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北航蔡维德:区块链的新计算基础设施 | CCF-GAIR 2017

作者:李晓利
2017/07/13 12:02

2017年7月7日至9日,全球人工智能与机器人峰会CCF-GAIR大会在深圳成功举办。本次由CCF中国计算机学会主办、雷锋网与香港中文大学(深圳)承办。来自全球30多位顶级院士、近300家AI明星AI企业,齐聚智能科技产业盛会。

近几年,区块链非常热门,其分布式、开放性、不可篡改等特点,能够解决目前金融行业,甚至互联网行业的多种问题。在本次大会上,北京航空航天大学数字社会与区块链实验室主任、天德科技首席科学家蔡维德教授以“区块链:新计算基础设施”为主题,进行了演讲,同时他也是美国亚利桑那州计算机与科学工程的教授、国家“”特聘教授以及软件工程领域的知名学者。

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以下为蔡维德演讲速记全文整理,雷锋网在不改变原意的基础上做了精编:

区块链的影响将越来越大 比想象的大

经过最近三个月的发展,区块链的定位大大扩展了,大大提升了区块链的重要性。

到底什么是区块链?我定义的区块链是块子链+多节点+拜占庭将军。有人加P2P网络,但我从来不加P2P,因为P2P网络有监管问题。

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区块链定位有三种说法:

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英国国家战略

2016年1月,英国政府将它提升为国家战略,这是英国政府所说的。为此,去年我拜访了英国首席科学家。2016年9月,我去英国央行,跟他们深入交流了两个小时,英国发现新经济高速成长,而传统经济活动不成长甚至往下走,英国央行Victoria Cleland说这是英国央行在320年来第一次重大货币改革,由央行直接进入商业机构和个人,这是巨大的变化。虽然英国现在在技术上还做不到,但他们的构想非常大。

2016年9月当时全世界有7个央行经济学家、科学家,讨论非常激烈,他们认为这是许多年来的经济大改革。我在中国时,许多计算机学者还说这是许多年前就已经有的东西,但在英国有着非常激烈的讨论,肯定是经济的大改革。

英国新经济理论出来了,如果采用新的数字法币,英国经济会有重大进步。

英国央行用数据来说明这件事。黄色部分是新经济活动,每年以60-80%速度上涨。下面是旧经济活动,趴在地下。

从英国回来后,有人问我为什么英国要发行数字法币,答案就是“他们是被逼的”,英国央行已经对英国经济失控了,大部分英国经济活动不经过英国央行,这对英国是非常大的挑战。

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数字法币

这是政府和银行对私人数字货币的反击。前几天IMF出台数字货币,题目是“他们的数字货币要打击私人数字货币”,这是两大阵营。一个是私人数字货币,一个是政府数字法币。

数字法庭、数字社会、数字政府的影响比数字货币大得多。 这些会影响每一个人的生活。但这些还没比第四个更大——链网。

链网可能成为国家战略

2015年有人跟我说区块链会是第2代互联网,我不认为区块链能有这样的趋势和发展。但是2017年出现了很多事情,链网可能会变成许多国家的战略,成为第2代互联网。从这些事情看起来, 区块链将是网络重构的重大事件。

2017年5月,贵阳重新定义大数据,提出十个大数据关键词。

贵阳有三大大数据方向:

我们以前认为区块链是数字货币,一群人在搞或者有点前沿的科学家做区块链研究。现在定位它为以后在互联网上管理秩序的机制,下一代互联网要有区块链,而且到处都是区块链,这是全新的定位。

区块链不再是一件前沿的事情,而是把它定位为下一代互联网的基础,国家主权的维护者!

今日的“自媒体”可能是明日“自金融”的预表

自金融在2017年正式起来了,而且在最近三个月起来了。自金融是爆发的!

一直有人找我要不要ICO?以及我对ICO有什么看法。(Initial Coin Offerings 简称“ICO”,是投资数字货币的一种方式),我打电话问ICO公司,他说很多人在申请ICO。

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ICO的钱超过IPO的钱,代表资本市场有巨大的改变,这不是英国央行、美联储做的,而是民间组织自己做的事情。

什么是自金融?就是共享经济,大家把自己的东西拿出来分享,以后每个人都可以有和银行一样质量的软件,今天你到人民银行、招商银行、工商银行,他们用的软件,我们没有,他们有的数据,我们没有,这种事情可能会被打破。

有了区块链和数据分享,大家可以有像银行这么好的软件,有了好的软件,每个人都可以开金融公司。

可以从今天的“自媒体”来看。以前媒体由几家机构控制,现在每个人在家里放一个Apple,就可以开一家媒体公司。现在已经有大量的自媒体公司出现。

以后可能每个人有一个PC,在云上租银行软件,自己就可以开金融公司(自金融公司)。其中一个自金融就是融资。

ICO在2017年正式打破传统的资本市场。今年ICO资产超过IPO资产,流通性更强,这件事太火爆了。过去三个礼拜,许多人打电话来说怎么做ICO,有没有ICO软件,ICO的规格是什么,大家都在激烈讨论。

一直有人问我对ICO的看法,我对ICO的看法是“ICO是一种机制,这种机制现在并不完整,但它有非常吸引人的地方,一是流通性非常强,但现在没有好的监管,如果有好的监管,这将是资本市场的革命”,这件事已经发生了,而且这件事是全球性的,并不是只限制在深圳或者上海,而是全球性的活动。这件事变成了巨大的发展。

加拿大央行拒绝使用区块链

刚刚谈的是高大上的事情,现在谈谈实际的事情。过去一年加拿大央行做了一些区块链实验。

加拿大央行是世界上非常重要的央行。为什么它重要,并不是因为它大,相比其他央行加拿大央行非常小,人口比广东省少。加拿大地多人少,为什么它重要?因为它胆子特别大,其他央行不敢做的时候加拿大央行却敢进行。

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一年多前,加拿大央行联络R3 CEV等公司做区块链(Jasper)实验,除了央行,还跟Payments Canada(支付公司)和七家商业银行做了一年的实验,这个实验在2017年2月、5月、6月出了报告,在中国却只有很少人讨论。

一个国家央行所出的区块链报告却很少人讨论,可能因为这是一个负面的报告。他们用以太坊处理央行发行的数字收据,用R3 CEV的Corda构建DLT。R3 CEV在2015至2016年独领风骚,很多公司希望加入R3 联盟,认为R3 CEV是中国区块链领域的榜样。

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但是在2017年 R3 CEV像漏斗似的直线往下走,真正让R3 CEV跌下来的是加拿大央行的报告。这份报告不是民间出的,而是加拿大央行出的。得出的结论“用区块链给大规模支付系统构带来更高运营成本与风险”,宣布不考虑区块链,这是非常负面的报道。

加拿大央行用了两个技术,一是以太坊,二是R3 CEV的Corda,以太坊不能撤销、可扩展性差、不能保护隐私权,所以他们觉得这没法做。

做了Corda,隐私保护性不错,但性能差,加拿大银行同业支付系统32000笔交易,平均一秒不到一笔交易。比特币最新数据平均一秒可以有三笔交易,比特币比以前进步了。一个国家央行重要的系统,一秒钟能做一笔交易就可以通过,但Corda竟然无法达到!可以说是非常惨烈。

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Corda容错性差,区块链本身就有容错性, 但是Corda不是区块链,容错性差。

后来加拿大央行宣布以太坊和Corda都不及格。

这是Corda问题还是区块链的问题?我认为这是Corda本身的问题。悉尼大学在2017年才宣布区块链一秒钟能完成40万笔交易。

Corda本身不是区块链,而是类似区块链,仔细看Corda会发现,它不像区块链,它比较像RSCoin(英国央行数字法币)。英国央行数字法币学比特币,Corda模仿RSCoin发展。Corda的失败使得以后大家会用非常仔细的眼光来看类似区块链。并不能说我像区块链,我就能被银行用。

Corda的失败,代表国外的“神”或者国外所谓的专家可能不太灵。

 HyperLedger(超级账本)

很多中国公司认为如果要用区块链,就要用HyperLedger。有银行做POC的时候,直接选择HyperLedger。

HyperLedger1.0是块子链+多节点+数据库一致性。HyperLedger v1.0的假设是这是一个互相信任的系统,我跟你是互相信任的。

“Not trusting anyone in this environment is irrelevant”(出于2016年HyperLedger 工程师的话),在这个系统中大家是可以互相相信的,这样的设计是否适合在中国使用?

今天我们为什么要用区块链?因为我们要监管,防止对方作弊,如果我们今天用trusting anyone的区块链,别人作弊,我们就倒霉, 因为我们相信别人。

HyperLedger 1.0有问题,它用了一个机制——atomic broadcast,这是一个共识机制,但只能跑在信任的系统里面。一旦有人作弊,系统就有问题。 所以HyperLedger 1.0只能用在一个互相完全信任的系统里面, 不能用在需要监管的系统里面, 例如银行、交易所、 金融机构系统。

DTCC不能完成的区块链结算天德科技完成了

2017年4月24日,DTCC(Depository Trust & Clearing Corporation,DTCC,美国存管信托和结算公司)宣布区块链不适用于“净额结算”。在同一篇文章里面说区块链技术要等5至10年才能做到,DTCC的合作伙伴是IBM和R3。

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如何做区块链“净额结算”?

天德科技从去年11月开始做这个项目,这是可以解决的,并不是不能解决。

解决方案是我们把所有数据放在一个区块链上,这么大笔数据放在上面,我们需要大数据版的区块链。我们可以做大数据版的区块链,把大数据放在区块链里,区块链不再是小型的数据库,可以是大数据版的区块链,可以做高速大数据分析、多方交易、链上实施、分账结算。

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我们的消息是在3月24日宣布的, 比DTCC做不出的消息足足早了一个月。我们做出来了,DTCC在将近一个月后宣布他们做不出来,他们无法做链上实时分账结算,我们已经做出来了。

在此架构上,我们采取了多服务器、多分布式系统,做出了4D(四重分布式系统)。在一个清算所做了两个月的实验,其中有历史交易和实时交易,20天左右我们跑了33.34亿笔交易,跑了20天左右实时交易。这代表纳斯达克股票交易所一年四个月的交易量,也等于伦敦股票交易所13年的交易量。

这么大的交易量在区块链上是可行的,所以不能说区块链只能做小数据、小计算、清算结算。不要认为这是不可能的事情,这是可能的事情。这件事已经做出来了,5月份在贵阳有公开的展示。

异构链网特性

链网是新型事物,以后会有许许多多的链网模型出现。链网模型分为两种:一种是同质网络模型;另一种是异构网络模型。

异构网络模型是用不同种的链连在一起,欧洲有Polkadot,美国有Cosmos;同质网络模型是用相同种的的链连在一起,日本有卫星链,中国有熊猫链。

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如果我们仔细看Polkadot和Cosmos会发现他们的共识算法非常复杂,每条链之间都要做共识,如果每条链之间做交易,也要做链中间的共识。Zone 1和Zone 3要做交易,Zone1要做自己的共识,Zone 3要做自己的共识,中心链自己要共识,也要和Zone 1 跟Zone 3做共识。虽然Zone 4没有交易,但由于中心链要和 Zone1 做共识,也被拦阻了。在做跨境交易时,很多事情统统被阻拦了。

为什么一个分布式的技术、分布式的区块链用中心化的思想来做?不论是宇宙或是Polkadot,如果仔细看都是中心化的。

金丝猴模型

我提出一个模型——金丝猴模型,大圈圈是一条链,中间小圈圈是中间链,模型的差别是什么?小链不能跟小链连接,大链需要连接小链。大链有自己的共识,小链有自己的共识,2个大链要交易,只要2个大链和中间的小链要共识, 其他的链不需要参与共识。这是一个突破。

在此基础上,任何机构可以加入链网,可更改、可延伸,但链网架构不改变。如果有许多跨境交易,可以有多个小圈连接在一起,这样比较像互联网的架构,互联网架构是随时进来,随时离开,这是自身的衍生和自身的发展。

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熊猫模型

熊猫模型是把每一条链(账户区块链、交易区块链),一切都可以进去,又都可以出来。这是我们给清算所设计的,每一个交易所都会有自己的链,一个清算所有一个所谓的“超级大账本”,我们称之为SLL,所有的链、所有的交易所、所有的银行可以经过这些交易区块链进入SLL。

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所有的账户都放在SLL上,是条非常大的链,可以把全中国的所有账户都可以放在这条链上。这是我们数据库的设计,一条大链可以有这么大的数据库。

这是我们提出的熊猫模型。熊猫模型是每一个单位自己有一个ABC、TBC,假设今天多一个交易所,这边又多一个交易所,这边多一个银行,那边多一个银行。它可以自由的衍生、演化,自主的行为通过网络实现。

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据雷锋网了解,区块链清算系统已做出来后运行了两个月。

区块链新趋势

以前认为区块链是单链架构,现在是多链架构,多链还不算,链上需要有一个架构模型。现在有一些比较好的模型有金丝猴模型、宇宙模型、熊猫模型,还有两三种模型。

以前一个节点拥有一台服务器,现在每一个节点可以有多个服务器。

块子链,以前只有一个单链条,现在有多个子链。半年前,我们开始做多条子链,增加速度, Hyperledger 也有子链架构。

以前数据库用MySQL和LevelDB,以后用大数据版数据库来做区块链交易。

很多人说我的链交易到了几百万,他们说的交易是“区块链交易”,不是“商业交易”。真正做商业系统时发现,一个简单的商业可能要查很多次,经过多个账户,非常复杂。

现在开始不应该再谈论区块链交易的速度,应该谈论商业交易速度, 这是用户经历的真实速度。Corda系统可能无法达到一秒钟一笔商业交易,并不是区块链交易。

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商业模型

以前是数字货币,现在是数字资产。以前融资是ICO,现在ICO进入资本市场和IPO并行。

从定位上看,以前是私人数字货币,现在是数字法币、数字法庭、数字社会、数字政府、新一代的网络、数字银行、数字法币等,可见定位跟以前有大不同。

区块链新趋势

区块链有新的分类,现在有区块链和类似区块链。

北航蔡维德:区块链的新计算基础设施 | CCF-GAIR 2017区块链又分为两种,一是拜占庭将军协议,二是非拜占庭将军协议。非拜占庭将军协议,是互相信任的,一个节点被攻破,整个链被攻破。因为它是互相信任,不查验对方。

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HyperLedger(v.0.6)采取的是拜占庭将军协议,但1.0不是,它事实上是将拜占庭将军协议用在后面,前面被攻破,后面跟着破。它前面用的没有任何防备的atomic broadcast,一旦被攻破,后面跟着破。

类似区块链:RSCoin、BigchainDB、Corda、VaultOS,美国类似区块链都不同。

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