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听V神的话:关注以太坊技术本身而非数字货币的财富效应

文章来源:小葱区块链    作者:殷耀平

原文题目:小葱直击 | 听V神的话:关注以太坊技术本身而非数字货币的财富效应

引言

区块链世界似乎只存在两种智能合约平台,一种是吐槽和质疑不断的,一种是鲜有人用的。以太坊属于前者,作为Vatalik的封神之作,目前为止依然占据着区块链应用底层的半壁江山;但与此同时,以太坊崛起过程中也暴露出性能、扩展性及安全性上的种种问题,众多新型区块链项目声称要取代以太坊,尤其近日ETH价格大跌,动摇了众多投资者对以太坊的信心。

9月8日,小葱受邀参加太坊产业发展峰会(ETHIS),在媒体专访环节中以太坊创始人Vitalik公然婉拒了媒体对ETH大跌缘由的追问,并指出,ETH类似价格起伏已有三次,不必过分在意。他似乎更乐于谈论以太坊的技术进展,并指出,以太坊相关扩容技术在近半年取得了不少进展,尽管还未完全实现落地,但已经越来越接近了。

此外,出席峰会的还有以太坊几位核心开发者,他们与Vitalik一起就以太坊PoS共识机制、Sharding分片、Plasma侧链方案以及以太坊最新虚拟机Evasm的技术与进展做了详细介绍。

小葱认为,当海量数字货币币种被推向市场成为投资品,或许各项目方自身也无法确切解释其价格波动。V神并非神人,小葱也从未设想他能一语道破以太坊大跌“玄机”。熊市行情惨淡,与其执着于币价起伏因果,广大投资者不如静心研究和关注各币种背后的价值支撑与技术进展。市场终将回归理性,直面价值审判。小葱特围绕ETHIS峰会上以太坊核心开发者的分享,梳理出以太坊各项核心技术的演变与进展。

以太坊历史简要回顾

自2013年年底白皮书发布到现在,以太坊已有5年历史。

众所周知,以太坊诞生之初就宣布其项目发布分为四个阶段:Froniter(前沿)、Homestead(家园)、Metropolis(大都会)和Serenity(宁静),各阶段之间会以硬分叉方式进行升级切换。

听V神的话:关注以太坊技术本身而非数字货币的财富效应

目前以太坊处于第三阶段“大都会”,据7月份“以太坊开发者大会”上相关人士透露,“君士坦丁堡”的代码已完成,将于今年10月的Devcon4 ethereum会议之前被激活,但具体执行的区块数还未确定。向“君士坦丁堡”的升级将平滑地处理掉由拜占庭所应发的问题,并引入PoW 和 PoS 的混合链模式。

PoS的使命与挑战:以太坊的夙愿,分步实施

听V神的话:关注以太坊技术本身而非数字货币的财富效应

以太坊核心开发者Karl Floersch

ETHIS会议伊始,以太坊核心开发者Karl Floersch就对PoS共识机制展开介绍。

karl借用社交网络模型示例,从共识机制的演变历史切入,介绍了以太坊以及数字货币经济的发展历程,并通过对社交网络模型中信息传递与同步的一系列过程演示,最终得出,运用时间戳和PoS共识机制能有效解决作恶节点的双花问题,最终使全网受益。

小葱注:

PoS(Proof of Stake)权益证明机制,是PoW(Proof of Work)工作量证明的一种升级共识机制,它将整个挖矿过程虚拟化,并以验证者取代矿工。主要试图解决PoW机制下大量挖矿资源被浪费,网络性能过低,以及后期出现的算力集中化导致的矿工做恶等问题。PoS机制因种种优势成为很多区块链项目追求的“理想型”共识机制。

提到PoS立刻会联想到以太坊,因为以太坊开发者一直计划最终由PoW转换至PoS。如前所述,其前三个发展阶段采用工作量证明机制(PoW),而最后的宁静(Serenity)阶段将由PoW切换至PoS机制。

V神也在ETHIS峰会上表示,权益证明(PoS)是“比较领先”的算法,并有诸多优点:

通过PoS算法,能更快速达成共识,交易验证速度更快,且交易最终能否被确认有更高级别的保证;

PoS共识算法对大部分攻击(如窃取硬件算力挖矿等)具有更多抵抗力,黑客攻击成本也会越来越高;

POS机制下,系统遭受攻击之后的恢复速度也会更快;

谈到PoS机制的实际效果,V神表示,PoS机制下,不仅可以获得更快速的交易确认速度,还能以更低的成本发送更多交易,“最终你会‘爱上’交易高可扩展性吞吐量”。

当然,V神也强调,PoS机制“需要分阶段进行”,会缓慢地将PoW与PoS相结合。

小葱注:

以太坊选择实行的PoS共识协议叫Casper。该协议自2014年被提出,并由以太坊基金会的Vlad Zamfir领导设计和开发。期间,以太坊开发者们就PoS Casper的实施需克服的种种问题(如长程攻击、无利害攻击、51% 攻击、双重确定、网络分区恢复等)做了大量的技术尝试。

Casper PoS的实现主要分为FFG和CBC两个项目。

Casper FFG由Vitalik领导,是一个PoW和PoS的混合体,是被精心设计用来缓冲权益证明的转变过程的;

Casper CBC由Vlad领导,侧重于设计协议,通过扩展单个节点对安全性估计的局限视角,来增加共识的安全性。

今年5月,Casper FFG的开发人员发布了最新版本的代码,这也是该代码首次升级,在技术人员中引发了热烈讨论;

6月3日,以太坊技术及应用大会上,V神着重介绍了以太坊Casper与分片技术的最新进展;

8月16日,V神连发75条推特,详细讲述了4年来以太坊致力于从POW转向POS的Casper项目的研究历史以及研究状态,包括Casper FFG与Casper CBC的战争、随机性的作用、机制设计等问题;

据了解,目前Casper FFG的开发已相对完善,V神曾在推特上表示,这一功能或将被纳入“君士坦丁堡”硬分叉当中。

不过,整体而言Casper距离最终实施还有一段路程。初期阶段,Casper将依靠目前的PoW协议完成大部分繁重工作,同时PoS协议定期验证“检查点”。而终极目标是完全依靠PoS来维持整个网络的稳定性,但目前尚未公布明确时间。

以太坊分片(Sharding)技术:性能直线提升

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以太坊核心开发者Hsiao-Wei Wang

以太坊核心开发者王筱薇在ETHIS峰会上详细阐述了以太坊扩容技术Sharding在2018年Q3的最新进展和以太坊主链的架构。

王筱薇指出,Sharding的构想是,避免每笔交易都要发动全网处理,而是仅让网络中某一部分节点/矿工处理。以太坊网络可以被划分成很多片,同一时间每一分片都能处理不同交易,如此一来,以太坊网络的性能将直线提升,解决传统的交易拥堵问题。她表示,Sharding是安全、去中心化和可拓展性难以平衡下的一种可行解决方案。

小葱注:

Sharding是一种扩容方案,一种旨在提升协议基础层容量的分片技术。

Casper 协议将为扩容铺平道路,但以太坊网络还需要能够处理大规模的交易,否则使用成本会过高,交易处理需要更长的时间。以太坊开发者一直在寻找链上扩容改进的目标,并尝试使用多种扩容方案,分片(Sharding)便是其中之一。

2017年,V神在以太坊开发者大会及台北举行的区块链技术交流会议上表示,分片技术或是可扩展性问题最有可能的解决方案,同时也正是以太坊2.0发展路线图中的重点。

目前,以太坊上的交易是以线性顺序运行,每个矿工都在执行同样的程序,整个网络的计算能力相当于单台电脑的计算能力。而Sharding是一种动态的分区验证交易的解决方案,由用户自行选择由哪一个分片执行自己的交易,允许区块处理并行进行。这种“链上”解决方案通过多个网络计算机来分配交易负载,允许更多的交易在同一时间得到确认,从而达到扩容效果,据V神自己说,吞吐量的扩展是没有上限的。

当然, 分片技术的实施还存在诸多难点。

比如首先需要有某种机制,能明确并合理安排哪个节点运行哪个片区,这一机制还要能确保同步和安全性,并且不同片区但节点也需要找到合适的共识机制;其次,以太坊分片的运行还依赖于Casper PoS共识算法的实施,而目前以太坊尚处于PoW阶段,原本Casper PoS以及分片(Sharding)是两种独立的扩容优选方案,但目前以太坊团队已将二者整合到一个通用架构中,并称之为“以太坊2.0”。此前,在7月份TechCrunch大会上,以太坊基金会研究员Justin Drake表示,Casper预计在2019年正式推出,而以太坊扩容方案分片(Sharding)将分两个阶段分别在2020年和2021年完成部署。

Ewasm(Ethereum WebAssembly):以太坊智能合约的未来

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以太坊基金会核心开发者Jake Lang

以太坊基金会核心开发者Jake Lang在ETHIS峰会上指出,Ethereum WebAssembly(Ewasm)是以太坊智能合约的未来。

他表示,现有的以太坊智能合约虚拟机(EVM)的问题存在种种问题:如过于复杂,性能低,以及仅支持编程语言和开发工具有限。而引入了WebAssembly的Ewasm恰好能解决上述问题,因为它能提供可执行的二进制格式、非常类似于传统计算机的体系架构、高效且支持多种编程语言及开发者工具,并且还能向后兼容EVM。

小葱注:

WebAssembly(缩写wasm)并非区块链范畴的技术,而是属于浏览器前端技术。它是一种接近机器语言的、底层安全的二进制语法,是除JavaScript 外的另一种能在浏览器中执行的编程语言,是为解决性能瓶颈而设计的东西。 

Jake指出,“与JavaScript相比,wasm更加快速、更加安全”。此外,他表示,AssemblyScript(一种将TypeScript 编译成WebAssembly的编译器)将是EVM之后的智能合约语言,是eWASM合约开发的主要语言。开发者可以通过两种方式来部署eWASM:其一是通过Sharper,其二是通过Mainnet(主网)。

以太坊智能合约平台的核心是以太坊虚拟机(EVM),为提升EVM的性能,以太坊团队一直致力于改进支持其智能合约运行的虚拟机EVM。早在2015年,V神就公开表示团队在研究将WebAssembly作为升级版以太坊虚拟机(EVM2.0)的优化方案。认为WebAssembly与EVM有许多相似之处:二者都需要运行不可信的代码,都要求代码尽量短小,都需要多个互相兼容的实现。

V神压轴:关于PoS/Sharding的“去中心化”思考

听V神的话:关注以太坊技术本身而非数字货币的财富效应

本次峰会的压轴主讲嘉宾正是以太坊创始人V神,他着重就去中心化的核心概念,区块链去中心化的终极考量做了阐述,并指出以太坊的PoS与分片技术能解决“中心化”系统中存在的固定成本等问题。

你理解的“去中心化”是哪种去中心化?

压轴出场的V神首先指出,大家日常谈论的计算机软件的中心化/去中心化概念很容易混淆,因为它涉及到三种不同形式,一般而言三者相互独立:

架构(去)中心化 :一个系统由多少台实体计算机组成,单次能够容忍多少台电脑同时发生故障;

治理(去)中心化 :某个个体/组织能够同时控制构成该系统的多少台计算机;

逻辑(去)中心化:系统呈现和维持的接口与数据结构更像一个单一对象整体,还是更像一个无定形的群?如果将这个系统减去一半(包括服务提供者和用户),那么双方剩余部分还能否继续作为独立单元运行?

V神指出可以将三个维度置于同一表格进行对比区分。

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小葱注:2017年2月,V神发表《The meaning of decentralization》一文提出“去中心化”的三类概念,并作了详细阐述。

上表展示了不同实体/项目在(去)中心化上所处的位置。

传统公司:是政治上中心化(一位CEO),架构上中心化(一个总部),且逻辑上中心化的(不能将他们分成两半);

民法与普通法:民法是治理中心化的,因为它依赖于一个中心化的立法机构,而普通法则是由许多单个法官制定的先例。民法仍然有部分的结构去中心化,因为虽然许多法院都有很大的自由裁量权,但普通法则有更多权力;但民法与普通法则都是逻辑上中心化的。

语言(如英语):逻辑上是去中心化的, A和B之间的英语口语以及C和D之间口语完全不一样;架构上是去中心化的,没有一种语言存在所需的中心化基础设施;治理上也是去中心化的,英语语法规则不是由任何一个人创建或控制的;

区块链:“中心化”+“去中心化”?

按照V神绘制的(去)中心化衡量维度表,区块链是“中心化+去中心化”的集合体:

区块链是基于对等网络的,因此是架构去中心化的;

区块链通过共识算法使得少数人很难控制整个系统,因此是治理去中心化的。

区块链是全网统一的账本,因此从逻辑上看是中心化的;

如何追求“去中心化”?

在厘清去中心化的三类概念后,V神进一步指出,并非所有的去中心化概念(架构、治理和逻辑三种)都需要郑重考虑,在思考为什么要使用“去中心化”时,需要考虑容错性、抗攻击性、抗勾结性三点,而不能为了去中心化而去中心化。

容错性:去中心化系统因为某个局部的意外故障而停止工作的概率更小,因为它依赖于许多独立工作的组件,容错能力更强;

抗攻击性:对去中心化系统进行攻击/破坏的成本更高、执行更复杂;

抗勾结性:去中心化系统的参与者们很难相互勾结然后作恶。而传统中心化企业/政府领导层相互勾结为谋取自身利益而损害客户、员工与公众利益的情况。

所以确切来说,我们要关注的是区块链架构和治理上的“去中心化”,但逻辑上可以选择中心化。比如让单个系统更加有力、更加抗冲击;让整个架构去中心化的同时排除政治去中心化;通过SLAs、声誉和存款设计来刺激激励;运用博弈论的理论来使互相勾结构成51%攻击的可能性大大降低等等。

此外,V神指出,“中心化系统通常涉及较高的固定成本,以太坊的分片技术则可以大大减少相关的交易固定成本”。

小结

区块链与互联网的世界似乎截然不同。互联网时代,创业企业往往是拿着启动资金,研发和打磨好一款成型服务或产品,推向市场,然后启动营销获客与用户运营,该过程中见证其技术落地过程的往往是几个有限的投资机构;

而区块链项目不然,产品/服务尚未问世,白皮书、Token与营销推广先行,其用户往往面临一个漫长的,技术落地的“等待期”,Token募资机制将项目的审判权分散到世界各地,这就要求区块链创业者们不仅要关注技术和产品竞争,更要注重与市场用户/Token持有者的信息同步和交流,真正的技术革新必然是漫长的,而这些“分散的投资者”们极易受市场舆论和行情波动影响。

近期涉及以太坊技术与生态发展的相关会议日渐增多,以Vitalik为首的以太坊核心技术开发者们不断走入媒体和公众视野,通过各种渠道普及和推介以太坊核心技术,小葱认为这于以太坊的未来发展是非常有益的。本次峰会上,除以太坊核心技术分享外,还有众多以太坊生态内的应用项目介绍,如链下通道技术Celer,以太坊物联网侧链,社交应用Status,钱包应用PandaX,去中心化的视频网络Livepeer,去中心化稳定币Dai,形式化验证平台CertiK等等,这些都有利于业内用户系统性地了解目前以太坊生态内各项应用的研究与进展。

一项革新技术的落地与突破并非一蹴而就,拥有较高技术先发与时间沉淀优势的以太坊尚且如此,其他后起区块链项目亦不会例外。广大用户需要多一些耐心,关注各项目的阶段性成长,正如V神所言,“我们应更多关注技术本身,而不是区块链所带来的财富效应”。

原创文章,作者:晴空,如若转载,请注明出处:https://www.onepaces.com/20180911/27199.html

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