重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi

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重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi

在这篇文章《全球金融市场震荡,重新思考公链的价值》中,我们已经向大家介绍了大环境下,公链面临的问题以及价值是什么,接下来这篇文章会让你更详细的了解公链性能和安全性,应该如何设计才是最优的方案。

以下为 AMA 内容整理,enjoy~

重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi

重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi分片技术解析和异同

巴韭特:这次活动也非常巧合,Harmony 和 Quarkchain 在提升公链性能上都采用了分片作为解决方案,我们也曾研究和发布过一篇分片的文章 https://mp.weixin.qq.com/s/UJreOPePOFQc75zl6hSR8g,今天有幸请到两位,正好跟大家详细介绍下技术架构,以及相比其他分片公链的异同。
向亚贞: 开始需要解释一下,可能是我们宣传工作做的不到位,咱们这篇文章,我们作为对比项,使用的我们的信息有一些老,我们随着技术和行业的发展,已经有的新的变化。
分片我想大家都不陌生了,就像是高速上的车道,当车太多的时候我们可以多建车道,这样单位时间通过的车更多。还记得我刚提到的四要素吗,普通的分片项目也是需要固定一个共识,一种代币经济学,一种虚拟机,一个账本模式。
就像所有修建的车道一开始统一好宽度,材料,绿色植物,接下来就需要长的一摸一样。而异构分片呢每次新的分片链都可以重新定义四要素,也就是说可以扩宽车道,或者采用其他的石材,或者两边不种树了种花。
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分片就好比是高速公路上的车道,根据车流量可以增加车道。而异构分片就是说每个车道可以长的完全不一样。也就是说每一个分片它的四个要素:共识机制、账本、交易模型和代币经济学都可以不被固定,实现定制化。
这样也就是每当有一个新的技术产生的时候(比如一个新的共识),你可以添加一条分片链,在这个链上把新的技术加进去,或者每个行业它有定制需求的时候,你可以按需定制不同的共识、不同代币经济学、不同的账本之类的。这样的一个底层架构会不断的随着技术进步而迭代。
重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi听到这里你可能感觉到了,我们现在其实更像是 eth2.0 未来想做的方向,或者说 polkadot cosmos 的方向。
下面我来和跨链对比的方式来介绍一下。 说说跨链。这里的跨链不是不同底层的跨链,比如 EOS 跟以太坊,完全不同的底层的跨链真的是太难了。这里的跨链其实指的是通过一个 API,发出来的是同一个数据结构的链,它们之间的跨链。
我说的就是 polkadot 跟 cosmos。在这个层面上,其实 polkadot 到 cosmos 的概念跟异构分片是非常类似的。polkadot 它是说我现在有一个 hub,我通过 hub 可以一键发链,发出来的链与链之间我提供跨链,每个链可以选择自己喜欢的共识。
当然我给你 3 个选择,目前是 3 个选择,目前还没有扩大,但是我的 hub 会提供一个算力保护来保护我下面的链。cosmos 是说我现在也是,你可以通过我的 API 来一键发链,不过发出来的链你需要自负盈亏,我不会保护你,但是我会给你更多维度上的自由,共识其他方面你都可以选择自己喜欢的,你可以来定制,你来改善。 异构分片想法也是比较类似,你会有一个自己的主链,通过主链你可以不断的添加自己的分片链,每一个分片链也是在这 4 个维度上来进行选择,每个分片链它可以发一条链,也可以发一组链,因为是分片,这是唯一的不同点。分片链之间提供跨片,也就是所谓的跨链。大家可以感受对比一下
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兰荣坚:Anthurine Xiang 讲的非常好。Harmony 这边选择的思路是同构分片的思路,这个是和以太坊 2.0 不谋而合的。 Harmony 采用的是完全同构的分片结构,Harmony 的构架是由一条信标链和多条共识链组成的多链结构 ,每条链的属性是同质的,但信标链会提供更多服务,例如去中心化的随机数生成,共识链链头的验证,存储和广播,还有最重要的是接受验证节点的权益抵押。也就是说 Harmony 的分片结构更加平衡稳定,没有瓶颈问题。 分片技术最重要的要点是如何保证安全性,分片中的很大一个问题是如果保证单一分片的安全性,也就是要防止 1% 攻击,而不是 50% 攻击。因为加入系统有 100 个分片,那么每个分片分配到的算力或者抵押就只有 1% 的量级。 在安全性上,Harmony 采用基于 VRF+VDF 的去中心化随机数产生器来保证分片过程不可预测,不受恶意干扰,进而防止单一分片受到攻击,即 1% 攻击。
所谓 1% 攻击,是指系统分片后,每个分片不管是在算力还是在节点权益数量上,都只有整个网络的 N 分之一,如果有一百个分片,那么利用全网 1% 的算力或权益就可以完全控制一个分片,进行双花,甚至凭空创造新币。
Harmony 采用了自适应阈值 PoS 和安全的随机分片技术,靠算法把大 Staker 的权益打散到多个分片,使每个分片的恶意权益比例不超过 1/3 的安全线,确保每个分片的安全性。 在去中心化上,Harmony 是第一个实现在 Sharding 上面做 PoS 的系统,我们每个分片可以支持 400 个以上的节点,这样整个系统将包括至少上千个节点。相比其他 PoS 项目的 21 到 100 个节点的状态,我们将更加去中心化,并且允许更多非专业的小节点加入。 最后Harmony 很关注网络层的优化,没有好的网络层架构,分片间的信息传输是很难高效实现的。如果熟悉区块链底层瓶颈的朋友一定知道网络数据传输是区块链系统最大的瓶颈。
Harmony 采用了 Kademlia 跨片路由技术,让跨片间通信的网络开销在 O(logN),并且利用 Erasure Encoding(纠删码) 对区块广播过程进行了优化,在确保数据可用性的同时,避免发送者的网络瓶颈问题,真正意义上实现高效的横向分片扩展。 但其实最重要的Harmony 相比其他分片项目的优势在于我们可以支持即时的交易确认,我们现在的主网可以实现八秒的交易确认时间,这要归功于我们的 FBFT 共识机制,而其他分片项目的共识,比如 eth2.0, elrond, 或者 near 都是没法达到即时最终性的。 巴韭特:非常技术的分享,PoS 安全问题一直是大家所关注的,Harmony 在防止 1% 攻击这一点上做的确实很好。
大風:分片技术是个很好的主网扩展方式,我们以 EOS 为例,它可以通过分片技术链接与他使用相同程序的姊妹链。YAS 会同步于 Block.one 发布的程序而更新,我们对于 EOS 有很好的兼容性。
最近几个月,EOS 主网备受 EIDOS 挖矿引起的拥堵困扰,类似的 CPU 挖矿项目,完全可以转接到 YAS 进行,因为 YAS 拥有更丰富、廉价的链上资源,同时 YAS 加入到整个 EOS 生态中去。

重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi如何看待 PoS 治理的安全性问题

巴韭特:在 PoS 共识机制或者 Staking 经济模型中,存在一个大家比较关注的网络安全问题,前段时间孙宇晨收购 STEEM 之后,因为社区怕 STEEM 会并入 Tron,TOP 20 的见证人率先发起了软分叉,将孙宇晨的代币几乎冻结,但是随后孙宇晨联合币安、火币、P 网等交易所将 4000 多万 STEEM 代币用于投票重新选出了见证人,进行了软分叉并解冻了自己的代币。
三位对于这件事是如何看待的?你们在技术和经济模型设计上对此有哪些更好的解决方案吗?
向亚贞: 这个事件暴露了几个问题,一是,这种PoS 的治理目前来讲在社区治理上存在风险,还不够完善,面对大规模资本的冲击,或者是有意识的合谋,抵抗风险的能力很弱,而因为整套系统的灵活性不够,只能通过分叉弥补损失,这对于品牌、社区、资金都是重大损失。 二是,用户在中心化交易所储存的 token,并不是一直安静躺在那里,而是会被交易所用于其他用途,套利什么无所谓,但是如果作恶或者是造成了损失肯定就不好了。毕竟中心化节点存在不透明的问题。 关于治理的共识,我们推出了结合了 PoW 和 PoS 特点的,PoSW 共识,即包含权益的工作量证明算法,是 QuarkChain 原创的一种运行在 QuarkChain 分片上的共识机制。
这种共识机制可以允许矿工依据质押原生代币数量的多少,在 QuarkChain 分片挖矿的过程中享受到的挖矿难度降低的优惠(目前为分片降低难度 20 倍)。
PoSW 形成了如同字面意思的粘合效果,一个 PoS 加一个 PoW,就组合而成了 PoSW。一方面,它需要像 PoW 机制一样,进行算力比拼。但是同时,如果在挖矿时质押了 QKC,那么就可以享受到挖矿难度的优惠,实现了 PoS 持有越多记账权越高的效果。
这也为矿工和持币者构筑了一种合作基础。通过这种合作,矿工可以通过返利的方式邀请持币者代其质押 QKC,单纯的 QKC 持有者也可以通过资助矿工的方式获得矿工的返利,在单纯持有之外,又提供了一条新的资产增值渠道。 PoSW 机制,可以开放矿工任意加入,无需准入。但是如果有别有用心的矿工进来作恶,在不进行质押的情况下,相对于已经质押的其他矿工,出块的难度更大。而如果他选择降低难度,则需要自行在二级市场购买 QKC,这样攻击将直接造成自身财产的损失,这就避免了 51% 攻击。
此外,PoSW 更接近于 PoW,这就让整个系统更加去中心化。降低了能耗的同时,并不会像 PoS 机制一样,存在不断分叉的潜在风险。 第二个问题可能会上升到中心化交易所与去中心化交易所之争的问题,不过目前看来,面对黑客攻击风险和交易效率问题,去中心化交易所还无法代替中心化交易所的地位,目前我们只能两权相害取其轻。但是去中心化交易所一定不是未来的发展方向吗?QuarkChain 作为一个高效的底层,从设计上可以满足去中心化交易所的多种需求。 具体的设计就像上述我介绍的,依靠我们的异构分片技术,实现更大的兼容性和互操作性。我就不再重复了。
兰荣坚:对于 steem 的事件我们认为这是一次社区意志的体现,steem 社群对于中心化的一种恐惧。
对于 harmony 来说,我们在经济模型上一直在追求最大可能的去中心化,我们在经济模型上让任何持币者都能够参与投票,也避免权益过于集中在单个节点,未来我们会基于现在模型做链上治理,也是一个去中心化的治理状态,到时候的治理结果也会是去中心化的治理结果。 在这里我介绍一下我们 harmony 的 EPoS 机制。它有效避免了大 staker 集中作恶的现象 我们设计的有效抵押证明(EPoS)是第一个适合分片公链的 Staking 机制。EPoS 有效解决了抵押 Stake 中心化的问题,同时支持抵押复利 Compounding 和抵押委托 Delegation。
现在大多数现有的 PoS 区块链中,验证者所获得区块奖励和他们抵押的代币数量成正比,也就是抵押的代币越多,获得的区块奖励越多。这种设计存在“富人越富”的问题,通常会导抵押代币的集中化。
例如,在 Cosmos 中,排名前 10 位的验证者拥有超过 50%以上的总抵押代币,这会对系统带来中心化风险。重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi这张图是 Cosmos 的抵押者代币排名分布图,可以看到,前 10 名验证者拥有超高的占比,这样不利于财富的平均分配,也不利于系统的去中心化和安全性。重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi上面是我们 Harmony 预计的 staking 排名分布图。EPoS 的设计中,区块奖励和投票权均和有效抵押成正比,和实际抵押没有关系。有了“有效抵押”的概念,排名较高的验证者实际上会受到一定程度上的经济惩罚,而排名较低的验证者则获得额外的奖励。
有效抵押的机制设计就像是一个均衡器(equalizer),促使验证者之间的抵押分布更加均匀,从而避免了抵押中心化,保证分片系统的去中心化和安全性。这种去中心化的经济模型要求创世团队未来更好地服务于社区和开发者,否则一旦发生任何冲突,如果代表是大规模群体意见,就必须服从群体意见,我们对我们去中心机制有信心,未来也会服从这一机制。
大風:还是那句话,社区强则区块链强。孙宇晨和社区的争夺,我们看到在去中心化的区块链上,每个用户的声音汇集起来,也会非常强大。YAS 本身只有很弱化的项目方概念,每个喜欢 YAS 的用户,都可以为 YAS 的建设贡献自己的力量。 比区块链技术更难的是对“代币持有者”的基础教育,YAS 拥有投票治理的机制,每个“椰东”都可以参与其中,而且每个椰东都有义务去甄别提案的好坏。
我们相信,对于广大“持币者”的基础教育,让大家明白自己的权利,自己的义务,对自己负责,是任重而道远的,我们也致力于解决这些问题。

重新思考公链的价值:分片、安全、DeFiDeFi 的可用性和早期价值

巴韭特:目前来看 DeFi 是公链上最为落地的应用场景之一,根据 DeFi Pulse 的数据,以太坊锁定量最高达 10 亿美金,但是前段时间因为币价大跌,MakerDao 出现了没有及时平仓等问题,造成了比较大的损失,几位对 MakerDao 事件怎么看? 以及你们如何看待 DeFi 和公链上的其他应用场景,有哪些有意义的方向值得探索?
向亚贞: 受这次疫情的影响,可以说 ETH 上的 Defi 生态全军覆没。无论是 MakerDAO 的发生的穿仓,穿仓是期货用语之一,是指客户账户上客户权益为负值的风险状况,即客户不仅将开仓前账户上的保证金全部亏掉,而且还倒欠期货公司的钱。或者其他 Defi 生态的拥堵、爆仓,都提现了 ETH 上 Defi 生态致命的问题:ETH 的性能不足以承载 Defi。但是,Defi 作为传统中心化金融之外的一个新的解决方案,对于对冲中心化金融体系风险还是有很大潜在价值的,优势在于: 一、降低成本 二 透明 三 开放便捷 QuarkChain 从一开始就朝着更加安全,低手续费,高可用性和高便利性的方向,构建下一代 DeFi 网络。我们的异构分片网络到底能为 defi 提供什么呢? 1. 服务的高可用性。通过多链 / 分片的设计,整个网络可以根据用户的吞吐的需求,按需水平扩容。去年我们整个网络的吞吐极限,通过第三方社群的验证,可以达到百万级别 tps 以上。并且,当出现热门应用的情况下,该应用只会影响该应用所在的分片链,而不会对其他分片链造成影响,极大的提升了整个网络的可用性。 2 低手续费。QuarkChain 的高吞吐能力带来的另外一个好处就是可以极大的降低用户的手续费。我们期望用户的手续费可以降低至少 10 倍,甚至更多。低手续费的好处,可以使得原来在以太坊因为高手续费难以实现的 DeFi 场景,可以在 QuarkChain 上面实现。 3 多原生资产。QuarkChain 允许开发者和用户创建原生资产来直接支付手续费并且参与 DeFi 活动,用户无需购买 QKC。另外,从开发者角度出发,只需要维护一套代码,就实现支持针对不同原生资产的 DeFi 合约,极大的简化了开发者的成本。 4 跨链 DeFi 的可组合性。在多个分片链并行的情况下,如果通过跨链协议来实现用户参与不同链上面的 DeFi 活动,将会是未来 DeFi 的一大难题,也就是 DeFi 跨链的可组合性问题。
这一方面,以太坊创始人 Vitalik 在以太坊研究论坛上面 https://ethresear.ch/t/cross-shard-defi-composability/6268 详细的阐述了未来以太坊 2.0 如何实现跨链 DeFi 的可组合性。在一方面,QuarkChain 已经提前实现了 Vitalik 的构想,通过多原生资产,用户可以无缝的随时参与所有分片链上面的 DeFi 活动。
兰荣坚:我们认为区块链上的金融,我们称之为 defi 目前还在发展相当早期,这次大跌会暴露出 defi 产品中的一些漏洞,但是这种系统性的黑天鹅,也是产品修复和改进的机会,从这次 MarkerDao 的事件中,我们看到了公链性能和费率的稳定的重要性,也看到了预言机及时报价的重要性,这些都是以后 Defi 基础设施需要着重加强的部位。 对于具体领域,其实我们在目前阶段比较看好 cross-fi, 也就是 defi 在跨境转账中的价值。跨境支付一直是一个让用户头疼的问题,费率高,速度慢是所有传统跨境支付的通病,我们正在和东南亚以及印度的金融合作伙伴进行合作,希望在 cross-fi 领域切切实实的解决跨国务工用户的需求。
大風: MakerDao 目前还是最优秀的 DeFi 之一。币价经历了这么大的波动,我们看到 MakerDao 基本是稳定的,只是由于抵押强平和 ETH 主网拥堵,造成了一些 ETH 抵押物被 0 DAI 拍走了,但是很快就通过社区公投补上了这个漏洞。这次事件使 MakerDao 损失了几百万美元,但是相对于它自身的锁仓体量来说还是微不足道的。 但是 DeFi 的发展受制于底层公链天然的性能性制约,区块链想要有广泛的应用,我觉得最容易做到的就是出圈,DeFi 让我们看到了区块链出圈的可能,毕竟资产抵押和存款生息是有巨大需求的,而 DeFi 在这方面有着天然优势。

重新思考公链的价值:分片、安全、DeFi相辅相成的公链与联盟链

巴韭特:在应用场景是上,联盟链的落地似乎更为实际,在国内百度、蚂蚁区块链、微众银行、京东等都有布局联盟链,而且甚至很多公链也有做联盟链的趋势,你们认为公链和联盟链之间的关系是什么?是竞争还是有互补的可能?
向亚贞:其实我们看到一个趋势, 联盟链和公链相辅相成,未来企业级应用一定需要的是一套完整的底层解决方案将联盟链与公链嫁接起来,才能满足全面需求。 刚刚和大家介绍过的异构分片框架用于公链上是 QuarkChain, 但其实也可以用于联盟链上。无非就是刚刚我说的四要素里共识机制换一下,代币经济学的激励模式换一下。对灵活架构的需求不会变。 公链上,刚刚我们说过了根链使用的是 posw,pos+pow,产生 51% 攻击不仅需要超过 50% 的算力还需要一半代币,更安全。分片链可以支持任何共识,目前主网上的分片链支持 posw 和 pow,未来准备接入 pos, dpos,bpft 等所有被验证过的更好的共识。 而在联盟链领域,玻色子共识同样具有高灵活性和兼容性,不仅可以实现联盟链所需的权限控制和准入授权等功能,以保证同一套网络的不同区域具有不同功能,成为联盟链版的 Polkadot 和 Cosmos。在此之外,还能支持联盟链常用的 Raft/BFT 共识,甚至可以实现对 HyperLedger Fabric 的桥接。 这里讲一个我们的客户吧,他们之前有三个不同的业务用了三种不同架构的区块链。不同业务之间总有交融的时候,跨链是一大难题,如果接下来更多的业务上链,会面临更复杂的跨链。
我们给他们设计了新的架构,不同的分片链是不同的业务,而且每条分片链根据他们的需求在四要素上可做定制,本来架构就支持不同分片链之间的跨链,以及任何时候他们想让新业务上链,就可以添加一条新的分片链。
兰荣坚:联盟链介于中心化和去中心化之间的特殊地带,有其独特的优势,第一,他不是完全中心化的,在一定程度上是可信的 。 第二,联盟链由于节点数量较少,性能会很高。 第三,联盟链通常有大公司支撑,应用场景明确,应用落地快。
但与此同时,联盟链的可信性依赖于大家对联盟内公司的信任,而这个信任并不是完全牢靠的,原因在于联盟链的治理主要还是由联盟内的公司决定,他们的利益所在还是其公司,并不是广大用户。 而完全去中心化的公链在这一点上就具有完全的优势,通过公开的链上治理机制,区块链内的所有参与者,包括用户,节点维护者,持币者等,都可以通过投票为自己的利益发声。 我认为联盟链和公链是可以相辅相成的 ,因为联盟链只在企业间达成共识,信任体系只局限于企业的边界内,信任体系无法触达企业外部。而公链实现的是最大范围的共识和信任体系,可以在不借助企业信任背书的情况下,为底层用户提供信任服务。
联盟链只有和公链进行互通,才可以将完全打通企业内部到用户终端的信任链条,让终端用户完全放心的使用企业所提供的服务。
大風:传统的独角兽公司,不愿意放弃掉他们的特权,就会选择“阉割版”的区块链,联盟链相对于公链来说,拥有更高的效率和更雄厚的实力,但是他们摆脱不了会联合起来修改区块的可能。离开了通证的激励,就像是人没有 了灵魂。我认为公链和联盟链只有在目前是互补的关系,公链拥有更好的去中心化和更好的匿名性。
本次活动由巴韭特和 YAS、Harmony、QuarkChain 联合举办,非常感谢合作伙伴 CypherJump、一块+、链节点的支持,感谢陀螺问答、链闻、星球日报、巴比特、链向财经、Coinvoice、DappX、Hubox、陀螺财经、猎云财经、世链财经、星际视界、SOSOLX 等媒体,以及币乎、密码极客、无涯、野花说等社区的大力支持。
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