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Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势

dfinity的应用更倾向于传统互联网,而不是专注于WiFi。

撰稿人:崔晨,hashkey capital research
工作,审稿人:万向区块链首席经济学家邹传伟

dfinity团队成立于2016年,2018年完成了1.95亿美元的募捐,一举成为明星项目。而计划于2019年推出的主网也一再推迟。在这个过程中,dfinity的目标也转向了互联网计算机,区块链的内容不再被强调。最后,在2021年5月10日,dfinity将解锁所有代币的流通,这意味着最终将推出主网版。D单元的性能如何?与其他公共公链有什么区别?本文将围绕这两个问题展开论述。

总体现状

目前,ICP代币已在dfinity网上上线,并已开发流通。据CMC数据显示,dfinity的市值排名仍在前十名左右,与上线数月的Polkadot持平。同时还打开了相应的dfinity浏览器,通过dfinity的网络数据可以判断其现状。

Dfinity以互联网计算机为愿景,使互联网成为公共计算平台。互联网计算机将软件存放在一个容器中而不停机,因此用户不能依赖传统服务器和云计算企业。为了保证网络有足够的算力,dfinity对节点有专业的要求,特别是高性能的CPU和ram,所以节点由专业的数据中心运行。一般来说,数据中心会同时运行多个节点,这些节点同时维护着不同的子网。如下图所示,子网可以由不同数据中心的不同节点共同维护,避免网络中的中心化故障。

比特币图1:数据中心和节点

目前,数据单元共有14个子网,由16个数据中心的105个节点维护。其中,10个数据中心位于美国,3个位于新加坡,其他数据中心位于罗马尼亚、瑞士和德国。平均每个数据中心运行7个节点,由53个运营商管理。目前,数据单元在节点数量和分布上过于中心化。以太坊的节点在美国也是分布最多的,占节点数的39%,比特币节点分布最多的美国占19.5%。与dfinity、比特币和以太坊不同的是,节点不需要算力来竞争记账权。网络容量用内存表示,数据单元网络的总内存为0.205pb。这些差距与dfinity刚刚起步有关。项目方预计,10年内数据中心数量将达到数千个,节点数量将达到数百个。

dfinity推出两周后,街区高度达到1200多万,以太坊用了6年时间才达到同样的高度。目前,dfinity的块速度约为每秒12块。虽然网速很快,但在网络中传输的信息是以太坊的100倍,这也与其尚处于起步阶段有关。

技术与治理进展 技术目标与实现

Dfinity以互联网计算机为发展目标。开发人员可以在Internet计算机上部署应用程序,而不必使用传统的数据库和服务器。因此,要保证网络的可扩展性,还要防止攻击,保护隐私等。为了实现Internet计算机的功能,对dfinity进行了技术上的优化和创新,主要体现在用户的认证体系、容器、子网、共识机制和密钥链等方面。

用户认证系统

在当前的互联网中,用户通过帐户和密码登录,并将信息上传到服务器。但事实上,这种方式并不安全,黑客很可能会攻击该公司的服务器或服务器提供商获取数据。Dfinity采用数字签名系统代替帐号和密码,即加密技术中的公钥和私钥,包括密钥生成、签名和验证。其他区块链协议也使用数字签名系统。用户用私钥登录钱包,然后通过钱包转账。如果私钥丢失或被盗,则意味着地址中的财产永久丢失。Dfinity提供了一个不同于互联网账户密码登录和区块链私钥登录的互联网认证系统。

Dfinity的互联网身份可以通过三种方式进行验证和登录:设备(智能手机或笔记本电脑)中的生物识别系统、解锁设备的密码或插入计算机USB的安全密钥。当用户第一次注册时,加密密钥将在设备的芯片中生成,并与生成的用户号绑定。如果用户的用户号丢失,或者登录设备丢失,将导致无法连接到dfinity的Internet身份。因此,这位官员建议在同一个用户号码下增加多台设备。互联网身份还可以在不同的容器前端给用户不同的身份,这样当用户与每个应用程序交互时,应用程序就不能将用户在不同应用程序中的行为关联起来。

容器和子网

数据单元中的计算单元称为容器,包含程序和状态。它是智能合约的一种衍生形式。该容器允许应用程序与环境分离,并可以存储当前软件状态和用户交互记录,以及使用应用程序功能引起的状态更新。容器与用户或容器之间的交互存储在区块链上,因此其运行过程不可篡改和阻止,这也是互联网计算机不需要防火墙的原因。容器还可以运行网页的前端,这与智能合约不同。只要有燃料供应,容器就可以继续运转。容器的燃料是循环的,由因特网代币ICP转换。汇率是不固定的,所以价格周期可以相对稳定。容器中的预存储周期允许用户在不持有代币的情况下使用Internet服务,这与其他公链不同。

该容器由数据中心的节点运行,节点被分配到不同的子网中,以实现Internet计算机的扩展。每个子网运行自己的区块链,链上的容器可以透明地调用同一子网或其他子网上的容器。对于整个系统来说,在同一子网内调用和跨子网调用容器调用没有区别,都涉及到节点间的复制和计算。在这些子网中,有一个特殊的子网,负责维护Internet计算机的管理系统,即NNs(network neural system)。

A6022图2:节点维护子网,容器分布在子网中

共识机制

网络计算机的子网由多个节点维护。每个节点都需要保存子网中所有容器的状态并处理新的进程。为了保证网络的安全性和可靠性,每个节点的备份应该完全相同,消息的处理顺序也应该一致,以达到一致的状态。因此,节点需要对接收到的消息达成一致。换句话说,节点通过对等网络收集外部信息。在路由之前,信息通过一致性层到达统一的消息,并创建经过公证的块。在dfinity中,采用VRF和BLS(random-verifiable equation and threshold signature)算法实现了一个能满足三分之一容错率的块链协议。

Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势图3:数据单元中的信息处理

在数据实体中,通过块生成、公证、随机数信标和最终确认四个步骤达成共识。在每轮协商开始时,节点将收集到的消息聚合成块并广播,然后对签名进行公证。在达成公证协议后,将每个公证节点的签名压缩成多个签名,以节省空间。随机信标的引入是为了防止在同一块高度出现多个块,促进快速共识。每个块都有一个随机信标,由节点通过BLS生成,不可预测。节点接收到块的随机信标后,使用BLS框架对其进行签名。如果一个块有超过50%的公证人签名,则该块上的签名将聚合为多个签名,并同时生成随机数信标。

Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势1图4:随机信标的生成

节点可以按随机信标排列。区块公证时间划分。排名最高的节点将首先进行公证。如果超时,它将被下一个替换。如果存在多个公证块,则第一个公证块将成为最后一个公证块。如果公证节点在观察到高度为h的块后,决定不对高度小于或等于h的块进行公证,则对该块发起最终签名确认。当超过三分之二的节点对同一块进行确认后,就实现了对该块的最终确认。

连锁关键技术

链密钥是数据单元用来扩展子网、保证网络安全性和可用性的密钥管理技术。链式密钥涉及到Internet计算机的密钥系统,包括信息的验证、密钥的管理和分发。它主要采用BLS(门限签名)和非交互式密钥生成系统技术。在dfinity中,可以使用唯一的公钥验证信息,而不是像其他区块链一样下载完整的节点账簿。每个子网都有一个由NNs颁发的固定公钥,它可以验证子网发送的签名信息。发送信息时,它不是由节点单独签名,而是由子网中的节点签名。也就是说,采用门限签名的方法来确认信息的签名,从而保证足够的容错性,保证信息被足够多的节点确认。门限签名是指在对消息进行签名时,需要多个私钥和一定数量的签名才能对其进行汇总,即整个子网对信息进行确认。

NNs网络需要一个非交互式的分布式密钥生成系统来进行密钥管理和分发。它可以在不破坏整个钥匙的情况下分割钥匙并增加钥匙持有者的数量。在dfinity中,每个子网都有一个永久的公钥来验证子网发送的信息,子网的私钥被拆分到每个节点。节点持有分割的门限签名私钥,用于传输信息。私钥的拆分和共享由主体执行。他将加密的私钥和公钥发送给每个节点,并在不进行交互的情况下发送一个零知识证明,这样节点就可以在不显示私钥碎片的情况下验证节点接收到的部分是正确有效的。

Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势2图5:可验证地分割密钥

此外,为了防止发送公钥和私钥的委托人作恶,委托人还应采取分布式方式。只要主体是诚实的,并且生成的密钥足够随机,节点获得的密钥就不会受到影响。将节点添加到子网时,也可以“重新共享”现有节点的私钥。重新共享后,持有私钥的节点会发生变化,但整个子网的公钥不会发生变化。这使得NNs可以轻松地管理子网中的节点。同时,从外界来看,子网的验证公钥不发生变化,不影响子网的对外通信,维护了一个安全可靠的环境。

Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势3图6:密钥共享和重共享

当新节点加入子网或删除节点时,需要更新子网中存储容器的状态。每隔一段时间,节点就会签署一个“追赶包”来解决这个问题。如果子网中超过三分之一的节点损坏,NNs可以重新部署子网。“追赶包”还可用于子网恢复和子网升级方案。

治理方式与现状

数据单元由神经网络系统(NNs)控制。每一个持有ICP的人都可以锁定神经元,参与对数据元链的治理。参与治理可以获得系统奖励,类似于POS中的叠加行为,投票奖励将逐渐减少,从第8年的10%减少到5%。ICP锁定神经元的比例和解锁延迟时间代表了它们的投票权重,用户需要对自己的选择负责。如果提案和投票的内容破坏了网络的发展,锁定在神经元中的ICP值也会下降。需要注意的是,解锁时的解散时间是指从退出到流动性完全恢复的时间,而不是其他公链中的锁定时间。如果神经元不能判断决策的内容,可以选择放弃投票或跟随可信神经元投票。这种跟随关系是不固定的、不可见的,称为移动民主,可以隐藏神经元的真实投票权重。

Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势4图7:ICP治理奖

NNs最重要的工作是协调节点与子网之间的关系和密钥分配。上述非交互式密钥共享系统是通过NNs实现的。NNs是通过两种容器实现的:一种是治理容器,包含投票建议和神经元信息;另一种是Internet计算机中的各种配置。神经元支持方案包括添加节点、分配节点奖励等。

生态构建及分布

Dfinity的愿景是互联网计算机,它将包含比普通区块链公链更多的应用程序。在以往的应用开发和it部署中,都存在开发成本高的问题。我们需要选择商业云服务平台,维护数据库和防火墙,购买专业的或开源的操作系统,并在后期的维护上花费大量资金。互联网计算机的应用节省了这部分成本。基于此,dfinity的应用并不像其他公链那样完全中心化在DeFiNFT领域,而是分布在各个领域。

近日,dfinity基金会推出了一项2.2亿美元的开发者奖励计划,即直接奖励,而不是投资项目。目前,基金会鼓励的项目包括开发工具包、开发工具、基础设施、应用程序和开放的互联网服务。

Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势5表格1:一些基金会的资助

此外,dfinity的社交媒体平台Cancan也备受关注。其操作模式与tiktok非常相似。用户可以获得激励点并将其交换为治理代币。Cancan拥有开放源代码,不到1000行应用程序代码,不需要web服务、防火墙或外部数据库。D单位设立灯塔基金投资该项目。下图显示了dfinity中现有的社区项目。

Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势6图8:dfinity的生态应用(图片来源:icpsquad)

从上图可以看出,除了备受关注的WiFi应用外,社交应用在dfinity中也占据了很大的比重。这与dfinity的网络可扩展性足以支持社交软件应用有关,也与官方最初支持的产品是社交应用有关。一个有趣的现象是,dfinity中的许多社交软件模仿现有的媒体应用程序,并为现有的应用程序增加经济回报。事实上,其他公链也尝试过这一方面,但dfinity生态中的应用前端也可以在一个容器中运行,认证系统更方便用户访问互联网计算机。数据单元的社会应用将不同于公链。

与其他公链的异同

虽然dfinity在规划中没有关注区块链的内容,但dfinity的底层仍然是基于区块链体系,涉及到公钥和私钥的加密应用、防篡改容器、共识机制、代币激励机制、治理等,这些方面的设计与其他公链类似。例如,集装箱的概念与智能合约非常相似,抵押参与治理并获得回报,使用共识机制实现节点统一,使用燃料循环促进集装箱运营。

在细节方面,dUnity与其他公共公链不同。与其他公链企业相比,dfinity的NNs治理体系具有强大的力量。虽然本质上是投票数和承诺时间比用户治理更重要,但用户承诺ICP的解除时间是在锁定到神经元的那一刻决定的,解除时间是指从用户决定解除锁定到用户获得解锁的时间。与其他公链相比,dfinity需要更长的时间来管理锁定的代币,这与系统中神经元的最高功率有关。

虽然dfinity是一个开放的网络,但节点的加入和分布只能通过NNs系统方案来完成,这与其他公链不同。操作节点需要一个专业的数据中心,而个人家用电脑不能满足数据单元的操作要求。节点加入、子网分配和扩容也是通过NNs实现的。在dfinity系统中有一个创新的链关键技术,可以保证子网的节点可以增减,子网可以扩展而不影响子网的通信,这是其他公链难以实现的。

在代币的设计上,dfinity的双币模式有别于其他公链。支持集装箱操作的燃料循环需要由ICP交易所购买。汇率是不固定的,可以使周期价格保持稳定,避免国际比较项目价格涨跌对周期的影响。这样,集装箱运营商的成本才能保持稳定。

对于dfinity用户,登录认证系统不同于其他公链。用户ID可以通过硬件设施、电脑或智能手机注册使用,无需使用钱包,大大降低了学习和使用成本。用户无需储存容器的燃料循环。事实上,用户在使用容器时是不敏感的,大多数公链都要求用户支付运行智能合约的费用。

在生态应用方面,dfinity也有别于其他公链。在目前的环境下,许多公共公链都专注于DeFi或NFT应用,模仿以太坊上流行的应用进行竞争。可以看出,dfinity的应用主要是“复制”互联网应用,再加上经济激励。然而,由于可扩展性和用户门槛,这条路并没有经过以太坊和其他公链。

思考与总结

Dfinity的愿景是让人们直接在互联网上部署应用程序来确保安全,这就需要利用区块链作为底层来实现防篡改和反邪恶。区块链的可扩展性往往限制了它的使用,因此数据单元的优化和创新就是为了解决这些问题。数据单元需要数据中心承担运营节点的需求,以保证网络的可靠性。NNs负责管理子网和节点。它可以在需要时增加子网,管理子网中节点数量的增减,以保证网络的活动性。门限签名和一致性中可验证的随机函数可以使节点快速达成一致性。技术和更强大的治理机制使dUnity不同于其他公链。dfinity中的认证系统还降低了学习门槛,让用户更贴近互联网体验。

在这些技术的支持下,dfinity的应用更倾向于传统互联网,而不是专注于WiFi。目前,dfinity上的应用大多是模仿Internet应用的,使得原有的Internet应用与代币和治理系统耦合在一起。例如,dscvr与reddit有一个类似的接口。但dfinity的目标并不局限于区块链公链。对于企业来说,在互联网上部署计算机可以节省成本;对于用户来说,使用互联网电脑更接近互联网的体验。完全模仿互联网应用的区块链应用能否流行是一个值得关注的问题。作为一种互联网计算机,分布式商务的发展将成为dfinity的一个契机。

dfinity的未来计划还包括以太坊的集成,以及通过在dfinity中创建特殊的智能合约来实现容器和智能合约之间的互操作性。目前正处于理论构想阶段。如果我们能实现互操作性,它们都会有很大的变化。Dfinity将作为以太坊的Layer2网络运行,以太坊也可以直接使用Dfinity的身份验证系统。

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文章标题:Hashkey崔晨:解释dUnity的进步和竞争优势与劣势

文章链接:https://www.btchangqing.cn/288929.html

更新时间:2021年06月23日

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