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北航蔡維德:區塊鍊的新計算基礎設施 | CCF-GAIR 2017

2017年7月7日至9日,全球人工智能與機器人峰會ccf-gair大會在深圳成功舉辦。本次由ccf中國計算機學會主辦、雷鋒網與香港中文大學(深圳)承辦。來自全球30多位頂級院士、近300家ai明星ai企業,齊聚智能科技産業盛會。

近幾年,區塊鍊非常熱門,其分布式、開放性、不可篡改等特點,能夠解決目前金融行業,甚至網際網路行業的多種問題。在本次大會上,北京航空航天大學數字社會與區塊鍊實驗室主任、天德科技首席科學家蔡維德教授以“區塊鍊:新計算基礎設施”為主題,進行了演講,同時他也是美國亞利桑那州計算機與科學工程的教授、國家“千人計劃”特聘教授以及軟體工程領域的知名學者。

北航蔡維德:區塊鍊的新計算基礎設施 | CCF-GAIR 2017

以下為蔡維德演講速記全文整理,雷鋒網在不改變原意的基礎上做了精編:

區塊鍊的影響将越來越大 比想象的大

經過最近三個月的發展,區塊鍊的定位大大擴充了,大大提升了區塊鍊的重要性。

到底什麼是區塊鍊?我定義的區塊鍊是塊子鍊+多節點+拜占庭将軍。有人加p2p網絡,但我從來不加p2p,因為p2p網絡有監管問題。

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區塊鍊定位有三種說法:

第一,第四次工業革命,以前的工業革命有蒸汽機、汽車、計算機,區塊鍊是第四次工業革命。wef說到2025年10%的全球資産會在區塊鍊上。

第二,有人說這是300年甚至是500年一次的金融大改革,從2017年來看,這事是真的。ico市場火爆,改變了資本市場,改變了很多金融的事情。現在每天很多人打電話找我交流ico。

第三,第二代網際網路,以前認為區塊鍊跑到網上就是鍊網,現在發現這個定義不對了。現在并不是鍊跑到網上,而是許多鍊組成網際網路的基礎。鍊網的意義大不同了,如果鍊網是第二代網際網路,它能滲透到每個人、生活的每個時刻,這是巨大的變化!

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英國國家戰略

2016年1月,英國政府将它提升為國家戰略,這是英國政府所說的。為此,去年我拜訪了英國首席科學家。2016年9月,我去英國央行,跟他們深入交流了兩個小時,英國發現新經濟高速成長,而傳統經濟活動不成長甚至往下走,英國央行victoria cleland說這是英國央行在320年來第一次重大貨币改革,由央行直接進入商業機構和個人,這是巨大的變化。雖然英國現在在技術上還做不到,但他們的構想非常大。

2016年9月當時全世界有7個央行經濟學家、科學家,讨論非常激烈,他們認為這是許多年來的經濟大改革。我在中國時,許多計算機學者還說這是許多年前就已經有的東西,但在英國有着非常激烈的讨論,肯定是經濟的大改革。

英國新經濟理論出來了,如果采用新的數字法币,英國經濟會有重大進步。

英國央行用資料來說明這件事。黃色部分是新經濟活動,每年以60-80%速度上漲。下面是舊經濟活動,趴在地下。

從英國回來後,有人問我為什麼英國要發行數字法币,答案就是“他們是被逼的”,英國央行已經對英國經濟失控了,大部分英國經濟活動不經過英國央行,這對英國是非常大的挑戰。

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數字法币

這是政府和銀行對私人數字貨币的反擊。前幾天imf出台數字貨币,題目是“他們的數字貨币要打擊私人數字貨币”,這是兩大陣營。一個是私人數字貨币,一個是政府數字法币。

數字法庭、數字社會、數字政府的影響比數字貨币大得多。 這些會影響每一個人的生活。但這些還沒比第四個更大——鍊網。

鍊網可能成為國家戰略

2015年有人跟我說區塊鍊會是第2代網際網路,我不認為區塊鍊能有這樣的趨勢和發展。但是2017年出現了很多事情,鍊網可能會變成許多國家的戰略,成為第2代網際網路。從這些事情看起來, 區塊鍊将是網絡重構的重大事件。

2017年5月,貴陽重新定義大資料,提出十個大資料關鍵詞。

貴陽有三大大資料方向:

第一大方向就是區塊鍊,把區塊鍊列為大資料的大方向之一,排名第一,說明區塊鍊非常重要。

二是主權區塊鍊,這影響國家對這件事的看法。貴陽要重新定義區塊鍊,把“國家主權意識”存放在區塊鍊裡面。這是驚人的思想!

三是秩序網際網路。《塊資料》這本書在今年5月出版,如果說網際網路是一條通往未來的高速公路,大資料就是行駛在這條高速公路上的一輛車,區塊鍊是讓汽車在高速公路上合法行駛的制度和規則。

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我們以前認為區塊鍊是數字貨币,一群人在搞或者有點前沿的科學家做區塊鍊研究。現在定位它為以後在網際網路上管理秩序的機制,下一代網際網路要有區塊鍊,而且到處都是區塊鍊,這是全新的定位。

區塊鍊不再是一件前沿的事情,而是把它定位為下一代網際網路的基礎,國家主權的維護者!

今日的“自媒體”可能是明日“自金融”的預表

自金融在2017年正式起來了,而且在最近三個月起來了。自金融是爆發的!

一直有人找我要不要ico?以及我對ico有什麼看法。(initial coin offerings 簡稱“ico”,是投資數字貨币的一種方式),我打電話問ico公司,他說很多人在申請ico。

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ico的錢超過ipo的錢,代表資本市場有巨大的改變,這不是英國央行、美聯儲做的,而是民間組織自己做的事情。

什麼是自金融?就是共享經濟,大家把自己的東西拿出來分享,以後每個人都可以有和銀行一樣品質的軟體,今天你到人民銀行、招商銀行、工商銀行,他們用的軟體,我們沒有,他們有的資料,我們沒有,這種事情可能會被打破。

有了區塊鍊和資料分享,大家可以有像銀行這麼好的軟體,有了好的軟體,每個人都可以開金融公司。

可以從今天的“自媒體”來看。以前媒體由幾家機構控制,現在每個人在家裡放一個apple,就可以開一家媒體公司。現在已經有大量的自媒體公司出現。

以後可能每個人有一個pc,在雲上租銀行軟體,自己就可以開金融公司(自金融公司)。其中一個自金融就是融資。

ico在2017年正式打破傳統的資本市場。今年ico資産超過ipo資産,流通性更強,這件事太火爆了。過去三個禮拜,許多人打電話來說怎麼做ico,有沒有ico軟體,ico的規格是什麼,大家都在激烈讨論。

一直有人問我對ico的看法,我對ico的看法是“ico是一種機制,這種機制現在并不完整,但它有非常吸引人的地方,一是流通性非常強,但現在沒有好的監管,如果有好的監管,這将是資本市場的革命”,這件事已經發生了,而且這件事是全球性的,并不是隻限制在深圳或者上海,而是全球性的活動。這件事變成了巨大的發展。

加拿大央行拒絕使用區塊鍊

剛剛談的是高大上的事情,現在談談實際的事情。過去一年加拿大央行做了一些區塊鍊實驗。

加拿大央行是世界上非常重要的央行。為什麼它重要,并不是因為它大,相比其他央行加拿大央行非常小,人口比廣東省少。加拿大地多人少,為什麼它重要?因為它膽子特别大,其他央行不敢做的時候加拿大央行卻敢進行。

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一年多前,加拿大央行聯絡r3 cev等公司做區塊鍊(jasper)實驗,除了央行,還跟payments canada(支付公司)和七家商業銀行做了一年的實驗,這個實驗在2017年2月、5月、6月出了報告,在中國卻隻有很少人讨論。

一個國家央行所出的區塊鍊報告卻很少人讨論,可能因為這是一個負面的報告。他們用以太坊處理央行發行的數字收據,用r3 cev的corda建構dlt。r3 cev在2015至2016年獨領風騷,很多公司希望加入r3 聯盟,認為r3 cev是中國區塊鍊領域的榜樣。

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但是在2017年 r3 cev像漏鬥似的直線往下走,真正讓r3 cev跌下來的是加拿大央行的報告。這份報告不是民間出的,而是加拿大央行出的。得出的結論“用區塊鍊給大規模支付系統構帶來更高營運成本與風險”,宣布不考慮區塊鍊,這是非常負面的報道。

加拿大央行用了兩個技術,一是以太坊,二是r3 cev的corda,以太坊不能撤銷、可擴充性差、不能保護隐私權,是以他們覺得這沒法做。

做了corda,隐私保護性不錯,但性能差,加拿大銀行同業支付系統32000筆交易,平均一秒不到一筆交易。比特币最新資料平均一秒可以有三筆交易,比特币比以前進步了。一個國家央行重要的系統,一秒鐘能做一筆交易就可以通過,但corda竟然無法達到!可以說是非常慘烈。

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corda容錯性差,區塊鍊本身就有容錯性, 但是corda不是區塊鍊,容錯性差。

後來加拿大央行宣布以太坊和corda都不及格。

這是corda問題還是區塊鍊的問題?我認為這是corda本身的問題。悉尼大學在2017年才宣布區塊鍊一秒鐘能完成40萬筆交易。

corda本身不是區塊鍊,而是類似區塊鍊,仔細看corda會發現,它不像區塊鍊,它比較像rscoin(英國央行數字法币)。英國央行數字法币學比特币,corda模仿rscoin發展。corda的失敗使得以後大家會用非常仔細的眼光來看類似區塊鍊。并不能說我像區塊鍊,我就能被銀行用。

corda的失敗,代表國外的“神”或者國外所謂的專家可能不太靈。

 hyperledger(超級賬本)

很多中國公司認為如果要用區塊鍊,就要用hyperledger。有銀行做poc的時候,直接選擇hyperledger。

hyperledger1.0是塊子鍊+多節點+資料庫一緻性。hyperledger v1.0的假設是這是一個互相信任的系統,我跟你是互相信任的。

“not trusting anyone in this environment is irrelevant”(出于2016年hyperledger 工程師的話),在這個系統中大家是可以互相相信的,這樣的設計是否适合在中國使用?

今天我們為什麼要用區塊鍊?因為我們要監管,防止對方作弊,如果我們今天用trusting anyone的區塊鍊,别人作弊,我們就倒黴, 因為我們相信别人。

hyperledger

1.0有問題,它用了一個機制——atomic broadcast,這是一個共識機制,但隻能跑在信任的系統裡面。一旦有人作弊,系統就有問題。

是以hyperledger 1.0隻能用在一個互相完全信任的系統裡面, 不能用在需要監管的系統裡面, 例如銀行、交易所、 金融機構系統。

dtcc不能完成的區塊鍊結算天德科技完成了

2017年4月24日,dtcc(depository

trust & clearing

corporation,dtcc,美國存管信托和結算公司)宣布區塊鍊不适用于“淨額結算”。在同一篇文章裡面說區塊鍊技術要等5至10年才能做到,dtcc的合作夥伴是ibm和r3。

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如何做區塊鍊“淨額結算”?

天德科技從去年11月開始做這個項目,這是可以解決的,并不是不能解決。

解決方案是我們把所有資料放在一個區塊鍊上,這麼大筆資料放在上面,我們需要大資料版的區塊鍊。我們可以做大資料版的區塊鍊,把大資料放在區塊鍊裡,區塊鍊不再是小型的資料庫,可以是大資料版的區塊鍊,可以做高速大資料分析、多方交易、鍊上實施、分賬結算。

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我們的消息是在3月24日宣布的, 比dtcc做不出的消息足足早了一個月。我們做出來了,dtcc在将近一個月後宣布他們做不出來,他們無法做鍊上實時分賬結算,我們已經做出來了。

在此架構上,我們采取了多伺服器、多分布式系統,做出了4d(四重分布式系統)。在一個清算所做了兩個月的實驗,其中有曆史交易和實時交易,20天左右我們跑了33.34億筆交易,跑了20天左右實時交易。這代表納斯達克股票交易所一年四個月的交易量,也等于倫敦股票交易所13年的交易量。

這麼大的交易量在區塊鍊上是可行的,是以不能說區塊鍊隻能做小資料、小計算、清算結算。不要認為這是不可能的事情,這是可能的事情。這件事已經做出來了,5月份在貴陽有公開的展示。

異構鍊網特性

鍊網是新型事物,以後會有許許多多的鍊網模型出現。鍊網模型分為兩種:一種是同質網絡模型;另一種是異構網絡模型。

異構網絡模型是用不同種的鍊連在一起,歐洲有polkadot,美國有cosmos;同質網絡模型是用相同種的的鍊連在一起,日本有衛星鍊,中國有熊貓鍊。

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如果我們仔細看polkadot和cosmos會發現他們的共識算法非常複雜,每條鍊之間都要做共識,如果每條鍊之間做交易,也要做鍊中間的共識。zone

1和zone 3要做交易,zone1要做自己的共識,zone 3要做自己的共識,中心鍊自己要共識,也要和zone 1 跟zone

3做共識。雖然zone 4沒有交易,但由于中心鍊要和 zone1 做共識,也被攔阻了。在做跨境交易時,很多事情統統被阻攔了。

為什麼一個分布式的技術、分布式的區塊鍊用中心化的思想來做?不論是宇宙或是polkadot,如果仔細看都是中心化的。

金絲猴模型

我提出一個模型——金絲猴模型,大圈圈是一條鍊,中間小圈圈是中間鍊,模型的差别是什麼?小鍊不能跟小鍊連接配接,大鍊需要連接配接小鍊。大鍊有自己的共識,小鍊有自己的共識,2個大鍊要交易,隻要2個大鍊和中間的小鍊要共識, 其他的鍊不需要參與共識。這是一個突破。

在此基礎上,任何機構可以加傳入連結網,可更改、可延伸,但鍊網架構不改變。如果有許多跨境交易,可以有多個小圈連接配接在一起,這樣比較像網際網路的架構,網際網路架構是随時進來,随時離開,這是自身的衍生和自身的發展。

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熊貓模型

熊貓模型是把每一條鍊(賬戶區塊鍊、交易區塊鍊),一切都可以進去,又都可以出來。這是我們給清算所設計的,每一個交易所都會有自己的鍊,一個清算所有一個所謂的“超級大賬本”,我們稱之為sll,所有的鍊、所有的交易所、所有的銀行可以經過這些交易區塊鍊進入sll。

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所有的賬戶都放在sll上,是條非常大的鍊,可以把全中國的所有賬戶都可以放在這條鍊上。這是我們資料庫的設計,一條大鍊可以有這麼大的資料庫。

這是我們提出的熊貓模型。熊貓模型是每一個機關自己有一個abc、tbc,假設今天多一個交易所,這邊又多一個交易所,這邊多一個銀行,那邊多一個銀行。它可以自由的衍生、演化,自主的行為通過網絡實作。

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據雷鋒網(公衆号:雷鋒網)了解,區塊鍊清算系統已做出來後運作了兩個月。

區塊鍊新趨勢

以前認為區塊鍊是單鍊架構,現在是多鍊架構,多鍊還不算,鍊上需要有一個架構模型。現在有一些比較好的模型有金絲猴模型、宇宙模型、熊貓模型,還有兩三種模型。

以前一個節點擁有一台伺服器,現在每一個節點可以有多個伺服器。

塊子鍊,以前隻有一個單鍊條,現在有多個子鍊。半年前,我們開始做多條子鍊,增加速度, hyperledger 也有子鍊架構。

以前資料庫用mysql和leveldb,以後用大資料版資料庫來做區塊鍊交易。

很多人說我的鍊交易到了幾百萬,他們說的交易是“區塊鍊交易”,不是“商業交易”。真正做商業系統時發現,一個簡單的商業可能要查很多次,經過多個賬戶,非常複雜。

現在開始不應該再談論區塊鍊交易的速度,應該談論商業交易速度, 這是使用者經曆的真實速度。corda系統可能無法達到一秒鐘一筆商業交易,并不是區塊鍊交易。

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商業模型

以前是數字貨币,現在是數字資産。以前融資是ico,現在ico進入資本市場和ipo并行。

從定位上看,以前是私人數字貨币,現在是數字法币、數字法庭、數字社會、數字政府、新一代的網絡、數字銀行、數字法币等,可見定位跟以前有大不同。

區塊鍊有新的分類,現在有區塊鍊和類似區塊鍊。

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區塊鍊又分為兩種,一是拜占庭将軍協定,二是非拜占庭将軍協定。非拜占庭将軍協定,是互相信任的,一個節點被攻破,整個鍊被攻破。因為它是互相信任,不查驗對方。

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hyperledger(v.0.6)采取的是拜占庭将軍協定,但1.0不是,它事實上是将拜占庭将軍協定用在後面,前面被攻破,後面跟着破。它前面用的沒有任何防備的atomic broadcast,一旦被攻破,後面跟着破。

類似區塊鍊:rscoin、bigchaindb、corda、vaultos,美國類似區塊鍊都不同。

本文作者:李曉利