对话真本聪:区块链计算层 Cartesi 和它的二层野心

对话真本聪:区块链计算层 Cartesi 和它的二层野心

2019 年 11 月 21 日,真本聪、Winkrypto 和 Cartesi 联合举办了「对话真本聪」AMA 活动,本次 AMA 邀请了 Cartesi 联合创始人 Erick,他详细介绍了 Cartesi 的解决方案、创新之处和治理机制等,并对「其他 Layer 2 解决方案」和「如何打造杀手级应用」等发表看法。

以下是对 Erick 的提问和他的回答,Enjoy it!

Q1:能否简单介绍一下 Cartesi 这个项目?项目愿景是什么,解决什么问题?

Cartesi 是一个链外去中心化的计算平台。它的优越性在于能够允许去中心化应用在 Linux 操作系统上直接运行,而不需要受限于区块链主链本身的计算能力上限和(昂贵的)链上交易费用。复杂的处理可以在链外执行,不受区块链的计算限制和相应的费用。

Cartesi 提供了一个 Linux 运行式环境,是唯一一个基于软件的可验证的链外计算系统,它为开发人员提供了在过去 30 年中发展起来的大量软件程序,使我们今天在 Internet 上使用的应用程序成为可能。

Q2:您能否详细说明提供 Linux 及其支持的软件堆栈的相关性?

所有的应用程序开发都不是自成体系的。当前主流的移动端/桌面端/网页端的应用程序所依赖的开发工具在 Linux 等操作系统上花费了几十年时间逐渐发展成熟。

Cartesi 将所有软件程序引进到区块链使得主流开发员能够便捷开发应用程序。没有 Cartesi ,区块链应用程序就不能使用主流的软件,库和服务,除非牺牲掉区块链的去中心化的特性。

除了受到开发软件基础设施不足的阻碍外,众所周知 DApp 还受到链上处理交易能力(TPS)的限制。

因此,它们很难提供有竞争力的主流中心化应用程序的替代方案。DApp 通常难以构建,笨重且不灵活,对开发者和用户们都很不友好。

Cartesi 解决了这三个问题:

  • 为开发人员提供了完整 Linux 操作系统支持的软件和工具;
  • 摆脱了区块链无法完成的大量数据的繁重计算;
  • 提供服务和代币经济,允许用户安全地依赖网络,不受区块链技术的不便(如确认时间慢、需要保持在线以解决争议等)

Q3:那您如何看待 Cartesi 带来的新基础架构对生态系统的影响?

如果没有 Cartesi 为生态系统带来的基础设施,很难想象去中心化应用的未来。

Cartesi 的存在是为去中心化应用程序提供基础架构。在 Cartesi 网络的支持下,开发人员更容易开发 DApp,并使用户获得与互联网应用程序相当的使用体验。

同样,对于主流互联网开发者开发去中心化应用而言,进入门槛会更加低。

Q4:能否简单介绍一下您的背景?是怎样接触加密资产的,又是在什么一个机缘下创立 Cartesi?

我投身软件行业已经 20 多年的时间。通常作为架构师和团队领导,收获了有关软件最佳实践和开发过程的丰富经验。我得到了很多机会为多个特定垂直领域,开发和管理解决方案。

我从 2012 年开始咨询工作,并与我自己的远程团队合作创建和维护复杂的适用的系统。 其中包括大数据和分析系统,这些系统从成千上万的移动和基础设施网络设备中收集和处理数据,包括南美的主要电信公司(例如 Oi 和 Claro)也使用这些数据来优化其工程和业务 KPI。

我在 2017 年开始认真研究加密货币和区块链。最初参与了一个个人项目,收集和分析加密市场数据,但是后来,当 Cartesi 逐渐成型时,我的全部精力和热情投入了这个项目。

有幸与我在学校时期以来就是好朋友的 Diego Nehab 共同开发它,我感到非常荣幸。 在与他还有 Augusto Teixeira 进行了几次讨论之后,我确定我们正在打造一些非常有意义和有趣的东西。

Q5:你能给我们简单介绍一下 Cartesi 的工作原理吗? 最好能给我们一些简单的例子。

区块链的基础设施在当前且未来仍将不支持我们目前在计算机甚至移动设备上进行的计算(著名的不可能三角理论)。通常,真实商业应用所涉及的计算包括数十亿或数万亿逻辑步骤和大量数据,处理量远远超过链上的承载能力。

我们也看到目前很多以太坊的竞争公链提出了链上扩容的方案,但是没有任何公链实现了令人信服的效果。

有了 Cartesi 的支持,我们可以真正地在 Linux 环境中实现计算结果链上可确认,并且媲美现实世界计算效率的逻辑运算。DApp 用户在 Cartesi 网络中可以达成链下共识,如果有欺诈的一方,Cartesi 网络参与者会在链上进行仲裁,识别和惩罚不诚实的参与方。

在极少数情况下,当出现这些争议仲裁时,区块链能以交互验证的方式以可忽略的运算量运行原始计算(我们使用类似于 Truebit 的验证游戏实现)。

这种验证过程对于主链的影响可以忽略不计。此外,Cartesi 并不像其他二层解决方案一定要求 DApp 的各参与方同时在线。因此,Cartesi 平台的去中心化是用户友好型的。

最后,Cartesi 网络和 Cartesi 的经济模型确保了网络的安全性和长期激励,使得用户能够安全,方便的参与到去中心化应用程序中来。

完整的介绍请见文章:https://zhuanlan.zhihu.com/p/68021149

举个例子,我可以简要解释一下我们对第一个 DApp 所做的工作。 我们目前正在开发完全去中心化的塔防游戏。 

我们选择使用一种流行的编程语言 TypeScript 来编码游戏逻辑。 实际上,我们可以使用任何语言,框架或库来开发我们的 DApp,而无需牺牲去中心化。

借助 Cartesi 的基础架构,整个游戏逻辑可在完全可复制的虚拟机(VM)中脱链运行。 VM 是 Cartesi 节点的核心组件。每个玩家都由他们自己运行的节点或信任的人代表。

所有 Cartesi 节点都有激励在链下达成诚实的协议。否则,如果存在恶意行为,Cartesi 节点保证任何诚实的玩家都能够防御不诚实的对手。

在极少数情况下,纠纷会通过一种称为 “验证游戏”(与 Truebit 所依赖的平台相同)的交互式解决协议来解决。该验证游戏使链上计算成本可忽略不计,因为链上处理的所有内容都是链下完成的原始计算工作量的对数。

此外,争端很少见,因为从经济上激励 DApp 参与者以最具扩展性和成本效益的方式与系统进行交互。

Q6:Cartesi 的创新之处是什么,它经过学术验证吗?

Cartesi 带来的最大创新是能够使典型的真实世界计算在 Linux 环境下链下运行的方式,这种方式可以通过区块链进行验证。 

DApp 用户可以在链下达成共识,如果尝试进行欺诈性计算,Cartesi 会将区块链用作最高法院,以识别和惩罚不诚实的当事方。

Cartesi Core 已由两位博士研究人员 Diego Nehab 和 Augusto Teixeira 研究开发,并由 Cartesi 的顾问 Luiz Henrique de Figueiredo 进行了审查。 Cartesi 实际上这是一个学术研究项目,并且我们的技术白皮书也发布了,该白皮书可以在以下位置找到:https://cartesi.io/cartesi_whitepaper.pdf

Q7:Cartesi 的可重现性是什么?它在 Linux 系统和 VM 中真的是可重现吗?

Cartesi 实现了一个模仿 RISC-V 体系结构的独立且确定性的 VM。 这意味着在给定 VM 初始状态的规范(例如输入数据和要运行的程序)并考虑给定数量的处理步骤后,VM 状态以相同的方式精确地前进,而不管托管 VM 的系统如何。

RISC-V 是一种开放式指令集体系结构(完全开源),它从头开始设计以支持现代操作系统。RISC-V 并没有比智能合约虚拟机复杂许多,它更适合于在 OS 之上运行现实中我们接触的程序。

Linux 内核和几个 Linux 发行版(以及其他 OS)已经移植到了 RISC-V 上,并且 RISC-V 有成熟的编译器。这是 Cartesi 试图解决的问题的最好匹配:将真实世界的计算能力引入区块链。

关于 RISC-V 的简介:RISC-V 是一种基于精简指令集计算机(RISC)原理的开源硬件指令集体系结构(ISA)。

该项目于 2010 年在加州大学伯克利分校开始,但许多捐助者都是与大学无关的志愿者。

Q8:Cartesi 的可验证性是什么,它真的安全和值得信任吗?

Cartesi Core 的可验证性组件允许以安全且去中心的方式,而且以可忽略不计的成本,裁定这些复杂的计算在区块链上的正确性。

实际上,这意味着在 Cartesi 上运行的 DApp 的任何诚实参与者都可以向区块链证明他们是正确的,即使所有其他参与者都是恶意的。 这就是用户在需要时可以依靠区块链的强大安全保证的方式。

如上所述,Cartesi 将区块链用作最高法院,以识别和惩罚不诚实的当事方。 在极少数情况下,当出现这些争议解决方案时,区块链将运行交互式争议解决方案,并让其运行原始计算的单个步骤,而数据量却可以忽略不计。 

它是安全且值得信赖的。为了更好地理解使 Cartesi 安全的关键原则,我们建议阅读我们的文章 “关于 Linux 和区块链” 或技术文章。 我们也很乐意在我们的 Discord 频道上解答所有与安全相关的问题。

Q9:Cartesi 是 Layer2,它和其他 Layer1 或 Layer2 的区别有哪些,为什么这样设计?

现在一层(Layer1)扩容方案的解决方式有:

  • DPoS:让一个小范围的超级节点去验证所有交易,节点通过民主投票而选定
  • 分片:将组帐户共享为不同的 “分片”,然后将这些独立的分片链接到主链以进行跨分片结算。
  • 各种 BFT,PBFT:和 POW 相比能够实现更快的共识,但是只能容纳有限的参与者。

所有这些创新都是为了增强区块链的交易处理能力,但是不可避免地,这些交易的最终确定仍需要全局共识,并且当智能合约的计算需求或交互的账户数量超过一定阈值时,即使在分片技术上,达成全局共识也将以超线性方式增长,从而使其受到严格限制或不可行。

Cartesi 仅尝试达到相关计算的本地统一,准确的说,只有利益相关方(或者利益相关方选择的代理人)才需要执行密集的链下计算,并交由链上合约验证确保执行结果,从而解决了共识层固有的极端冗余问题。

尽管如此,这些新的一层解决方案可以集成到 Cartesi 中,以结合两者的优点。

关于 Layer2:事实上,二层解决方案被提出用以提高区块链的性能,例如 Plasma,状态通道。

但就其本质讲,是让大量的交易在链下进行,并只在需要最终确认的时候,或者在出现争议的时候提交到链上仲裁。这类方案普遍需要区块链能解决任何可能出现的争议 (当 Plasma 退出,或者状态通道被关闭)。

在最坏的情况下,这些方案在通道开启的时候就会把大量计算传到主链上,从而限制了最大交易体量(计算量),主链是无法有效解决这类问题的。

然而 Cartesi 可以极大地改善这些技术的缺陷,因为它允许 Plasma 或状态通道更好地利用 Cartesi 虚拟机的全部计算能力,并且如果出现分歧,不管合同多么复杂,主链能够通过 Cartesi 的 VG 低成本且有效率地解决任何争议。

Q10:Cartesi 和 Truebit 的区别是什么?

Cartesi 乍一看之下和 TrueBit 有些类似,但实际上在设计决策上差别很大。

首先,Trubit 和 Cartesi 最大的一个区别是虚拟机。TrueBit 是基于 WebAssembly 这个怪兽做的虚拟机,WASM 是 W3C Community Group 用于支持高效 Web 应用的指令集架构(ISA),而 Cartesi 是基于 RISC-V 的开放指令集架构,这个指令集是 UC Berkeley 设计用于硬件实现的。

TrueBit 的技术专注于提高智能合约的计算能力,智能合约在一个简单的运行时环境下运行。然而,正如我们之前所说的,我们在 Web 或设备上使用的程序不能孤立地存在,因为它们需要由现代操作系统和许多软件层提供的需要支持。

我们对架构选择使 Cartesi 计算能够在操作系统中的适当位置上运行。在这种环境下,可以开发更强大的 DApp。

Truebit 的另外一个问题是在于他的激励网络不够高效;为了保持网络成员的参与积极性,带有错误结果的计算(诱饵)必须被人为的注入到激励层中去以保持成员的兴奋度和参与感,这种低效性激励是 TrueBit 设计中必须存在的部分。

相反的,Cartesi 可以被看作是一种依赖智能合约背书的线下计算形式,所有受此背书影响的参与方都有责任去执行离线计算,还能保证全方位的去中心化和用户参与的隐私。

Q11:Cartesi 的用例有聚焦在哪个领域吗? 开放式金融,物流与优化,还是游戏? Cartesi 如何与其他公链协同合作创建这些用例?

Cartesi 解决了很多区块链的基础架构问题,支持 DApp 实现前所未有的加速落地。Cartesi 不仅是一项简单的 Layer 2 技术创新,而是一个对任何行业应用的去中心化部署都非常便利且灵活的平台。

Cartesi 的优势在于任何行业的应用可以便利部署到其平台上成为 DApp。

话虽如此,我们的第一个去中心化应用程序将是第一个在 Linux 上运行的去中心化式塔防锦标赛游戏。 我们认为,对于 DApp 的第一批用户来说,游戏是一个简单的切入点,因为区块链为游戏行业带来了许多好处。 

对于那些感兴趣的人,请查看我们有关区块链游戏的最新文章: https://medium.com/cartesi/how-to-make-more-impressive-decentralized-games-120636cb5712

除了为去中心化游戏生态系统提供强大的基础架构之外,我们还预计到 Cartesi 将通过允许使用潜在的复杂金融算法处理大量现实世界金融数据来帮助创建强大的开放金融应用程序。

Cartesi 最初是建立在以太坊之上的,我们的计划是将来不仅在单一区块链。 我们正在寻求与几个公共区块链建立战略合作伙伴关系,使我们彼此受益,以迅速提高采用率,并发布社区正在寻找的杀手级 DApp。

Q12:PoS 的去中心化成为了大家讨论的焦点,Cartesi 如何实现系统的去中心化?

在 Cartesi,我们致力于在其他因素上保持去中心化保证。 例如,我们不打算通过使用 “超级节点” 来实现可扩展性,而是希望我们的节点在消费类硬件上运行。 

我们获得可扩展性的方法是通过局部性(如上所述,并非每个人都需要了解系统中的所有内容)。

Q13:Cartesi 的治理机制是什么?

Cartesi 最初将由基金会和我们的 Staking/挖矿池释放机制管理。随着 Cartesi 网络的流通供应全面生效,在没有管理实体的情况下,该网络将朝着完全去中心化的方向发展。 然后,Cartesi 基金会将仅致力于进一步发展 Cartesi 基础设施。

Q14:你怎么看待公链的竞争,你认为谁是下一代公链?

虽然 Cartesi 最初是建立在以太坊之上的,但我们的长期目标是与区块链不可知论,因此我们不必担心最终会哪个区块链会胜利。

  我们相信,将来会出现一些占主导地位的公共区块链,但是目前很难说是哪个。 

除此之外,与区块链无关的开发人员还可以使开发人员轻松地将基于 Cartesi 构建的 DApp 迁移到他们希望的任何区块链上,从而实现更大的灵活性,并减少对构建平台的依赖。 

最后,我们的愿景包括使 DApp 开发尽可能接近使用 Linux 支持的主流软件栈对常规应用程序进行编码的经验-这将弥合当今存在的巨大知识鸿沟与每种新区块链协议的特质。

Q15:项目进展如何,主网和测试网何时启动,相关计划是什么?

Cartesi 团队现在已经按照技术白皮书中的规定发布和开源 Cartesi Core(DAG 功能除外)。 有了这个里程碑,我们已经实现了可验证性,这意味着可以以可忽略的成本,安全且去中心化的方式裁定区块链上的大量计算的正确性。Cartesi Core 在 Github 上可以作为开源使用。

在接下来的几个星期我们将发布我们的第一个 DApp– 塔防游戏比赛。该游戏展示了如何使用 Linux 上的常规软件库开发完全去中心化的游戏,这类游戏通常需要数十亿条微处理器指令(无法在链上运行)。

  • 07/2017 启动研究
  • 07/2018  Cartesi Core 白皮书
  • 12/2018 完成计算的重现性—可展示的原型演示
  • Q2/2018 完成计算的验证性—可交互的链上争议解决原型方案
  • Q3/2019 Cartesi 核心以开源的形式释放
  • Q4/2019 第一个 Cartesi DApp—塔防游戏
  • Q1/2020 Cartesi SDK-安装工具包,文档,教学演示
  • Q2/2020 Cartesi 在测试网上挖矿
  • Q3/2020 Cartesi 在主网上挖矿

Q16:你们的增长计划是什么?你们如何吸引用户和开发者?

我们最初的用户增长计划依赖于 Cartesi 网络及其功能。 Cartesi 将运行一个现实世界算力矿场。 Cartesi 的挖矿不会浪费电力,而且会帮助引导由 Cartesi 本身工作网络制造的纠纷。 我们为此保留了专用的代币开采和权益池。 该矿场实现了三个主要目标:

  • 建立一个积极的 Cartesi 工作生态,并激励越来越多的计算机力量参与其中;
  • 向这些矿工公平地分配;
  • 争端解决协议的持续验证和 Cartesi 网络安全性的逐步提高。

Q17:这似乎是在网络中建立初始吸引力并吸引项目关注的好方法。 你认为入职开发人员为 Cartesi 创建 DApp 怎么样?

确实。 为了吸引更多的开发人员在 Cartesi 上进行开发,团队也正在努力创建非常简单的 DApp 和教程(第一个将是即将发布的游戏,Creepts)。 

我们的目标是使其与不熟悉区块链的主流开发人员尽可能地保持无缝。 我们将举办聚会和黑客马拉松。 此外我们坚信我们可以互相帮助,因此我们正在努力与公链建立战略合作伙伴关系。

最后,我们还致力于开展 PR 活动,以通过市场营销活动提高 Cartesi 的知名度。

以下为真本聪社群成员对 Erick 的自由提问:

Q18:对比 Nervos,你们有什么优势?

Nervos 是一个底层区块链项目,而 Cartesi 是一个 Layer 2。我们两个项目在 VM 上均采用 RISC-V 架构。 Cartesi 可以实现在共识层上(如在 Nervos 上)实现其无法实现的出色扩展性。 另外,在 Cartesi 上,计算吞吐量不受共识机制的能力限制,因此可以运行大量的计算并启动整个操作系统,例如 Linux。

例如,在 Nervos 上创建一个利用 Linux 及其支持的软件堆栈的 DApp 是不可能的。

Q19:你觉得下一个区块链杀手游戏应用,最重要的特征是什么?去中心化的作用有多大?

当开发区块链游戏与开发非区块链游戏一样方便容易时,我认为我们将更更有可能拥有杀手级的游戏应用程序。这就是我们正在努力做的。 此外,我们正在努力实现更高的计算吞吐量,因此游戏体验将越来越接近非区块链游戏提供的体验。

去中心化有几个好处:游戏玩家将拥有资产的真实所有权; 游戏的存在将超出游戏开发商/工作室的审查范围; 玩家将越来越有能力决定游戏发展的命运。

我在本文中对此进行了详细说明:https://zhuanlan.zhihu.com/p/91226217

以上便是本次 AMA 的所有内容,如果你还有任何其他疑惑和见解,欢迎联系我们。同时如果关于 AMA 主题有任何推荐请告诉我们,我们下期 AMA 不见不散。

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