對話真本聰:區塊鏈計算層 Cartesi 和它的二層野心

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2019 年 11 月 21 日,真本聰、Winkrypto 和 Cartesi 聯合舉辦了「對話真本聰」AMA 活動,本次AMA 邀請了 Cartesi 聯合創始人 Erick,他詳細介紹了 Cartesi 的解決方案、創新之處和治理機制等,並對「其他 Layer 2 解決方案」和「如何打造殺手級應用」等發表看法。

以下是對 Erick 的提問和他的回答,Enjoy it!

Q1:能否簡單介紹一下 Cartesi 這個專案?專案願景是什麼,解決什麼問題?

Cartesi 是一個鏈外去中心化的計算平臺。它的優越性在於能夠允許去中心化應用在 Linux 作業系統上直接執行,而不需要受限於區塊鏈主鏈本身的計算能力上限和(昂貴的)鏈上交易費用。複雜的處理可以在鏈外執行,不受區塊鏈的計算限制和相應的費用。

Cartesi 提供了一個 Linux 執行式環境,是唯一一個基於軟體的可驗證的鏈外計算系統,它為開發人員提供了在過去30年中發展起來的大量軟體程式,使我們今天在 Internet 上使用的應用程式成為可能。

Q2:您能否詳細說明提供 Linux 及其支援的軟體堆疊的相關性?

所有的應用程式開發都不是自成體系的。當前主流的移動端/桌面端/網頁端的應用程式所依賴的開發工具在 Linux 等作業系統上花費了幾十年時間逐漸發展成熟。

Cartesi 將所有軟體程式引進到區塊鏈使得主流開發員能夠便捷開發應用程式。沒有 Cartesi ,區塊鏈應用程式就不能使用主流的軟體,庫和服務,除非犧牲掉區塊鏈的去中心化的特性。

除了受到開發軟體基礎設施不足的阻礙外,眾所周知 DApp 還受到鏈上處理交易能力(TPS)的限制。

因此,它們很難提供有競爭力的主流中心化應用程式的替代方案。DApp 通常難以構建,笨重且不靈活,對開發者和使用者們都很不友好。

Cartesi 解決了這三個問題:

  • 為開發人員提供了完整 Linux 作業系統支援的軟體和工具;
  • 擺脫了區塊鏈無法完成的大量資料的繁重計算;
  • 提供服務和代幣經濟,允許使用者安全地依賴網路,不受區塊鏈技術的不便(如確認時間慢、需要保持線上以解決爭議等)

Q3:那您如何看待 Cartesi 帶來的新基礎架構對生態系統的影響?

如果沒有 Cartesi 為生態系統帶來的基礎設施,很難想象去中心化應用的未來。

Cartesi 的存在是為去中心化應用程式提供基礎架構。在 Cartesi 網路的支援下,開發人員更容易開發 DApp,並使使用者獲得與網際網路應用程式相當的使用體驗。

同樣,對於主流網際網路開發者開發去中心化應用而言,進入門檻會更加低。

Q4:能否簡單介紹一下您的背景?是怎樣接觸加密資產的,又是在什麼一個機緣下創立 Cartesi?

我投身軟體行業已經 20 多年的時間。通常作為架構師和團隊領導,收穫了有關軟體最佳實踐和開發過程的豐富經驗。我得到了很多機會為多個特定垂直領域,開發和管理解決方案。

我從 2012 年開始諮詢工作,並與我自己的遠端團隊合作建立和維護複雜的適用的系統。 其中包括大資料和分析系統,這些系統從成千上萬的移動和基礎設施網路裝置中收集和處理資料,包括南美的主要電信公司(例如 Oi 和 Claro)也使用這些資料來最佳化其工程和業務 KPI。

我在 2017 年開始認真研究加密貨幣和區塊鏈。最初參與了一個個人專案,收集和分析加密市場資料,但是後來,當 Cartesi 逐漸成型時,我的全部精力和熱情投入了這個專案。

有幸與我在學校時期以來就是好朋友的 Diego Nehab 共同開發它,我感到非常榮幸。 在與他還有 Augusto Teixeira 進行了幾次討論之後,我確定我們正在打造一些非常有意義和有趣的東西。

Q5:你能給我們簡單介紹一下 Cartesi 的工作原理嗎?最好能給我們一些簡單的例子。

區塊鏈的基礎設施在當前且未來仍將不支援我們目前在計算機甚至移動裝置上進行的計算(著名的不可能三角理論)。通常,真實商業應用所涉及的計算包括數十億或數萬億邏輯步驟和大量資料,處理量遠遠超過鏈上的承載能力。

我們也看到目前很多以太坊的競爭公鏈提出了鏈上擴容的方案,但是沒有任何公鏈實現了令人信服的效果。

有了 Cartesi 的支援,我們可以真正地在 Linux 環境中實現計算結果鏈上可確認,並且媲美現實世界計算效率的邏輯運算。DApp 使用者在 Cartesi 網路中可以達成鏈下共識,如果有欺詐的一方,Cartesi 網路參與者會在鏈上進行仲裁,識別和懲罰不誠實的參與方。

在極少數情況下,當出現這些爭議仲裁時,區塊鏈能以互動驗證的方式以可忽略的運算量執行原始計算(我們使用類似於 Truebit 的驗證遊戲實現)。

這種驗證過程對於主鏈的影響可以忽略不計。此外,Cartesi 並不像其他二層解決方案一定要求 DApp 的各參與方同時線上。因此,Cartesi 平臺的去中心化是使用者友好型的。

最後,Cartesi 網路和 Cartesi 的經濟模型確保了網路的安全性和長期激勵,使得使用者能夠安全,方便的參與到去中心化應用程式中來。

完整的介紹請見文章:https://zhuanlan.zhihu.com/p/68021149

舉個例子,我可以簡要解釋一下我們對第一個 DApp 所做的工作。 我們目前正在開發完全去中心化的塔防遊戲。 

我們選擇使用一種流行的程式語言 TypeScript 來編碼遊戲邏輯。 實際上,我們可以使用任何語言,框架或庫來開發我們的 DApp,而無需犧牲去中心化。

藉助 Cartesi 的基礎架構,整個遊戲邏輯可在完全可複製的虛擬機器(VM)中脫鏈執行。 VM 是 Cartesi 節點的核心元件。每個玩家都由他們自己執行的節點或信任的人代表。

所有 Cartesi 節點都有激勵在鏈下達成誠實的協議。否則,如果存在惡意行為,Cartesi 節點保證任何誠實的玩家都能夠防禦不誠實的對手。

在極少數情況下,糾紛會透過一種稱為“驗證遊戲”(與 Truebit 所依賴的平臺相同)的互動式解決協議來解決。該驗證遊戲使鏈上計算成本可忽略不計,因為鏈上處理的所有內容都是鏈下完成的原始計算工作量的對數。

此外,爭端很少見,因為從經濟上激勵 DApp 參與者以最具擴充套件性和成本效益的方式與系統進行互動。

Q6:Cartesi 的創新之處是什麼,它經過學術驗證嗎?

Cartesi 帶來的最大創新是能夠使典型的真實世界計算在 Linux 環境下鏈下執行的方式,這種方式可以透過區塊鏈進行驗證。 

DApp 使用者可以在鏈下達成共識,如果嘗試進行欺詐性計算,Cartesi 會將區塊鏈用作最高法院,以識別和懲罰不誠實的當事方。

Cartesi Core 已由兩位博士研究人員 Diego Nehab 和 Augusto Teixeira 研究開發,並由 Cartesi 的顧問 Luiz Henrique de Figueiredo進行了審查。 Cartesi 實際上這是一個學術研究專案,並且我們的技術白皮書也釋出了,該白皮書可以在以下位置找到:https://cartesi.io/cartesi_whitepaper.pdf

Q7:Cartesi 的可重現性是什麼?它在 Linux 系統和 VM 中真的是可重現嗎?

Cartesi 實現了一個模仿 RISC-V 體系結構的獨立且確定性的 VM。 這意味著在給定 VM 初始狀態的規範(例如輸入資料和要執行的程式)並考慮給定數量的處理步驟後,VM 狀態以相同的方式精確地前進,而不管託管 VM 的系統如何。

RISC-V 是一種開放式指令集體系結構(完全開源),它從頭開始設計以支援現代作業系統。RISC-V 並沒有比智慧合約虛擬機器複雜許多,它更適合於在 OS 之上執行現實中我們接觸的程式。

Linux 核心和幾個 Linux 發行版(以及其他 OS)已經移植到了RISC-V上,並且RISC-V 有成熟的編譯器。這是 Cartesi 試圖解決的問題的最好匹配:將真實世界的計算能力引入區塊鏈。

關於 RISC-V 的簡介:RISC-V 是一種基於精簡指令集計算機(RISC)原理的開源硬體指令集體系結構(ISA)。

該專案於 2010 年在加州大學伯克利分校開始,但許多捐助者都是與大學無關的志願者。

Q8:Cartesi 的可驗證性是什麼,它真的安全和值得信任嗎?

Cartesi Core 的可驗證性元件允許以安全且去中心的方式,而且以可忽略不計的成本,裁定這些複雜的計算在區塊鏈上的正確性。

實際上,這意味著在 Cartesi 上執行的 DApp 的任何誠實參與者都可以向區塊鏈證明他們是正確的,即使所有其他參與者都是惡意的。 這就是使用者在需要時可以依靠區塊鏈的強大安全保證的方式。

如上所述,Cartesi 將區塊鏈用作最高法院,以識別和懲罰不誠實的當事方。 在極少數情況下,當出現這些爭議解決方案時,區塊鏈將執行互動式爭議解決方案,並讓其執行原始計算的單個步驟,而資料量卻可以忽略不計。 

它是安全且值得信賴的。為了更好地理解使 Cartesi 安全的關鍵原則,我們建議閱讀我們的文章“關於 Linux 和區塊鏈”或技術文章。 我們也很樂意在我們的 Discord 頻道上解答所有與安全相關的問題。

Q9:Cartesi 是 Layer2,它和其他 Layer1 或 Layer2 的區別有哪些,為什麼這樣設計?

現在一層(Layer1)擴容方案的解決方式有:

  • DPoS:讓一個小範圍的超級節點去驗證所有交易,節點透過民主投票而選定
  • 分片:將組帳戶共享為不同的“分片”,然後將這些獨立的分片連結到主鏈以進行跨分片結算。
  • 各種 BFT,PBFT:和 POW 相比能夠實現更快的共識,但是隻能容納有限的參與者。

所有這些創新都是為了增強區塊鏈的交易處理能力,但是不可避免地,這些交易的最終確定仍需要全域性共識,並且當智慧合約的計算需求或互動的賬戶數量超過一定閾值時,即使在分片技術上,達成全域性共識也將以超線性方式增長,從而使其受到嚴格限制或不可行。

Cartesi 僅嘗試達到相關計算的本地統一,準確的說,只有利益相關方(或者利益相關方選擇的代理人)才需要執行密集的鏈下計算,並交由鏈上合約驗證確保執行結果,從而解決了共識層固有的極端冗餘問題。

儘管如此,這些新的一層解決方案可以整合到 Cartesi 中,以結合兩者的優點。

關於 Layer2:事實上,二層解決方案被提出用以提高區塊鏈的效能,例如Plasma,狀態通道。

但就其本質講,是讓大量的交易在鏈下進行,並只在需要最終確認的時候,或者在出現爭議的時候提交到鏈上仲裁。這類方案普遍需要區塊鏈能解決任何可能出現的爭議(當 Plasma 退出,或者狀態通道被關閉)。

在最壞的情況下,這些方案在通道開啟的時候就會把大量計算傳到主鏈上,從而限制了最大交易體量(計算量),主鏈是無法有效解決這類問題的。

然而 Cartesi 可以極大地改善這些技術的缺陷,因為它允許 Plasma 或狀態通道更好地利用 Cartesi 虛擬機器的全部計算能力,並且如果出現分歧,不管合同多麼複雜,主鏈能夠透過 Cartesi 的 VG 低成本且有效率地解決任何爭議。

Q10:Cartesi 和 Truebit 的區別是什麼?

Cartesi 乍一看之下和 TrueBit 有些類似,但實際上在設計決策上差別很大。

首先,Trubit 和 Cartesi 最大的一個區別是虛擬機器。TrueBit 是基於 WebAssembly 這個怪獸做的虛擬機器,WASM 是 W3C Community Group 用於支援高效 Web 應用的指令集架構(ISA),而 Cartesi 是基於 RISC-V 的開放指令集架構,這個指令集是 UC Berkeley 設計用於硬體實現的。

TrueBit 的技術專注於提高智慧合約的計算能力,智慧合約在一個簡單的執行時環境下執行。然而,正如我們之前所說的,我們在 Web 或裝置上使用的程式不能孤立地存在,因為它們需要由現代作業系統和許多軟體層提供的需要支援。

我們對架構選擇使 Cartesi 計算能夠在作業系統中的適當位置上執行。在這種環境下,可以開發更強大的 DApp。

Truebit 的另外一個問題是在於他的激勵網路不夠高效;為了保持網路成員的參與積極性,帶有錯誤結果的計算(誘餌)必須被人為的注入到激勵層中去以保持成員的興奮度和參與感,這種低效性激勵是 TrueBit 設計中必須存在的部分。

相反的,Cartesi 可以被看作是一種依賴智慧合約背書的線下計算形式,所有受此背書影響的參與方都有責任去執行離線計算,還能保證全方位的去中心化和使用者參與的隱私。

Q11:Cartesi 的用例有聚焦在哪個領域嗎? 開放式金融,物流與最佳化,還是遊戲? Cartesi如何與其他公鏈協同合作建立這些用例?

Cartesi 解決了很多區塊鏈的基礎架構問題,支援 DApp 實現前所未有的加速落地。Cartesi 不僅是一項簡單的 Layer 2 技術創新,而是一個對任何行業應用的去中心化部署都非常便利且靈活的平臺。

Cartesi 的優勢在於任何行業的應用可以便利部署到其平臺上成為 DApp。

話雖如此,我們的第一個去中心化應用程式將是第一個在 Linux 上執行的去中心化式塔防錦標賽遊戲。 我們認為,對於 DApp 的第一批使用者來說,遊戲是一個簡單的切入點,因為區塊鏈為遊戲行業帶來了許多好處。 

對於那些感興趣的人,請檢視我們有關區塊鏈遊戲的最新文章: https://medium.com/cartesi/how-to-make-more-impressive-decentralized-games-120636cb5712

除了為去中心化遊戲生態系統提供強大的基礎架構之外,我們還預計到 Cartesi 將透過允許使用潛在的複雜金融演算法處理大量現實世界金融資料來幫助建立強大的開放金融應用程式。

Cartesi 最初是建立在以太坊之上的,我們的計劃是將來不僅在單一區塊鏈。 我們正在尋求與幾個公共區塊鏈建立戰略合作伙伴關係,使我們彼此受益,以迅速提高採用率,併發布社羣正在尋找的殺手級 DApp。

Q12:PoS 的去中心化成為了大家討論的焦點,Cartesi 如何實現系統的去中心化?

在 Cartesi,我們致力於在其他因素上保持去中心化保證。 例如,我們不打算透過使用“超級節點”來實現可擴充套件性,而是希望我們的節點在消費類硬體上執行。 

我們獲得可擴充套件性的方法是透過區域性性(如上所述,並非每個人都需要了解系統中的所有內容)。

Q13:Cartesi 的治理機制是什麼?

Cartesi 最初將由基金會和我們的 Staking/挖礦池釋放機制管理。隨著 Cartesi 網路的流通供應全面生效,在沒有管理實體的情況下,該網路將朝著完全去中心化的方向發展。 然後,Cartesi 基金會將僅致力於進一步發展 Cartesi 基礎設施。

Q14:你怎麼看待公鏈的競爭,你認為誰是下一代公鏈?

雖然 Cartesi 最初是建立在以太坊之上的,但我們的長期目標是與區塊鏈不可知論,因此我們不必擔心最終會哪個區塊鏈會勝利。

 我們相信,將來會出現一些占主導地位的公共區塊鏈,但是目前很難說是哪個。 

除此之外,與區塊鏈無關的開發人員還可以使開發人員輕鬆地將基於 Cartesi 構建的 DApp 遷移到他們希望的任何區塊鏈上,從而實現更大的靈活性,並減少對構建平臺的依賴。 

最後,我們的願景包括使 DApp 開發儘可能接近使用 Linux 支援的主流軟體棧對常規應用程式進行編碼的經驗-這將彌合當今存在的巨大知識鴻溝與每種新區塊鏈協議的特質。

Q15:專案進展如何,主網和測試網何時啟動,相關計劃是什麼?

Cartesi 團隊現在已經按照技術白皮書中的規定釋出和開源 Cartesi Core(DAG 功能除外)。 有了這個里程碑,我們已經實現了可驗證性,這意味著可以以可忽略的成本,安全且去中心化的方式裁定區塊鏈上的大量計算的正確性。Cartesi Core 在 Github 上可以作為開源使用。

在接下來的幾個星期我們將釋出我們的第一個 DApp–塔防遊戲比賽。該遊戲展示瞭如何使用 Linux 上的常規軟體庫開發完全去中心化的遊戲,這類遊戲通常需要數十億條微處理器指令(無法在鏈上執行)。

  • 07/2017 啟動研究
  • 07/2018  Cartesi Core 白皮書
  • 12/2018 完成計算的重現性—可展示的原型演示
  • Q2/2018 完成計算的驗證性—可互動的鏈上爭議解決原型方案
  • Q3/2019 Cartesi 核心以開源的形式釋放
  • Q4/2019 第一個 Cartesi DApp—塔防遊戲
  • Q1/2020 Cartesi SDK-安裝工具包,文件,教學演示
  • Q2/2020 Cartesi 在測試網上挖礦
  • Q3/2020 Cartesi 在主網上挖礦

Q16:你們的增長計劃是什麼?你們如何吸引使用者和開發者?

我們最初的使用者增長計劃依賴於 Cartesi 網路及其功能。 Cartesi 將執行一個現實世界算力礦場。 Cartesi 的挖礦不會浪費電力,而且會幫助引導由 Cartesi 本身工作網路製造的糾紛。 我們為此保留了專用的代幣開採和權益池。 該礦場實現了三個主要目標:

  • 建立一個積極的 Cartesi 工作生態,並激勵越來越多的計算機力量參與其中;
  • 向這些礦工公平地分配;
  • 爭端解決協議的持續驗證和 Cartesi 網路安全性的逐步提高。

Q17:這似乎是在網路中建立初始吸引力並吸引專案關注的好方法。 你認為入職開發人員為 Cartesi 建立 DApp 怎麼樣?

確實。 為了吸引更多的開發人員在 Cartesi 上進行開發,團隊也正在努力建立非常簡單的 DApp和教程(第一個將是即將釋出的遊戲,Creepts)。 

我們的目標是使其與不熟悉區塊鏈的主流開發人員儘可能地保持無縫。 我們將舉辦聚會和駭客馬拉松。 此外我們堅信我們可以互相幫助,因此我們正在努力與公鏈建立戰略合作伙伴關係。

最後,我們還致力於開展 PR 活動,以透過市場營銷活動提高 Cartesi 的知名度。

以下為真本聰社群成員對 Erick 的自由提問:

Q18:對比Nervos,你們有什麼優勢?

Nervos 是一個底層區塊鏈專案,而 Cartesi 是一個Layer 2。我們兩個專案在 VM上均採用 RISC-V 架構。 Cartesi 可以實現在共識層上(如在 Nervos 上)實現其無法實現的出色擴充套件性。 另外,在 Cartesi 上,計算吞吐量不受共識機制的能力限制,因此可以執行大量的計算並啟動整個作業系統,例如 Linux。

例如,在 Nervos 上建立一個利用 Linux 及其支援的軟體堆疊的 DApp 是不可能的。

Q19:你覺得下一個區塊鏈殺手遊戲應用,最重要的特徵是什麼?去中心化的作用有多大?

當開發區塊鏈遊戲與開發非區塊鏈遊戲一樣方便容易時,我認為我們將更更有可能擁有殺手級的遊戲應用程式。這就是我們正在努力做的。 此外,我們正在努力實現更高的計算吞吐量,因此遊戲體驗將越來越接近非區塊鏈遊戲提供的體驗。

去中心化有幾個好處:遊戲玩家將擁有資產的真實所有權; 遊戲的存在將超出遊戲開發商/工作室的審查範圍; 玩家將越來越有能力決定遊戲發展的命運。

我在本文中對此進行了詳細說明:https://zhuanlan.zhihu.com/p/91226217

以上便是本次AMA的所有內容,如果你還有任何其他疑惑和見解,歡迎聯絡我們。同時如果關於AMA主題有任何推薦請告訴我們,我們下期AMA不見不散。

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