链则需要基于跨链技术进行对接。由PalletOne中的陪审员通过跨链适配器同其他的链进行跨链操作,PalletOne在2018年年底发布测试网时,就已支持BTC 和ETH的互转和跨链,并分别针对“数字资产链”(比如比特币)、“智能合约链”(fabric)以及“智能合约与数字资产链”(比如以太坊),发布了Adapter接口。

同其他的跨链项目相比:

Ø 更简单,成本更低:

polkadot, cosmos都是基于建立平行链来实现最终跨链,而palletone是通过陪审员机制。palletone跨链的部署会更快,更简单。不需要建立平行链的话,成本也会更低。

Ø 限制更少,更灵活:

并且不像polkadot有24个插槽的限制。 所以,从技术构想来看,会更加灵活。

与其他跨链模式的对比:

PalletOne跨链和Cosmos有什么区别?PalletOne也是有一个hub对数据进行记账。

1)Cosmos更加适用于基于tendermint实现的私链和联盟链,对于以太坊这样的公链还要额外加一个“peg zone+Tendermint“才能完成跨链,架构会比较臃肿;而PalletOne相当简单轻量级的适配器即可完成跨链。

2)Cosmos 通过IBC协议完成链与链之间的信息的交换,hub在验证来自另一条链的消息时,必须需拿对方的验证人公钥集合,这意味着Hub在完成多链的跨链时,必须分别针对各个链进行公钥管理。PalletOne采用随机选举的陪审员来管理多签的公钥。

3)Cosmos基于POS共识,PalletOne则是基于DPoS和多任务模式的陪审团共识,相对Cosmos性能更高。

与其他跨链技术相比,PalletOne的优势可概括为——C U T E四个方面:

C——高性能

在计算机体系中,数据+算法(计算)就代表了程序。而具体到区块链世界,数据是存储在区块中的,计算是在挖矿节点完成的。而区块的出块速度和区块大小就决定了该链的处理速度。以采用了“串行存储+串行计算”模式的比特币和以太坊的交易处理为例,比特币为7笔/秒,以太坊为20笔/秒。

打破传统区块链思维——PalletOne采用了“并行计算+并行存储”


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在存储结构上,PalleOne采用了DAG的形式。

有向无环图(Directed Acyclic Graph)简称DAG。DAG不同于传统的“区块+链”的结构,其特点是把数据单元的写入操作异步化,大量节点可以自主地把交易数据写入DAG,改变了单链的串行性,通过并行写入解决了数据存储的瓶颈。

在计算方式上,PalletOne自主创新的陪审团共识机制,改变了传统共识机制的串行性,由多个陪审团以多任务的并行方式进行共识计算,从而提升了计算性能。

通过DAG分布式存储与陪审团共识算法相结合,在存储和计算上均突破了传统区块链的技术限制,由此PalletOne形成了一个高性能的分布式账本。

U—高通用性

PalletOne在适配器层中为各链提供接口的实现和库函数,智能合约直接面向抽象接口,而不面向具体的链,使得智能合约与区块链底层解耦;底层链在无须做任何要求、约束或限制的情况下,通过PalletOne的适配层即可实现同其他区块链的信息或价值的互换。

T—安全便捷的通证模型

PalletOne的通证抽象模型中会提供完整的通证操作,因此用户进行通证发行时不需要编写任何代码,只需要配置相关参数即可,使得数字资产的定义更加敏捷。PalletOne在底层数据结构上为通证模型提供了支持,使得通证的数据与合约数据隔离。

E—稳健的生态系统

PalletOne旨在建立一个完整的智能合约生态,让开发者、用户和“矿工”都能在PalletOne平台中各取所需,营造一个健康的生态。

PalletOne为开发者提供了主流开发语言支持,同时“开设”智能合约商店(类似于Apple的AppStore),开发者为合约自主定价,“我的合约我做主”。

对于用户来讲,进入合约商店,选择自己所需的合约,支付费用后即可使用,省去了自己动手进行智能合约开发和调试的繁琐过程。

对于“矿工节点”,其可通过申请成为陪审员,为智能合约的运行提供良好的硬件环境,从中收取一定的手续费。由于采用了DPoS共识和陪审团共识,“矿工”不需要使用大量的矿机竞争挖矿,避免了能源的极度浪费,提高了硬件的使用率。

Part.5 PalletOne将给Defi带来哪些助力?

第一个方面,从PalletOne应用场景上来讲,PalletOne 几乎是为DeFi而生。

在PalletOne白皮书中已经明确了PalletOne的几个重要的应用场景,其中一个重要的场景就是金融工具,包括:

l去中心化交易所

l共同基金和指数基金

共同基金是一个专业管理投资基金,汇集许多投资者购买证券的资产。PalletOne是共享投资策略的最佳平台。换言之,用户可以创建共同基金,并在合同中定义回报。每个人都有按照自己意愿使用PalletOne的权利,因此每个人都有机会创造自己的共同基金。他们可以把资金分成不同的加密货币。而基于跨链技术的保证可以实现多种数字资产复合的共同基金,进一步实现基于智能合约的去中心化指数基金。

l金融衍生工具

对于金融应用,PalletOne也提供了便捷的服务,PalletOne中的通证(Token)具有高度的灵活性,任何一个用户都可以利用通证工具设计一个由比特币、以太币、莱特币甚至股票、债券等多种资产组合而成的通证,这个通证的价值将由组成该通证的所有资产的实时行情所决定,以规避单个币种或证券涨跌幅度过大的风险。

此外,基于通证抽象层用户也可以为他持有的资产发行不同功能的通证,比如,一栋房屋可以分别发行所有权通证和使用权通证,购买了所有权通证的用户将拥有这栋房屋,而购买了使用权通证的用户将可在该通证生命周期内使用这栋房屋。PalletOne提供了完备的通证定义和通证操作集,可以完成以上操作并确保安全。

第二个方面,我们前面提到,DeFi生态要想继续扩大,就势必面临着合约层的跨链,与其他链的生态打通。从解决DeFi当前所面临的问题和困境来讲,PalletOne相对其他跨链项目也更具优势。

我们知道,跨链的解决方案现在也有挺多,Cosmos、Polkadot、国内的wanchain,他们确实是合约层的跨链,但他们跨的都是自己衍生出来的链,目前并没有实现跨到以太坊和比特币。

而PalletOne在2018年年底发布测试网时,已支持BTC 和ETH的互转和跨链,并分别针对“数字资产链”(比如比特币)、“智能合约链”(fabric)以及“智能合约与数字资产链”(比如以太坊),发布了Adapter接口。

Part.6 在赋能实体经济方面,PalletOne拥有大量的应用案例

除了DeFi,PalletOne在工业互联网、工艺品溯源、新零售、即时通信、融媒体、知识产权等领域持续发力,通过区块链技术公开透明、不可篡改、去信任等特点,赋能实体经济,助力产业发展。

l工业互联网领域,PalletOne与行业领先的工业互联网公司联手,共同打造基于区块链的工业互联网数据平台,致力于解决工厂内部生产不透明、问题不透明,设备运行不透明等问题

l工艺品溯源领域,PalletOne与苏州玉雕协会合作,开发了基于区块链的艺术品溯源平台,该溯源平台以致信区块链技术为基础,面向工艺品作者、收藏者、购买者、经销商、第三方检测机构等提供溯源防伪功能,旨在建立工艺品行业的信用体系。

l新零售领域,PalletOne基于区块链打造可信的新零售价值互联平台,整合闲置空间、售货(服务柜)运维方,利用技术打造可行的商业生态,整合信息流获取有价值数据,实现各资源方共向股东、精准零售及闲地价值最大化。

l即时通信领域,PalletOne同WindTalk合作,在类微信功能基础上,实现“社交即挖矿”,围绕社交行为建立基于通证的社区激励体系,实现开发者、运营者、投资人、内容/服务提供商,和用户组成新型共享自治组织,实现共享平台的权和益。

l融媒体领域,PalletOne以区块链作为数据互信和信任传递的高可信底层信息基础设施,建设支撑融媒体综合业务支撑平台。采用区块链去中心化、不可篡改的分布式账本特性来实现对融媒体的管理。

l新零售领域,PalletOne联合其他厂商基于区块链打造可信的新零售价值互联平台,整合闲置空间、售货(服务柜)运维方,利用技术打造可行的商业生态,整合信息流获取有价值数据,实现各资源方共向股东、精准零售及闲地价值最大化。

l知识产权领域,PalletOne集合区块链技术,设计了三大业务系统、五大业务支撑系统、以及管控系统。全面支持知识产权确权、交易、维权、存取证等多维度服务。


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