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万维网诞生三十年后,积木云想用区块链技术革新网络协议
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  当交易所 OKEx 在 4 月初宣布其代币销售平台 Jumpstart 首发项目为区块链项目积木云的时候,很难让人不联想起,今年正好是万维网诞生三十周年这个事实。

  去年 7 月,来自清华大学计算机系网络研究所的一群博士们,在研究网络基础协议十余年后,发起了这个名为「积木云」的区块链项目。他们最初始的想法,就是重塑互联网底层的协议,以解决当前互联网体系结构对大规模动态性网络支持不好的问题,比如,人们在乘坐高铁时上网体验很差这样的移动和动态网络中链接稳定性问题,又比如,在 2.5G/4G/3G/ 固网等不均衡的异构网络下,网络难以支持大并发、低延时、高可靠实时传输大量数据的问题。

  「积木云」当时获得了 28 个国家的 100 余家机构投资,投资方包括创世资本、OK Blockchain Capital、NEO Global Capital、GBIC 等。

  重塑网络基础协议,可能吗?

  听上去积木云提出了一个极其大胆的想法:用区块链的方式重塑网络基础协议。问题是,这个想法可能实现吗?

  面对这个这个问题,积木云的团队说,有必要先了解一下「互联网是如何走到了今天」这个大的背景。

  互联网起源于 1969 年,其雏形是美国国防部高等研究计划局建立的 ARPANet,用以连接加州大学洛杉矶分校(UCLA)、斯坦福大学、加州大学圣芭芭拉分校(UCSB)和犹他大学(UTAH)。

  其后的 50 余年,互联网发生了天翻地覆的变化,涌现出诸多具有里程碑意义的理论与技术创新,其中具有代表性的三段剪影,可以管窥互联网的发展历程。

  1. 分组交互网络

  分组交互技术是互联网区别于传统电话网络的核心特征,并一致沿用至今。

  1961 年,加州大学洛杉矶分校(UCLA)雷纳德·克兰罗克博士(L.Kleinrock)基于排队论提出了分组交换的基础理论

  1964 年,美国兰德公司科学家保罗·巴兰(P. Baran)提出了存储转发概念

  1969 年,ARPANet 成为世界上第一个运营的分组交换网络,奠定了互联网的基本形态和功能

  2. TCP/IP 协议栈

  在 APARNet 问世之际,很多计算机的硬件和软件系统还互不兼容,如何实现真正意义的“互联”是亟待解决的问题。

  1973 年,温顿·瑟夫(Vinton G. Cerf)博士和罗伯特卡恩(Robert Elliot Kahn)博士联合提出了网络体系结构的模型以及设计理念。

  值得一提的是,2004 年,他们因为在互联网协议方面所取得的杰出成就获得了美国计算机学会 (ACM) 颁发的图灵奖 (A.M. Turing Award)。2005 年 11 月,乔治·布什总统向卡恩和瑟夫博士颁发了总统自由勋章,这是美国政府授予其公民的最高民事荣誉。

  1983 年,比尔·乔伊 (Bill Joy) 在 UNIX (BSD4.1)上实现了 TCP/IP 协议栈。

  1985 年,美国国家科学基金委(NSF)采用 TCP/IP 协议将分布在美国各地的科研教育计算机中心互联,形成 NSFNet。

  1986 年,NSFnet 替代 ARPAnet 成为 Internet 的主干网。

  至此,形成了以 TCP/IP 为核心的 Internet。全世界任何一台计算机只要遵循 TCP/IP 协议族标准,并拥有一个合法的 IP 地址,就可以接入到 Internet。

  3. 万维网

  1945 年,美国曼哈顿计划发起者万尼瓦尔·布什(Vannevar Bush)在《大西洋月刊》上发表了一篇文章《As We May Think》,提出一种信息机器的构想:机器内部用微缩胶卷存储信息,可以不断添加新的信息;桌面上有阅读屏,用来放大阅读微缩胶卷;另有多个按钮,控制不同主题的微缩胶卷显示。这被认为是朴素的“万维网”构想。

  1989 年,蒂姆·伯纳斯·李(Tim Berners-Lee)爵士正式提出万维网的设想。1990 年 12 月 25 日,他在日内瓦的欧洲粒子物理实验室里开发出了世界上第一个网页浏览器。由于他的杰出贡献,伯纳斯爵士被誉为“万维网之父”。

  1991 年 8 月 6 日,世界上第一个网站「Info.cern.ch」在法国边境上线,网址 至今仍可访问。万维网(World Wide Web)就此诞生。

  从上面几个片段可以看出,互联网这个基础的「协议层」已经诞生多年,但声名鹊起的却是 Facebook、Google、亚马逊这样的「应用层」。由于互联网设计之初,没有集中考虑安全性和扩展性,由此引发了一系列安全、可信、扩展等问题,成为了世界对互联网巨头们急切希望解决的焦点。

  万物得其本者生,百事得其道者成。解决互联网面临的挑战,需求找到问题的本源,探索科学合理的路径。

  把时光拉回三十年前,那是 1989 年,位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心 CERN 就已是全欧洲最大的互联网节点。34 岁的英国研究员 Tim Berners-Lee 看到了机会,觉得是时候实现他多年来的构想:将超文本系统与传输控制协议和域名系统结合。

  

  世纪之交的 1999 年,Berners-Lee 入选《时代》杂志评选的「20 世纪最重要的 100 个人物」。有趣的是,《时代》报道 他的网址至今也依然可以访问。

  

  后面的故事我们都知道了,现在全球网民规模接近 40 亿,每两个人至少有一个是网民。如果说 Berners-Lee 尚属家喻户晓,那么如果你不太了解网络技术,这些名字你可能第一次听:

  J.C.R. Licklider,1958 年撰写了互联网奠基石性的论文,带来互联网前身阿帕网;

  Vint Cerf 与 Robert Kahn,1974 年发明了互联网基础协议 TCP/IP ;

  Linus Torvalds,1991 年为了好玩而开发了 Linux,现在是网络中最重要的操作系统 。

  积木云想干什么?

  清华大学计算机系网络研究所的这群博士们发起积木云这个项目,就是想开发一套基于区块链技术的互联网底层协议体系,升级和改造现有互联网。

  

  他们的想法是,通过「搭积木」的形式构建底层网络协议体系,为动态网络提供持续的连接性支持,并为应用层提供更好的动态性、可信性、激励性、安全性、公平性和可扩展性支持。

  积木云团队成员来自普林斯顿、清华、北大等高校,逾半数成员拥有博士学位。除此之外,他们还聘请诺贝尔经济学奖得主 Oliver Hart 担任项目经济顾问,并邀请了白宫经济顾问委员会经济学家 Hoan Soo Lee 作为项目顾问。在这些经济学大师的帮助下,积木云团队设计了复杂的经济模型。

  在积木云宣布上线交易所 OKEx 代币销售平台 Jumpstart 后,积木云 CEO 明中行与积木云经济模型的主要设计者、创世资本合伙人李荣彬接受了链闻的采访,分享了他们对区块链改造互联网的看法,以及对区块链项目经济模型的思考和想法。以下为本次采访的核心内容,有编辑和删节。

  对谈积木云 CEO 明中行:积木云是什么?如何改造互联网协议?

  

  明中行,积木云联合创始人兼 CEO,美国普林斯顿大学访问学者、香港理工大学博士后、清华大学计算机系博士、中国计算机学会区块链专委会委员

  链闻:从白皮书上看,积木云的愿景很大,要为互联网应用、物联网、区块链等构建底层网络协议。可否请你用更具体和更形象的比喻,让普通人可以理解积木云如何通过「搭积木」的形式对 TCP (传输控制协议)和 IP (网络互联协议)进行改造?

  明中行:其实 TCP/IP 就是积木块,因为互联网基层的协议模型其实就是一块一块积木。物理层是第一块积木,链路层是第二块,IP 是第三块,TCP 是第四块,上面的 HTTP 就是第五块。积木里还有小积木,像传输层的 TCP、UDP,上面应用层的 HTTP、FTP 等无数的小积木,互联网就是由这样无数的小积木搭起来。

  在分层、轻耦合的原则下,TCP 这块积木无论怎么演进,与下面的 IP 积木和上面的 HTTP 积木都没有关系,因此每块积木都有持续和独立的演进能力。好的技术就用上,不好的就淘汰。

  简单的说,积木云就是继承了互联网协议的这个理念,我们所做的,就是改进和优化 TCP 和 IP 协议。

  

  链闻:TCP 和 IP 协议都是很成熟的协议了。你认为积木云有何优势可以对这些协议进行改进?

  明中行:积木云的优势有两方面,一是互联网技术,二是区块链技术。

  区块链方面,我们应该是目前世界首个也是唯一将区块链技术应用于底层的网络协议,进而优化互联网本身的项目。据我所知,还没有同类的区块链项目。

  在互联网技术方面,我们有长期的积累,在这个领域取得了非常多学术和工程成果,在技术和理论体系方面很先进。我们的核心团队主要来自于清华大学计算机系网络研究所,已经共同在这个领域有长达十多年的研究工作,我们从学生时代到本科、硕士、博士、研究员一路走过来,积累了相当多的研究成果,整个核心团队加起来发表了几十篇国际高水平的论文和期刊的研究成果。

  同时,我们在工程实践方面做的也不错,取得了很多成果,不仅是学术科研上的成果,在测试网路验证和连接系统方面,我们都有开发、验证、部署、提供相关机构认证。所以在这个领域,不论是研究、工程,还是专利和标准化的工作,我们都积累了非常多的成果。

  链闻:我们看到,积木云项目的代码没有在 GitHub 公布太多,目前只有 NamebasedSockets 的部分。未来积木云有计划在 GitHub 公布更多代码么?

  明中行:无论是互联网还是区块链,都希望能有更多的人参与进来。我们会公布越来越多的代码,现阶段没有公布,是因为一些技术还在开发中。我可以确定的是,今年第二季度,积木云会公布 API 和移动端的 SDK 代码。这些代码也非常重要。因为相对于底层网络来说,除了网络协议,还需要开发上下层的接口,形成完备的体系。

  链闻:我们看到积木云的团队表示,目前已经完成了核心技术 Co-DAG (紧凑型有向无环图)的初步开发。下一个开发和实践重点是什么?

  明中行:积木云是分层次的体系架构,目前 Co-DAG 已经处在验证工程,上面的以服务为中心的网络 SCN (Service-centric Networking)是我们接下来重点研发的部分。一方面,我们会逐渐完善 Co-DAG 的测试网,另一方面,会开发 SCN 网络整个体系结构,然后连接这两个部分。(链闻注:SCN 由积木云提出,指的是将 IP 地址的身份与位置语义进行分离,使得应用程序可以直接通过服务名字和所需的服务建立连接,而不必关心复杂的 IP 地址管理逻辑。)

  对于 SCN 网络信任和激励不足的问题,我们采用的是区块链的解决方式。设计了 PoS (Proof of Service)服务证明机制来验证服务的有效性,还设计了分布式点对点网络 Coral 存储服务信息,通过可信连续双边竞拍机制 TCDA 提供公平的定价和匹配,此外,还设计了 BLOC 为交易矿工和服务矿工提供激励。

  

  链闻:可否阐述一下积木云的 PoS (Proof of Service)服务证明机制的运行机制和适用场景?

  明中行:积木云的 SCN 就像把网络变成底层服务的桥头堡。就像以前买罐头只能去罐头厂买,而现在在淘宝店铺就可以买了。现在的互联网就是直销,可以理解为我们通过 IP 地址连接工厂,而 SCN 网络将相当于将地址扭成网络。那么这时将会出现一个问题:如何保证「淘宝店铺」里罐头的真实性。于是我们提出了「Proof of Service」的共识机制,矿工充当「店小二」的角色,来验证服务的真实性。

  这个思想其实并不是我们凭空造出来的,而是在网络行业里本来就存在「网络自验证」的技术,来验证网络中服务的真实性和质量。星际文件系统(IPFS)其实也借鉴这个思想,提出了「Proof of Storage」的共识机制,来验证网络中存储空间的真实性。

  积木云的 Service 除了存储,还提供带宽、内存、计算资源、数据。我们的验证采用的是冯·诺依曼体系中控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五元素。

  冯诺依曼体系结构

  听创世资本合伙人李荣彬拆解积木云复杂的经济模型

  

  李荣彬,创世资本合伙人,南京大学计算机与金融双学位,滑铁卢大学商学硕士学位。回国后任和君创业咨询集团 VP,从事战略与投资咨询。技术与金融的双重背景使其对区块链技术、Token 经济体系设计和投资逻辑有独到见解

  链闻:你觉得目前主要区块链项目设计的经济模型有哪些共同的难点?

  李荣彬:我观察了很多币,发现他们的经济模型都存在一个问题:严格通缩情况下如何持续对社区和矿工进行激励?这个问题比特币也没有解决。不久前我也在 《细拆 Nervos 经济模型中四大设计亮点》 这篇文章里阐述了他们也在尝试解决这个问题。

  当比特币挖矿挖完了,假设矿工靠手续费活着,但由于比特币是通缩型货币,挖完了不会再有,那么大家就倾向于囤积比特币,而非交易,那么链上的转账就会越来越少,那么矿工得到的手续费也会越来越少,久而久之矿工将有可能离开这个社区。

  这就是比特币面临的一大问题。至于其他项目的解决方法,如以太坊和 EOS,是通过增发解决,每年有固定增发率,但这其实并不公平,因为对持币者来说这相当于无形地收税:如果每年增发 5%,就相当于我手里的币贬值 5%。Nervos 的方案是持币或者锁仓的人可以赚取到增发的一部分币,如果使用币就相当于把增发的币给矿工,如果纯拿来流通就销毁掉。

  链闻:积木云聘请了诺贝尔经济学奖得主 Oliver Hart 担任经济顾问,以及白宫经济顾问委员会经济学家 Hoan Soo Lee 作为项目顾问。您作为主要设计者,可否阐述一下积木云经济模型的特点?

  李荣彬:积木云的经济模型主要有两个创新之处:定义增发量的「虚拟 GDP」概念,以及对积木云基金会设置的双向奖惩机制。

  积木云在设计经济模型时考虑了两点,首先是需要增发,否则会陷入「白银陷阱」,没有人会用积木云,导致囤积。其次,增发不能伤害到整个经济体,否则便会引发如同以太坊和 EOS 社区关于增发问题的反复争论。如果 EOS 的经济体本身没有增长,那么增发只会使币越来越贬值。

  链闻:能否请你具体讲讲「积木云的虚拟 GDP」这个概念是什么意思?

  李荣彬:积木云的虚拟 GDP 由两部分构成。第一部分是积木云技术体系中的「Marketplace」,将互联网的 IP 连接变成以服务(Service)互相连接,服务提供者(Service Provider)将其服务注册到网络,在双向机制的 Marketplace 进行拍卖,用户通过购买服务进行连接。这个过程在链上的智能合约完成,因而一年中用于服务流通的代币总量便可进行统计。流通量增多会导致代币不够用了,因而积木云会增发 5%。

  第二部分,积木云未来很大一部分使用场景是移动通讯和物联网(IoT),那么连入积木云物联网设备的节点数便会增长。若不考虑二级市场价格,只考虑供求关系,积木云的价格有可能在不增发的情况下上升,对矿工而言也是有补偿的。

  链闻:如何用「虚拟 GDP」的设计来有效解决代币增发问题?

  李荣彬:积木云可能是业内首个提出虚拟 GDP 概念的项目,用虚拟 GDP 决定下一年的增发量,并将增发总量上限定为 5%。

  当虚拟 GDP 增幅大于或等于 5% 时,积木云才会增发 5%,并将其中的 4% 给矿工,其余的 1% 给基金会,不会流通,相当于央行一样的蓄水池。比如当虚拟 GDP 增幅达到 200% 时,积木云会增发 5%。那么即使积木云将代币 BLOC 总量的 30% 在 6 年作为挖矿奖励发放完毕,矿工还能拿到代币奖励。

  当虚拟 GDP 增幅低于 5% 时,那么积木云会停止增发,积木云基金会将拿出 2% 给矿工。这个方法的好处在于,积木云基金会作为生态的组织者,需要保证这个经济体不断增长,同时也相当于每年获得 1% 的税收,但若基金会工作不力,没有使经济体增长,便会得到惩罚,拿出 2% 的代币补偿给矿工,这便是对积木云基金会设置的奖惩措施。如此可以预见,在未来的三至五年,积木云的虚拟 GDP 增幅不会低于 5%,因为初始的时候量会比较小,那么随着积木云的应用增多,虚拟 GDP 的增幅自然就会很大。

  链闻:积木云代币的用途是 Gas 费么?

  李荣彬:积木云代币 BLOC 不是手续费燃烧(Gas Burning)机制,整体用途是抵押(Staking)。一方面用于前文提到的购买服务(Service),另一方面用于发布服务需要抵押代币,抵押数额必须大于单次收款额,相当于进一步锁定 BLOC 的一部分流动性,同时也保证当负责检查服务的矿工(Service Miner)发现服务虚假或作恶时,矿工有权将其抵押的代币收走。积木云的经济理论认为,货币的发行是基于其使用成本,积木云的经济模型也是按创世资本的「getBTC」模型一步步设计的。