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AI幹貨分享:基于群簽名的新一代區塊鍊技術

一、去中心化技術和區塊鍊技術的前世今生

郭曉峰:區塊鍊(BlockChain)其實并沒有那麼神秘,它本質上是一個提供去中心化的(Decentralized)次序的技術。在對它進行深入讨論錢,我們首先要從去中心化技術和區塊鍊技術的發展談起。

去中心化是相對于分布式(Distributed)而言的,主要有兩種代表性的技術,P2P和區塊鍊技術。

P2P(peer-to-peer,對等網絡)是一種unordered decentralized technology,是在對等者(Peer)之間配置設定任務和工作負載的分布式應用架構。其中比較有代表性的案例為早期的Gnutella,BitTorrent等。最近比較火的IPFS也屬于這個範疇。這種技術的特點是不提供事件次序,是以沒法支援交易處理。世紀初的時候P2P的技術風靡全球,但是最終沒有形成巨大的business,也跟這個很有關系。

區塊鍊技術則是ordered decentralized technology,可以用于處理交易的場景,例如電子貨币和去中心化的資料庫等。其中我們所熟知的解法有BitCoin比特币,Ethereum等等。我們即将深入讨論的則是基于VRF(僞随機數生成算法)的新一代區塊鍊技術。

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網際網路時代之後,我們很有可能迎來一個新的區塊鍊時代,也就是現有的C/S架構很可能由未來的對等架構替代。在這個體系中,大資料能力依然為對等節點的性能提供保障;人工智能能力可以賦予對資料進行了解,并創造更大價值的可能;而區塊鍊技術,通過透明公開和隐私保護的能力,将成為彙聚資料的不二平台。

當然,千裡之行,始于足下,要做到我們期待的這些,區塊鍊技術依然需要有不少改進,主要需要有下面三步:

首先是區塊鍊基礎技術的進一步發明,畢竟我們需要一個牢固的基礎設施來建構我們未來的高樓大廈。

其次是去中心化交易的完整實作。

最終,我們期待在這種交易模式的基礎上,可以提供給使用者真實的服務。畢竟,技術隻是改變世界的工具,最終創造價值的,依然是對人們有幫助的服務。

當然,具體的情況仍有待現實來論證。并且,我們需要強調的是,區塊鍊主要是提供信任的一個平台,高效智能服務,依然有賴于現在大資料人工智能技術的進一步發展。

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二、區塊鍊技術的現狀

比特币(BitCoin)是第一個使用PoW技術的讓大衆可接受的解法,也是目前最廣泛被應用的。它的特點是簡單,且不輕易改變其原則(principle)。但是PoW技術并不是足夠好,它的缺點主要有消耗過多的資源,效率較低,并且公平性有待考證。

以太坊(Ethereum)使用了新的哈希函數(Hash Function),用于量子攻擊的防護。此外,它提供了EVM(智能合約虛拟機),在建立經濟環境的角度來說是一個巨大的突破,屬于比較偏工程的一種突破。

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下面我們看看比特币是怎麼漲起來的。

最根本的原因是量化寬松政策(QE)。現實社群反推了技術社會的發展。

這個圖表來源是美聯儲網站的公開資料,MBST和TREAST兩個參數反映了美國當年的貨币發行情況和趨勢。在灰色标出的部分,可以比較明顯地看出貨币發行的增長與比特币價值增長之間的關系,以及量化寬松政策在比特币價值增長上起作用的點。

目前比特币發揮的作用主要是避險,并沒有發揮最重要的作用,就是提供服務。

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區塊鍊技術面臨的挑戰主要是其表現和生态,生态可能是更重要的。現狀而言,90%的比特币掌握在不足10%的人手中,這與它的發行方式相關。但是為了形成更加健康的生态,比特币需要吸引更多的使用者,是以,就需要提供給使用者更多的服務。

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三、VRF技術要點

以往的PoW及相關技術,一直在尋求解決如何不确定地找到下一個塊的問題,但是從算例的角度可能無法解決這個問題,因為本質上算例是集中的。此時,數學家提出用VRF即僞随機數生成的方法來解決這個問題。

目前的技術方案主要有三個,Algorand、DFINITY和Thunder Token。這邊我們将目光集中于DFINITY,其技術相對成熟,邏輯整潔,易于移植,但是底層細節因為涉及密碼學的理論,一般難于了解。

DFINITY技術的要點主要有以下幾點:

Random Beacon(随機燈塔)

随機燈塔的方法用于回答塊的下一個産生地(node)在哪裡。

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Group Notary(群簽名)

在随機燈塔确定了塊的産生地(node)之後,群簽名的方式用于回答由哪些人确認由其出塊。

Group notary的算法大緻如下圖。至少需要T+1個人進行簽名,資訊才有效。

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Identity

Identity用于确認網絡裡的成員。Identity的進入和Group的進入機制相似,需要至少2個epoch才可以開始一個新的ID。

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Block Chain(區塊鍊)

在解決了上述技術要點後,最終可形成DFINITY的區塊鍊。

需要注意的點主要有三個系統參數和初始化過程,如下圖。對系統參數中的threshold signature,系統需要依據防禦拜占庭攻擊的需求來設定這兩個闡述T和N。

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在DFINITY的技術概覽之後,我想談一下對這個技術的問題及優勢的一些看法。

以下是對比特币、以太坊和DFINITY三種技術的表現對比。

可以看出,DFINITY相對于前兩種技術效率更高,且DApp(分布式應用)支援是可移植的。同時,它仍然在群的形成、鍊的BlockTime以及Threshold Signature參數上存在可以改進的問題。我們基于DFINITY制作了DFINITY DEMO可以讓大家比較直覺地看到它的表現。

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總的來說,DFINITY相對于PoW技術而言,減少了資源浪費,提高了塊的生成效率,但它仍然有一些問題亟待解決,值得大家深入研究。但是技術的産生應當以現實的意義為導向,我們的技術應該以為人類提供更便捷的服務為目标。

原文釋出時間為:2018-07-22

本文作者:郭曉峰

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