胖协议概念四年后,学院派公链兴起

 2020-08-26 18:31:27 金色财经 金色财经

有高校背景、有密码学领域研究背景的公链被称为「学院派公链」

区块链自比特币诞生以来已有十年之久的历史,而区块链的底层密码学却有着千年的历史。

经典密码学源自数千年前,主要使用笔和纸,或者简单的机械辅助工具来加密。到了 20 世纪早期,随着一些复杂机械和电动机械的发明,更复杂和有效的加密方法随之诞生,例如以恩尼格玛密码机为代表的回转轮加密法;随后的电子元件和计算机更是使其变得进一步复杂和精密,此时出现的绝大多数加密方法已经完全摆脱了传统的纸笔运用了。

密码学的发展也伴随着密码分析学的发展,通过对编码和加密方法的破译。对被加密的通信进行频率分析。在 20 世纪 70 年代之前,密码学的大部分都是政府的安全范畴。但两件事的发生将密码学带入了公众领域:公开的标准加密系统(数据加密标准)的诞生,和公钥加密的发明。

克劳德·香农于 1945 年发表了一篇「密码学的数学理论」的学术文章,被认为开启了现代密码学的大门。与经典密码学相比,现代密码学不只关注信息保密问题,还同时涉及信息完整性验证(消息验证码)、信息发布的不可抵赖性(数字签名)、以及在分布式计算中产生的来源于内部和外部的攻击的所有信息安全问题。

一言以概之,现代密码学是互联网安全的基石,同时也是区块链行业的基石。

学院派公链兴起

现代密码学是区块链行业的基石,而现代密码学的发展又多来自顶级高校的推动。顶级高校自然不会错过这场盛宴。斯坦福大学邀请 Coinbase 首席技术官 Balaji Srinivasan 作为讲师进行授课。耶鲁大学捐赠基金直接以 4 亿美元全额出资加密资产基金 Paradigm 一期,并且投资 a16z 旗下专注于加密领域的  a16z crypto。哈佛大学捐赠基金甚至直接参与了 STO(证券代币发行)。

顶级高校既有进行区块链理论研究,也有参与市场投资的,但却很少见到进行公链研发。直到近期,业内一部分有高校背景、有密码学领域研究的教授学者们开始进行公链的研发和宣传,他们被称之为「学院派公链」。其中又以 DeFi 基础设施 Sperax、被 V 神看好的项目雪崩协议(Avalanche)、隐私计算平台 Oasis 作为「学院派公链」的主要代表。

2016 年 8 月,Multicoin、Polychain、Placeholder 等多个顶级风投母基金 USV(联合广场风投)的 Joel Monegro 发表了名为「胖协议」的文章。该篇文章引起了行业内外热烈的讨论,其中引申出区块链行业的价值更多在于协议层,而非应用层。

 

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胖协议(2016)

 

受到「胖协议」的影响,Sperax 邀请世界顶级密码学专家,BDLS 共识发明者王永革教授(美国)作为技术顾问指导团队在 BDLS 理论上搭建共识协议层。同时,Polychain 前合伙人,曾发掘出 Polkdot 等系列明星项目的 Ryan Zurrer 也将作为治理委员会成员加入。

王永革教授曾在德国海德堡大学深造并获得数学博士学位,其提出的后量子加密算法 RLCE 已入选美国国家标准技术研究院 NIST 的后量子标准候选名单。并且,王永革还参与 IETF、W3C XML 协议 、IEEE 1363 协议和 SAN 互联网安全协议的制定工作。在王永革教授指导下,Sperax 在真随机证明(PoTR)、抗量子攻击、隐私保护等方面的技术水平迈上了新台阶。因此,Sperax 在 2019 年便获得了来自欧洲最大区块链基金 Outlier Ventures、FBG 等的 600 万美元种子轮融资。

美国康奈尔大学计算机科学教授 Emin Gün Sirer 是加密行业知名意见领袖,其在 2002 年便发布了全球第一个采用 PoW 的电子货币系统 Karma。Gün 是区块链联盟 IC3 的董事。他和他的学生尹茂帆(Ted Yin)共同创立了雪崩协议。尹茂帆担任雪崩协议首席协议架构师和联合创始人。

比起学术成就,雪崩协议更加亮眼的成绩是仅仅只用了 4.5 个小时便募资 4200 万美元。当然,在公募之前,雪崩协议已经获得了来自 a16z、Initialized Capital、Polychain Capital、银河数码、比特大陆、Initialized Capital 等机构的 1800 万融资。

加州大学伯克利分校的代表人物则是宋晓冬教授。宋晓冬,麦克阿瑟天才奖 MacArthur Fellow 获得者,指导学生完成的论文「污点分析法 Dynamic Taint Analysis」是计算机安全领域被引用数量最高的论文并且引领了计算机安全领域商用趋势的发展。同时,宋晓冬还是 IC3 的发起人之一。

虽然,王永革、Emin Gün Sirer、宋晓冬三位教授都被认为是学院派公链的代表人物,但是三者在研究上的方向却略有不同。Sperax 和雪崩协议都试图跨过共识 2.0,成为共识 3.0 的标杆。

Sperax 和雪崩协议的共识 3.0

雪崩协议的首席协议架构师尹茂帆曾在直播时表示,雪崩协议将要成为共识 3.0,在这一点上,Sperax 和雪崩协议走了一条相似而又不同的道路。

共识 1.0、2.0、3.0 的本质是通过三种本质上不同的方式来实现共识。共识 1.0 是众所周知的 PoW,其优缺点都很明显:去中心化、网络更安全但是网络性能低、算力过于集中化;共识 2.0 通常指实用拜占庭容错共识(PBFT)。

拜占庭将军问题是指在不可靠信道上试图通过消息传递方式达到一致性是不可能的。为解决该问题,Miguel Castro 和 Barbara Liskov 在 1999 年提出了 PBFT,并解决了原始拜占庭容错算法效率不高的问题。PBFT 优势很明显:网络规模小时网络处理速度快,永远安全而非概率安全、有大量的科研资料。

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PBFT 算法流程

但是实用拜占庭容错共识也存在很明显的缺点,通信复杂度过高 O(n^2),可扩展性低难以扩容、网络不稳定时延迟过高、随着网络规模扩大(节点增加)网络性能下降严重。

 

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节点增多之后 PBFT 通信数量

 

为此,尹茂帆推出了「HotStuff」算法用于解决网络性能问题。

Facebook 在 Libra 白皮书和相关技术文档中表示,Libra 采用的是「LibraBFT」共识算法,而 LibraBFT 是 HotStuff 的变种。

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HotStuff 流程

 

在尹茂帆看来,HotStuff 只能算是共识 2.0 的升级版,还称不上共识 3.0,真正的共识 3.0 是雪崩协议。雪崩协议是受传染病模型(epidemic model)启发,并结合了非拜占庭共识算法和中本聪共识算法的特征。

Sperax 团队在 C.Dwork、N.Lynch 和 L.Stockmeyer 开发的 DLS 协议基础上推出了自主研发的共识 3.0「BDLS」。BDLS 极大地提升了网络安全性和通讯效率。最重要的是,BDLS 第一次真正解决了部分异步网络 (partially asynchronous network) 下区块链协议可能陷入锁死状态的安全性问题,可以说是目前性能(安全性+效率)最佳的区块链拜占庭容错协议。

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PBFT 演变历史

BDLS 通过降低回合复杂度和降低通信复杂度达成了共识:

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BDLS 和基于 PBFT 协议通信复杂度比较(律动注:通信复杂度越低越好)

与此同时,含有 BDLS 设计理念及思路的论文《Sperax: An Approach To Defeat Long Range Attacks In Blockchains》被计算机科学领域顶级国际学术会议 IEEE INFOCOM EdgeBlock 分会录用,Sperax 研究员余舟也受邀参加 2020 IEEE INFOCOM 做主题报告。

有加密行业的研究人员表示,Sperax 的 BDLS 和雪崩协议在某种程度上都接近共识 3.0,剩下的还需要时间去验证。

「胖协议」错了?

面对当下 DeFi 的热潮,很多投资者开始质疑「胖协议」是否错了,学院派公链正在做无用功,协议和技术只是辅助。

胖协议的观点是对的,密码学是区块链行业的基石,协议层、基础设施依旧是区块链价值最大的领域。DeFi 项目 Compound、Balancer、Synthetix 和 Anchor 都是很有趣的尝试,但是以太坊网络明显依旧无法满足这些有趣的应用。也许,DeFi 应用可以无障碍的接入到 Sperax 的网络中来,因为 Sperax 在保证安全的同时可以达到高性能,同时还兼容以太坊的虚拟机。

Sperax 明星研究员 Joe Yu 对律动 BlockBeats 表示,人类发明科学技术,最终是为了给人类服务,所以,不仅要关注底层的技术,还要关注技术的应用、技术的落地。但是,需要意识到的是如果只讲应用和落地,而忽视了实现应用落地的协议层、基础设施,那区块链就变成了空中楼阁。因此在关注基础设施的同时,还需要将技术用最简单的话语对用户进行科普。

来源:金色财经

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