AI干貨分享：基于群簽名的新一代區(qū)塊鏈技術(shù)

一、去中心化技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)的前世今生

郭曉峰：區(qū)塊鏈(BlockChain)其實(shí)并沒(méi)有那么神秘，它本質(zhì)上是一個(gè)提供去中心化的(Decentralized)次序的技術(shù)。在對(duì)它進(jìn)行深入討論錢(qián)，我們首先要從去中心化技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展談起。去中心化是相對(duì)于分布式(Distributed)而言的，主要有兩種代表性的技術(shù)，P2P和區(qū)塊鏈技術(shù)。

P2P(peer-to-peer，對(duì)等網(wǎng)絡(luò))是一種unordered decentralized technology，是在對(duì)等者(Peer)之間分配任務(wù)和工作負(fù)載的分布式應(yīng)用架構(gòu)。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(gè)范疇。這種技術(shù)的特點(diǎn)是不提供事件次序，因此沒(méi)法支持交易處理。世紀(jì)初的時(shí)候P2P的技術(shù)風(fēng)靡全球，但是最終沒(méi)有形成巨大的business，也跟這個(gè)很有關(guān)系。

區(qū)塊鏈技術(shù)則是ordered decentralized technology，可以用于處理交易的場(chǎng)景，例如電子貨幣和去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)等。其中我們所熟知的解法有BitCoin比特幣，Ethereum等等。我們即將深入討論的則是基于VRF(偽隨機(jī)數(shù)生成算法)的新一代區(qū)塊鏈技術(shù)。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代之后，我們很有可能迎來(lái)一個(gè)新的區(qū)塊鏈時(shí)代，也就是現(xiàn)有的C/S架構(gòu)很可能由未來(lái)的對(duì)等架構(gòu)替代。在這個(gè)體系中，大數(shù)據(jù)能力依然為對(duì)等節(jié)點(diǎn)的性能提供保障;人工智能能力可以賦予對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行理解，并創(chuàng)造更大價(jià)值的可能;而區(qū)塊鏈技術(shù)，通過(guò)透明公開(kāi)和隱私保護(hù)的能力，將成為匯聚數(shù)據(jù)的不二平臺(tái)。

當(dāng)然，千里之行，始于足下，要做到我們期待的這些，區(qū)塊鏈技術(shù)依然需要有不少改進(jìn)，主要需要有下面三步：

首先是區(qū)塊鏈基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)明，畢竟我們需要一個(gè)牢固的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)構(gòu)建我們未來(lái)的高樓大廈。

其次是去中心化交易的完整實(shí)現(xiàn)。

最終，我們期待在這種交易模式的基礎(chǔ)上，可以提供給用戶真實(shí)的服務(wù)。畢竟，技術(shù)只是改變世界的工具，最終創(chuàng)造價(jià)值的，依然是對(duì)人們有幫助的服務(wù)。

當(dāng)然，具體的情況仍有待現(xiàn)實(shí)來(lái)論證。并且，我們需要強(qiáng)調(diào)的是，區(qū)塊鏈主要是提供信任的一個(gè)平臺(tái)，高效智能服務(wù)，依然有賴于現(xiàn)在大數(shù)據(jù)人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)的現(xiàn)狀

比特幣(BitCoin)是第一個(gè)使用PoW技術(shù)的讓大眾可接受的解法，也是目前最廣泛被應(yīng)用的。它的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，且不輕易改變其原則(principle)。但是PoW技術(shù)并不是足夠好，它的缺點(diǎn)主要有消耗過(guò)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(shù)(Hash Function)，用于量子攻擊的防護(hù)。此外，它提供了EVM(智能合約虛擬機(jī))，在建立經(jīng)濟(jì)環(huán)境的角度來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的突破，屬于比較偏工程的一種突破。

下面我們看看比特幣是怎么漲起來(lái)的。

最根本的原因是量化寬松政策(QE)。現(xiàn)實(shí)社區(qū)反推了技術(shù)社會(huì)的發(fā)展。

這個(gè)圖表來(lái)源是美聯(lián)儲(chǔ)網(wǎng)站的公開(kāi)數(shù)據(jù)，MBST和TREAST兩個(gè)參數(shù)反映了美國(guó)當(dāng)年的貨幣發(fā)行情況和趨勢(shì)。在灰色標(biāo)出的部分，可以比較明顯地看出貨幣發(fā)行的增長(zhǎng)與比特幣價(jià)值增長(zhǎng)之間的關(guān)系，以及量化寬松政策在比特幣價(jià)值增長(zhǎng)上起作用的點(diǎn)。

目前比特幣發(fā)揮的作用主要是避險(xiǎn)，并沒(méi)有發(fā)揮最重要的作用，就是提供服務(wù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)主要是其表現(xiàn)和生態(tài)，生態(tài)可能是更重要的。現(xiàn)狀而言，90%的比特幣掌握在不足10%的人手中，這與它的發(fā)行方式相關(guān)。但是為了形成更加健康的生態(tài)，比特幣需要吸引更多的用戶，因此，就需要提供給用戶更多的服務(wù)。

三、VRF技術(shù)要點(diǎn)

以往的PoW及相關(guān)技術(shù)，一直在尋求解決如何不確定地找到下一個(gè)塊的問(wèn)題，但是從算例的角度可能無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楸举|(zhì)上算例是集中的。此時(shí)，數(shù)學(xué)家提出用VRF即偽隨機(jī)數(shù)生成的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

目前的技術(shù)方案主要有三個(gè)，Algorand、DFINITY和Thunder Token。這邊我們將目光集中于DFINITY，其技術(shù)相對(duì)成熟，邏輯整潔，易于移植，但是底層細(xì)節(jié)因?yàn)樯婕懊艽a學(xué)的理論，一般難于理解。

DFINITY技術(shù)的要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

Random Beacon(隨機(jī)燈塔)

隨機(jī)燈塔的方法用于回答塊的下一個(gè)產(chǎn)生地(node)在哪里。

Group Notary(群簽名)

在隨機(jī)燈塔確定了塊的產(chǎn)生地(node)之后，群簽名的方式用于回答由哪些人確認(rèn)由其出塊。

Group notary的算法大致如下圖。至少需要T+1個(gè)人進(jìn)行簽名，信息才有效。

Identity

Identity用于確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)里的成員。Identity的進(jìn)入和Group的進(jìn)入機(jī)制相似，需要至少2個(gè)epoch才可以開(kāi)始一個(gè)新的ID。

Block Chain(區(qū)塊鏈)

在解決了上述技術(shù)要點(diǎn)后，最終可形成DFINITY的區(qū)塊鏈。

需要注意的點(diǎn)主要有三個(gè)系統(tǒng)參數(shù)和初始化過(guò)程，如下圖。對(duì)系統(tǒng)參數(shù)中的threshold signature，系統(tǒng)需要依據(jù)防御拜占庭攻擊的需求來(lái)設(shè)定這兩個(gè)闡述T和N。

在DFINITY的技術(shù)概覽之后，我想談一下對(duì)這個(gè)技術(shù)的問(wèn)題及優(yōu)勢(shì)的一些看法。

以下是對(duì)比特幣、以太坊和DFINITY三種技術(shù)的表現(xiàn)對(duì)比。

可以看出，DFINITY相對(duì)于前兩種技術(shù)效率更高，且DApp(分布式應(yīng)用)支持是可移植的。同時(shí)，它仍然在群的形成、鏈的BlockTime以及Threshold Signature參數(shù)上存在可以改進(jìn)的問(wèn)題。我們基于DFINITY制作了DFINITY DEMO可以讓大家比較直觀地看到它的表現(xiàn)。

總的來(lái)說(shuō)，DFINITY相對(duì)于PoW技術(shù)而言，減少了資源浪費(fèi)，提高了塊的生成效率，但它仍然有一些問(wèn)題亟待解決，值得大家深入研究。但是技術(shù)的產(chǎn)生應(yīng)當(dāng)以現(xiàn)實(shí)的意義為導(dǎo)向，我們的技術(shù)應(yīng)該以為人類(lèi)提供更便捷的服務(wù)為目標(biāo)。