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IC:区块链破局者-51CTO.COM

 1 year ago
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  嘉宾:梁强

  整理:千山

  区块链系统以其“可追溯”、“透明化”、“整维护”等特征闻名业界,各行业领域利用其特性,积极部署各项区块链系统。在元宇宙概念驱动的大势中,依托区块链技术在数字版权的生产、保护、交易,形成了庞大的经济体系。日前,在51CTO主办的MetaCon元宇宙技术大会上,MixLabs创始人梁强带来了主题演讲《IC-区块链破局者》,重点解读了IC的核心技术和生态优势,以及IC为何有望成为元宇宙新一代基础设施。

  现将相关演讲内容整理如下,希望对诸君有所启发。

  我们团队主要针对IC生态做研究和孵化相关事宜,以下将从基础信息、核心技术、路线图和生态优势四个方面介绍IC,以及它如何成为元宇宙的新一代基础设施。

一、IC简介

  IC是由Dfinity基金会支持构建的一款互联网计算机,具有高性能、去中心化、无限拓展等特性,主要用以承载未来Web3.0时代的去中心化应用,从而实现新一代互联网技术革命,所以有时候也叫它互联网计算机。

  在团队方面,IC最早起源于String labs孵化的一个项目。目前为止,团队成员主要包含当前区块链领域的顶尖科学家以及来自Google,Amazon,IBM等知名企业的工程师,团队阵容现有200多人。

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  2009年比特币诞生,作为区块链的首个应用,它把区块链技术带给了整个行业。比特币如今扮演的角色类似数字黄金,主要解决价值存储问题

  从2014年到2015年,以太坊诞生,它相当于把智能合约带给整个行业,令我们的资产具有可编程性。以太坊主要是做去中心化的资产发行和清结算平台,我们也称为区块链2.0时代。

  从2015年之后到现在,也出现了很多公链,这些公链基本上是和以太坊做一些同质化的事情。到去年为止,IC上线,进而带来了新的技术体验。IC是第一个把计算和存储结合起来的新一代基础设施,未来主打可以承载Web3.0时代的大规模的去中心化应用云平台

二、核心技术

2.1 Subnet(子网)

  IC由N个对等子网组成。子网主要分两种类型,一种是System子网,另一种是Application子网。整个网络现在差不多有二三十个子网,这些子网基于全球的数据中心构建。每个子网有13个以上节点,子网内部通过ICC协议进行局部共识(ICC相当于一个改进版的BFT协议,并且加上阈值签名,可以达到快速的共识)。

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  另外,子网里面有Catch up Packge,整个子网每隔200个区块进行一次打包,内部通过2f+1节点确认后,可以删除旧的状态。这个就相当于每隔约200个区块,整个子网进行一次备份。我们可以通过Packge来恢复数据、同步数据或者重组子网,以便处理一些不可逆的错误。

2.2 Network Nervous System(神经元系统)

  IC的治理系统叫神经元系统。NNS主要是部署在系统子网里的一系列特殊的Canister合约,负责对节点的加入的审批、IC子网的生成、ICP协议升级等。整个IC上面的协议升级通过NNS之后可以自动实行,所以这就要保证整个网络更加安全。普通用户可以通过质押ICP成为神经元参与NNS的投票,另外质押六个月以上才能获得系统的奖励。

2.3 Internet Computer Consensus(互联网计算机共识)

  ICC是IC子网内部共识系统,作为Dfinity的底层协议,能够支持互联网计算机拜占庭容错机制,通过阈值签名可以降低通信复杂度,使整个网络的共识效率大大提高。

  整个子网内部,Block Maker相当于一个区块的提案者,子网内部节点通过运行ChainKey提供的VRF提供随机性,随机选出不可预测的出块节点,节点根据自身优先级打包,把所有收到的交易进行广播。另有一个证明委员会,子网内其他节点收到区块后进行验证和输出,将输出整理为Merkle Tree后广播,子网内再通过阈值签名进行认证。

2.4 ChainKey

  ChainKey是IC的核心技术,它主要是有四点作用。

  其一,加速子网的共识。因为通过ChainKey提供的阈值签名,可以让整个子网的通信复杂度降到足够低,这样整个子网可以达到快速共识。

  其二,提供链上的随机性。ChainKey提供一个VRF的随机数功能,通过这个VRF可以让整个链天生会有随机性。

  其三,保证跨子网通信的验证。每个子网有一个自己的ChainKey,子网跟子网的通信通过ChainKey来进行验证,达到子网之间的通行。

  其四,跨链互操作性验证。通过ChainKey实现ECDSA版本之后,它可以验证比特币和以太坊的签名,进而可以让IC作为以太坊和比特币的扩展层,两边的消息可以互相在链上验证,这样可以达到IC与比特币、与以太坊进行双链之间的互操作性。

2.5 随机数灯塔

  去中心化的随机数灯塔(DRB,Decentralized Random Beacon)是IC网络的随机性来源,其通过让委员会成员共同运行VRF函数来对IC的随机性和安全性负责。

  VRF的底层主要是TBLS算法(即阈值签名版的BLS算法),其输出的随机性其实是不可预知的,也就是说在随机数生成之前,它无法被其他人获取,也没办法进行预测。就整个区块链来讲,区块链能解决整个网络的透明性,但它没办法解决公正性。只有链上的真正的随机数才能保证公正。现在其他网络大部分都通过一些链上链下的数据,通过各种方式在链上生成一个伪随机数。IC在很早期就考虑到这一点。

  随机数灯塔主要由委员会的所有客户端一起来运行,通过阈值接力机制,产生下一代委员会,并且赋予下一代委员会成员权重。

2.6 Canister+WASM

  整个IC在子网内部分布有多个Canister。Canister有点类似于以太坊里面的智能合约的容器,可以支持WASM合约。WASM合约目前主要支持Motoko、Rust等多种编程语言的开发,并且支持并发和在线升级。

  每个Canister都具有4G的运行时堆栈,并且另外有4到8G的持久性内存,这样可以作为数据存储。所以Canister+WASM组合之后,我们应用的前端展示层、业务逻辑端、数据端,可以完全部署在区块链上。

  现有的一些公链,很多时候把共识或者经济模型放到组链上面,但是它的数据和逻辑端基本都还在链下,因此安全无法保证。在IC上面,你可以用React写应用的前端,可以用Rust写你的业务逻辑端,可以用你的Stable内存来存储你的数据端。而且整个Canister可以横向扩容,这样就可以让IC支持更多更丰富的应用场景,并且它是完全去中心化的。

2.7 经济模型

  IC上面原生的带有两种代币,一种是Cycle,一种是ICP。

  Cycle价值与XDR进行锚定,XDR是综合一系列法币进行加权求和得到的稳定币。所以Cycle相当于是IC原生自带的稳定币,主要用于Canister的消耗,类似于以太坊或其他公链上的gas。未来,如果一些传统IT企业把它的IT系统搬到IC上,那它要对未来的成本消耗做出基础预期。如果说用一种非稳定的代币来结算的话,就会导致预算各方面不可预期。IC在很早就考虑到这点,所以用Cycle来作为整个网络的原生稳定币,用于网络资源的消耗的结算。

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  另外一种代币是ICP,它主要用于整个网络的治理。用户可以质押ICP,成为神经元,参与投票,并且超过六个月以上,投票可以获得ICP的新的奖励。此外,ICP可以通过网络上的汇率兑换为Cycle。作为稳定币,整个网络只要有应用在跑,Cycle就一直在消耗。这样的话,整个网络随着应用的逐步扩张,整个ICP实际上也在慢慢燃烧。如果未来整个ICP的网络应用足够多,其消耗大于增发,ICP有可能演变成一个通缩的模型。

  IC目前在官网上已经有不少的功能组,比如说最近的IA的支持,Canister智能合约的stable memory的扩容等。接下来将就三点作重点介绍。

  一.ECDSA版本的阈值签名。目前官方正在开发测试ECDSA曲线的阈值签名方案。这个方案上线之后,可以让IC支持ECDSA版本的签名和验证。众所周知,目前比特币和以太坊链上主要使用的是ECDSA版本的曲线,对IC来讲,一旦ECDSA版本的阈值签名上线,就可以打通比特币和以太坊生态的互操作性,让IC成为比特币和以太坊的计算层、存储扩展层,同时也可以赋能其他的支持ECDSA版本和脚本的公链。当然IC也可以支持其他曲线,不过目前大部分公链都主打共识,所以其存储、计算这块就并没有特别强。IC一旦和其他公链打通,可以让IC成为各大公链的计算和存储的扩展层,通过ChainKey保证直接互操作的安全性,这样IC相当于可以赋能现有的绝大部分的公链基础设施,作为他们的扩展层。

  二.SNS(Service Network System)。Dfinity团队正在开发SNS治理系统,主要是为IC上所有的DAPP实例设立新一代的DAO治理系统。SNS将提供Token ledger管理,DAO投票治理,Token竞拍拍卖功能等等,可以帮助很多开发者,尤其是传统Web 2.0时代过来的应用开发者,降低整个经济中心设计和治理方面的难度,提供更多的便捷性。

  三.Canister Stable Storage。受制于wasm32,Canister当前运行时堆栈内存为4G,开发团队对此进行了优化。每个Canister除了运行时的4G内存还可以加上4G的Stable内存,可以理解为硬盘内存(当前方案为8G Stable内存,但当前API只可获取4G Stable内存),并且Canister的Stable内存将随着Canister的后续升级,可以最大扩容到300G存储空间。如此一来,对整个Canister的大部分应用来讲,存储这块就有了很好的保障。同时官方也在考虑未来是不是要建一个单独的存储子网,进一步降低存储成本。

  目前从IC整体生态来看,已经有300多个项目基于IC来构建,主要包括传统的DeFi、IFT、游戏、社交,还有媒体等领域的应用场景。可以看到,相较其他公链,IC在生态的丰富性上有较好的提升。下面将针对不同角色来说明IC的生态优势。

4.1用户

  针对用户来说,IC的主要优势是低门槛、多场景、有数据自主权。

  低门槛:IC上的DID应用,一方面基于现在W3C新出的生物等级认证系统构建,对大部分用户来说,你不需要记住你的密码了,通过本地设备的生物智能信息验证之后,你就可以去登录,并且进行转账、NOS治理等各种操作。另一方面,它借助现在很多移动设备内置的安全芯片,可以将我们的密钥放到本地的硬件设备里面来存储,这样私钥其实是copy不出来的,保证了整个私钥的安全性。另外,反向Gas模型的设计对普通用户来说,让他使用IC上面的应用不需要任何gas,只要创建一个钱包功能就可以访问这个应用,这样也可以让用户进入门槛大大降低。

  多场景:在IC上面可以构建DeFi、NFT、GameFi、SocialFi。理论,上只要你能想到的场景,在IC上都能构建。当然目前来说,整个网络还处于起步阶段,基础设施还在不断完善,很多场景可以在IC上来跑MVP版本,进行不断地测试。如果想支持类似于传统互联网级别的百万、千万体量的用户运营的话,还需要整个网络不断地迭代升级。

  数据自主权:目前在很多公链上,治理共识是在网络上,但是大部分数据其实是在链下的,因为链上的存储成本很贵。但IC自带链上存储,这样的话,它可以把用户数据的归属权和控制权归于用户,让用户真正触达Web3级别的应用的数据自主权。举个例子,GameFi的大部分项目是把它的经济模型放到区块链上,但是它的数据还有游戏逻辑基本都还在线下的服务器,理论上这个分配其实是可以随时作弊的。但如果是基于IC来构建一个GameFi的项目,那你的游戏的前端、逻辑端、数据端都在链上,这样的话你的数据的真实性是可以得到保障的,而且数据的归属权可以由用户自己控制。

4.2 开发者

  针对开发者来讲,IC提供的主要优势在于全栈开发、丰富场景、高组合性。

  全栈开发:不管你是前端开发还是后端开发,你都可以在IC上构建自己的应用。它不像以太坊主打共识,所以你要熟悉智能合约,但你的大部分数据都依赖传统中心化的存储解决方案,而且运维成本很高。而IC却相当于提供了一站式的解决方案,开发者只要利用自己熟悉的语言,比如前端的React开发,后端的Motoko或者Rust智能开发,开发你的逻辑端,让你的存储端直接存储在Canister上面。对开发者来说,相当于构建了一个应用,直接部署到IC上面,然后就不需要再去考虑运维、安全等其他各方面的事情了。

  丰富场景:因为IC自带计算和存储,可以横向扩展,而且自带链上的随机数。所以在IC上,开发者可以构建所有他想构建的应用,比如构建一个元宇宙的应用,那你的整个逻辑数据都可以在IC上来构建,并且Canister提供的技术扩展性是远远大于其他网络的。

  高组合性:在IC生态上,Canister的设计让其整个应用可以横向扩容,并且Canister和Canister之间可以互相进行异步通信。如此一来,我构建了一个应用,不只是一个封闭的应用,我可以把我的应用的一些数据开放给其他的应用,这样就可以实现更加开放的应用的生态网络。应用跟应用之间可以互相调用,这样会打破传统Web2封闭式应用的状态。随着整个IC不断地发展,未来在IC生态上的不同应用的可组合性大大加强。

4.3 项目方

  针对项目方来讲,整个IC也有三点优势:低成本、高安全、高扩张。

  低成本:对项目方来讲,部署项目在IC上,你只需要考虑Canister租用的成本,并且这是实时计算的,你可以提前存储一些Cycle在Canister当中,这样你的Canister用多少扣多少,运维成本大大降低。

  高安全:所有应用托管在Canister上面,整个Canister是用整个网络共识来保障安全的去中心化,对应用来讲,它的安全成本会大大降低。

  高扩展性:整个应用之间,通过Canister的设计,可以达到应用的可组合性。这样的话,未来应用跟应用之间其实是可以直接交互的,这样就有利于降低很多应用的成本。

  整个IC的技术栈可以分为三层,包括Web3、区块链、元宇宙。

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  区块链相当于在底层提供信任的基石,它的共识保证整个网络的公开、透明、公平;往上一层,Web3带来若干新的技术栈,通过这些技术栈让整个应用颗粒度更低、可组合性更高,并且保障用户数据的自主权;两者合力支撑未来构建新一代Metaverse场景。

  针对这三个层面,IC分别提供了什么?

  在区块链层面,IC提供了最底层的ICP共识协议,另外提供DRB的链上随机数,从而保证整个底层共识的公开、公正、公平。

  在Web3技术栈层面,IC提供了Canister,让整个网络可以横向扩容,并且可以并行计算。另外提供了Stable Storage链上存储,将整个网络的计算和存储有效地结合在一起,同时也保证了整个网络的高扩展性。

  在Metaverse层,IC上提供了Canister+WASM的超级组合,可以让我们很方便地创建各种应用场景,并且应用之间的可组合性很高。另外也提供了反向gas模型,让用户进入门槛达到最低,不需要再进行购买代币等操作,可以直接进入元宇宙空间体验。

  由此可见,整个IC可以成为新一代的元宇宙基础设施,这也是为什么很多人看好IC的一个原因。最后附上主要的社区贡献,以供参考。

  Motoko中文文档:https://mixlabs.gitbook.io/dfinitytutorials/yi-kuai-su-ru-men

  IC Token 标准:Fungible Token : https://github.com/rocklabs-io/ic-token

  Non-Fungible Token: https://github.com/rocklabs-io/ic-nft

  更多内容请关注MetaCon元宇宙技术大会官网 https://metacon.51cto.com/


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