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专访唯链:PoA 2.0-SURFACE算法是兼顾性能和商业落地的选择

直通车 2020-02-26
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纯粹乌托邦化的区块链是没有发展未来的。

纯粹乌托邦化的区块链是没有发展未来的。


或者更确切地说,除了比特币之外,后来者想要占领区块链的商业高地,必要考虑应用落地的实际土壤,这个土壤里有监管必然化的趋势,有企业级服务的大潮,也有降低用户门槛的必然需求。


当区块链发展到今天,无论是从业者还是普通投资者,我们都应该清醒地意识到,看待区块链已经不能单纯用技术的眼光去看待,这是一项复杂的、涉及多方政经利益的新的变革。


和一些只沉迷于讨论技术完美性的项目不同,唯链在立项之初就直接瞄准了实际落地的机遇,试图将冷冰冰的区块链技术与真实可用的落地场景结合。区块律动 BlockBeats 了解到,唯链在最近提出了适用于实际场景的 PoA 2.0-SURFACE 算法,SURFACE 即 Secure, Use-ase adaptive, Relatively Fork-free Approach of Chain Extension 的缩写,代表着安全、易用、高可扩展性,以此提升唯链的安全性和稳定性,并满足日益增长的商业场景需求。


为此,区块律动BlockBeats 有幸邀请到了唯链的首席科学家周子衡博士和高级区块链技术研究员任之劼博士。


周子衡博士先后于 2002 年、2007 年获上海交通大学获得 CS 学士学位、英国南安普顿大学 CS 博士学位。博士毕业后作为博士后研究员和高级研究员,先后任职于英国肯特大学和芬兰奥卢大学,从事计算机视觉和机器学习的科研工作。2017 年七月作为合伙人加入唯链,担任首席科学家,负责领导区块链底层技术研发,以及与外部科研机构的合作研究。


任之劼博士于北京航空航天大学获得通信工程学士学位,在荷兰代尔夫特理工大学获得信息论方向硕士和博士学位。博士毕业后,于 2016 年加入代尔夫特理工大学区块链实验室担任博士后研究员,主要研究方向包括区块链共识算法、扩容、应用。任博士曾在国际学术会议上发表多篇区块链论文,在知乎上使用 ID:maxdeath 著有深度技术专栏《区块链演义》,曾开设国内第一门区块链共识算法课程。2019 年加入唯链生态担任区块链高级研究员。


区块律动BlockBeats 想听听这个有些特别的团队是如何构思区块链共识算法,又是如何看待区块链技术、监管、落地之间的逻辑关系。以下是访谈正文。



区块律动BlockBeats:我们知道,区块链项目中最常见的共识算法是 PoW 和 PoS,也有中本共识和 Paxos 系算法的分类,您能用通俗的话语给大家解释一下什么是 PoA 2.0-SURFACE 算法吗?


唯链:SURFACE 算法的原型是 PoA,PoA 全称是 Proof of Authority(权威共识算法),它在不同的情形下并不是都指代同一种技术。通常,大家比较熟悉的是 PoW 和 PoS,即把 work 和 stake 作为一种共识证明的方法,而 PoA 在节点的准入机制上不以算力(work)和权益(stake)作为判断标准,而是在现实中选择一些合格的、有一定声望的、符合唯链生态标准的节点。


第二点,PoA 2.0-SURFACE 在出块的时候不根据算力或者权益进行评判,而是所有已经被选中的节点轮流出块,遵循最长链规则。实际上,每一种权威共识算法的实现都略有不同,有自己的方法,广义上理解就是改变共识准入机制,通过节点的 KYC 认证做到尽可能的安全高效。


区块律动BlockBeats 评注:简单来理解,PoA 2.0-SURFACE 就是把准入机制变得更加高效和严格,work 和 stake 的形式以权威代替。


区块律动 BlockBeats:有人认为,成本更低、速度更快的 PoA 共识算法似乎在一开始并没有得到市场的认可。其中一个案例是,基于以太坊的 POA 项目虽然也做了不少代码层面的工作,但仍然没有出现让市场火爆的产品。对此,您怎么看这个观点,传统的 PoA 共识算法是否有一些根本的缺点?


唯链:就像刚才讲到的,我们谈到 PoW 或者是 PoS 的时候,其实也不是讲背后具体的某种算法,PoA 在实现上亦有差别。基于以太坊的 PoA 项目是否成功,这个话题我想不仅是技术层面,还有商业和市场方面的考量。


具体到唯链来说,PoA 2.0-SURFACE 有严格的通证质押制度、KYC 认证、委员会审核,确定一系列的节点准入标准。单纯的 PoW 或者 PoS 衡量的也是可信度,即维护挖矿的意愿,我们认为通过权威来全面评估是一个更好的方法。


PoA 是一个发展趋势,我们看到现在市面上一些项目如 Polkadot、Algorand、EOS 都采取了一些相对中心化的方法。也就是说,现实的角度来讲,PoW 和 PoS 虽然做到了学术理论上的逻辑自洽,但在实际运作中仍会依赖现实中的个人或机构,哪怕是按照算力或者持币量来评估,但最终我们也能看到 PoW 矿池、Staking 矿池(委托)的存在。


我们认为,不能以单纯共识算法决定一个项目的市场认可度,而商业落地本身好用不好用,也要看区块链之上模块的搭建,市场的宣传、能否为企业本身带来价值,这是一个多维度多层次的问题。就唯链来说,我们的区块链设计能够帮助企业快速落地,给企业提供一整套的解决方案。


区块律动 BlockBeats 评注:PoA 2.0-SURFACE 的设计哲学非常值得玩味。既然 PoW 必然走向算力中心化、大矿场集群的终局,甚至将产业链上游逐步演变为传统制造业的商业逻辑,那中心化只是时间问题。同理,PoS 看似解决了 PoW 的中心化问题,实则大节点依然靠线下的声望、资源关系彼此维系,这种类似传统金融业的商业逻辑,演变成中心化系统也是时间问题。

 

那么,既然纯粹的节点去中心化无法做到,我们能不能换一个角度来考虑这个问题?也就是说,在不牺牲基础去中心化性的前提下,最大限度的保证区块链节点的贡献度和稳定性,唯链正是如此。

 

区块律动BlockBeats:VRF 函数选出委员会,进而降低节点滥用记账权来干扰系统,您能谈谈这种技术设计的具体思路吗?

 

唯链:VRF 函数在区块链项目中的应用并非罕见,像 Algorand、Dfinity 这类项目也有类似设计,都是用来随计选出委员会。


实际上,一个理想的区块链就是大家轮流出块,但恶意节点会造成分叉,而分叉会浪费带宽,从而降低系统性能。现在有一种解决分叉的思路是用 VRF 选出一个足够大的委员会,让委员会进行 BFT,然后达成的共识就是最终共识,例如 Algorand 就采用这种思路。但这样的设计做到了理论上的完美性,却并没有考虑到实际应用中和对于系统性能的需求。


唯链的思路是,我们通过委员会机制让分叉尽量在实际中不会发生,但同时我们并不追求理论上一定不会分叉。因此委员会的大小是根据实际网络中的测试情况进行设置的。这种介于传统的没有委员会的机制,与大委员会机制中间的方案,一方面降低分叉概率,一方面尽量少地引入委员会通信时的延迟和冗余。总体而言,这使得我们能够灵活地通过调节委员会大小,根据网络状况来实现在正常使用下的最优化的输出和延迟。


区块律动BlockBeats 评注:VRF 函数是近年来的技术热点之一,我们在顶尖项目的白皮书里经常能看到委员会的选择会用到此类技术。唯链的设计还是体现了为商业实际服务的原则,没有追求学术的绝对完美,而是偏好实际场景的使用效果。


区块律动BlockBeats:区块终结性是链上安全的保证,唯链的 PoA 2.0-SURFACE 在这方面做了哪些考量?


唯链:就最终性而言,拜占庭容错类共识和传统中本聪共识是有区别的,中本聪共识没有终结性,只是说如果后面有足够多的区块确认,那么从数学上讲,大概率不会有更长链去取代现有链。这一点设计在刚开始被很多人诟病,现在大家倒也慢慢接受了。


唯链认为,两种共识其实并不矛盾,并且在 PoA 2.0-SURFACE 是并存的。


终结性问题实际上分为内部和外部。内部上,终结性的出现可以降低存储成本,一些主节点不再需要全部存储区块链数据,验证交易和跨链也会更加容易。外部上,终结性让区块链和现实世界相连变得更加容易。例如在像法律存证这样的现实应用场景中,仅仅满足高概率是不行的,必须要系统能够提供区块的最终性。


目前很多项目都引入了终结性的考量,例如 Polkadot。而唯链的解决方案是参考 HotstuffBFT 共识机制,达到异步条件下的不可篡改。


区块律动 BlockBeats 评注:现实中想运用区块链技术,想脱离终结性要求是根本不可能的,尤其在金融、法律领域,做到概率上的不可逆无法满足特定行业的高精度场景需求,唯有绝对的安全性才能适应这些场景。


区块律动BlockBeats:PoA 共识中记账权和持有资产量无关,那么您怎么看待节点持有原生代币的动机,或者说除了依靠声望等软性条件,您能给我们介绍一下唯链 PoA 2.0-SURFACE 在经济上的硬性防作恶措施和应急机制吗?


唯链:我们并不认为 PoA 和 PoW/PoS 有本质区别,实际上所有区块链共识算法,只要是满足其安全假设(比如,恶意节点数量不超过总结点数的 1/3,或者恶意节点的算力/持币量不超过 1/2)就能达到系统设计的安全性。对于 PoA 2.0-SURFACE 也是同一个道理。如果恶意节点过多,任何算法都不能保证安全。所以归根结底,能够保证系统安全的是节点本身的经济利益。


对于唯链的节点来说,攻击系统后的损失会是四个方面。首先,该节点质押的代币会贬值,会承受严重的经济损失;第二,该节点在整个唯链网络和生态系统中的声望以及其实体业务都会受损;第三,由于节点在审核之初会签订一些协议,该节点可能面临法律追责;第四,该节点在唯链上的挖矿收益也相应减少。实际上,对于现有的共识算法(比如 POW 和 POS),一旦发生攻击,其节点最多只会遭受以上 2 到 3 项的损失,所以我们认为唯链的节点会更有动力去维护系统的安全性。


对于一个区块链系统,如何应对突发事件,并不是在共识层面去考虑的,而是一个治理层面的事情。唯链有一套相应的应急机制,这一点在我们的治理模型设计白皮书里已经阐述的非常详尽。简单来说,唯链区块链有其治理的中心机构,即其战略决策委员会。在突发情况下,该委员会能够快速反应,做到最大程度的止损。而像比特币、以太坊缺乏这样的可能。同时,唯链的治理机制保证,由委员会来提出临时应急措施,最终会通过全网投票来决定其最终性。所以从长远来看,还是通过投票进行治理的过程。这样的话,既有效率又有民主。


一般情况下,区块链系统是由共识算法来保证其安全性的,应急机制并不是必须要有的。不过面向商业场景的唯链还是做了相关设计。同时,我们也认为没有任何的软件是 100% 安全的,而且任何人为操纵都有可能导致突发事件的发生。


区块律动BlockBeats 评注:把人性关进制度的牢笼是我们在传统世界解决问题的有力手段之一,而在区块链世界,利用节点的经济利益、链上或链下声誉、业务绑定能够从根本上减小黑天鹅攻击事件发生的概率。

 

区块律动BlockBeats:在以太坊的 POA 项目中,验证节点必须是美国公民,唯链在验证节点的选择上是否有地域要求?


唯链:唯链的 PoA 2.0-SURFACE 对节点选择没有地域要求,主要是看该节点对于整个生态会有哪些贡献。


区块律动BlockBeats:有人认为 PoA 过于中心化,违背了区块链精神,不符合去中心化的技术理念;也有人认为 PoA 的高效低成本和安全,符合监管可问责的特性,所谓的去中心化算法依然只是话术,而 PoA 无论是效率还是落地都更为友好。您怎么看待这个问题?唯链的 PoA 2.0-SURFACE 又是如何优化或解决这些问题的?


唯链:其实我们在讨论这个问题的时候,需要考虑每个区块链设计的去中心化的范围。大到公链,小到联盟链,其设计的范围是不尽相同的。去中心化不是话术,我们对它的理解是应在界定的范围内实现去中心化。区块链落地也不单纯是一个技术问题,而是和真实的商业世界联系在一起的。我们看到 PoA 算法受欢迎,是因为它更容易被企业认可,成本、效率、安全都能满足他们现在的需求。


我们认为基于 PoA 算法的区块链,包括基于 PoA 2.0-SURFACE 的区块链并不是一个更中心化的区块链,相反更加去中心化。唯链现有的出块节点比大部分项目都要多,并且对选出的节点有非常高的要求。反观 PoW 和 PoS 虽然理论上可以满足去中心化的逻辑自洽,但在实际操作中,我们发现无论是矿池还是 staking,人们通常还是用链外共识,例如信誉,来判断他们的可信度。


区块律动 BlockBeats 评注:不少标榜自己去中心化的 PoS 链其实并没有多少活跃的出块节点,部分大节点的巨量抵押也早已违背理想化的去中心化特性,唯链选择 PoA 2.0-SURFACE 这样的技术路径有自己的优势。

 

区块律动BlockBeats:当安全性和终结性都大幅提升后,下一个最重要的议题是如何让区块链落地。您如何看待 PoA 2.0-SURFACE 技术创新与监管之间的关系?


唯链:对于监管,首先应该考虑的是区块链应用的监管,因为很多问题其实不仅是链的问题,整个应用层面的监管会更加关键,而底层区块链只占了应用的一部分,和用户交互的部分是监管的重点。


首先,我们认为要从应用系统层面做好监管准备。第二,底层监管不完全是技术问题,而是应该被归在区块链治理的范畴。第三,区块链治理问题是一个需要我们认真持续地去研究的问题。在 PoA 2.0-SURFACE 基础上做相关创新是比较容易的,无论是安全性还是稳定性都有更好的保证。


区块律动BlockBeats 评注:区块链的健康发展离不开拥抱监管,在中心化效率和去中⼼化信任中做出取舍才是王道。区块链也不是目的,只是解决实际问题的手段。


区块律动 BlockBeats:实际上,阿⾥巴巴在 2018 年的联盟链中设计了监管节点,政府的监管节点权⼒⼤于其他节点。如果有可能的话,唯链未来的设计思路会不会在这方面有些借鉴或改动?


唯链:监管节点来源于政府对于监管的要求,那按照我们的理解阿里巴巴的联盟链设计是肯定会符合这样的需求。对唯链来说,依然是在应用层面做好加大监管力度的准备,而在公链层面的监管,会依照白皮书里详细阐述的治理模型。未来唯链公链上的任何治理的变化,都会是经过全网投票认可的。同时,未来在公链不能满足特定需求或应用场景的情况下,唯链也有可能部署自己的联盟链系统。


区块律动 BlockBeats 评注:随着国家政策逐步向区块链技术倾斜,尤其在联盟链领域,我们预计会在未来看到更加繁荣的竞争场景,百舸争流。

 

区块律动BlockBeats:有种声音认为唯链的 PoA 算法 有些像 Libra,Libra 也有联盟节点,您怎么看待这个问题?


唯链:唯链最早的 PoA 算法提出早于 Libra,后来延伸到了今天的 PoA 2.0-SURFACE,甚至说 Libra 可能沿用了我们的 101 个共识节点等项目设计思路。同时,Libra 的治理架构设计思路也很有可能借鉴了唯链,或者至少是不谋而合。当然,PoA 2.0-SURFACE 里我们引用了 HotStuff BFT 算法的思路,而 Libra 也采用了 HotStuff BFT 来做共识,但这只是因为 HotStuff BFT 是被公认的非常优秀并且适合区块链的算法。


换个角度看,这也说明 PoA 算法是一种趋势。完全的公开、非许可并不一定带来完美的去中心化,也不一定有现在这种许可的安全性。Libra 的商业场景着眼点和唯链相似,这也可能是我们都选择了这样一种技术路径的原因。


区块律动BlockBeats 评注:Hedera Hashgraph(哈希图)项目曾买下西方报纸头条讽刺 Libra 抄袭其设计,殊不知唯链是一个比 Hedera Hashgraph 立项更早的区块链项目。其实,与其说抄袭,不如说着眼商业落地场景的区块链项目,都不约而同地采取了相似的技术路径。


区块律动 BlockBeats:唯链在立项之初就尤为重视企业级服务,此次 PoA 算法升级仍然能够体现出这一主旨。当然,也有人认为面向消费者的区块链才是最大的机遇。您怎么看待未来区块链是 toB 还是 toC?


唯链:唯链未来还是会秉承现在的发展方针,在发展企业级区块链服务的基础上,我们实际上也有很多面向 C 端用户的合作或产品。例如,唯链和普华永道助力沃尔玛中国践行商品可追溯战略。顾客通过扫描商品上的二维码,可以了解到商品供应源头及沃尔玛中国接收的地理位置、物流过程等详细信息,这就是针对终端消费者的区块链应用,以后我们相信区块链也会有越来越多面向 C 端的应用。


我们不能光说或断言区块链一定是面向 B 端多还是面向 C 端多,而无论答案是什么,区块链底层的安全性和效率都是一切应用落地的基石,所以唯链把大量的人力、财力资源投入到 PoA2.0 算法的研发中。




很快,采访结束了,而区块律动BlockBeats 对这一话题的思考仍未结束。


返璞归真,区块链最需要的引爆点到底是什么?落地,落地,还是落地。


那么如何结合商业场景落地?至少在区块律动 BlockBeats 看来,只有借助实体企业的手,瞄准有真实需求改变的领域,在监管允许的环境下,杀手级应用才会出现。在这样的思考逻辑下,排兵布阵已经完成、静待风起的唯链和它潜心研发的 Surface 共识算法值得长期关注和探索。



延伸阅读:

唯链新版白皮书: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



律动 BlockBeats 提醒,根据银保监会等五部门于 2018 年 8 月发布《关于防范以「虚拟货币」「区块链」名义进行非法集资的风险提示》的文件,请广大公众理性看待区块链,不要盲目相信天花乱坠的承诺,树立正确的货币观念和投资理念,切实提高风险意识;对发现的违法犯罪线索,可积极向有关部门举报反映。    

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