未来的计算机架构——寒武纪

2020-09-27 18:06:23

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关于寒武纪

在农业社会、工业社会、到信息社会的逐渐进化过程中,人类获取数据、使用数据的方式已经发生了根本性的改变。区块链的兴起就在于为分布式的数据存储、可信链接离散的节点提供了有效的技术手段。但与此同时,在区块链世界的复杂网络里,如何定义数据主权、如何确保数据隐私、如何度量数据的价值、如何承载指数级增长的计算需求就成了所有区块链从业者必须面对的问题。

目前几乎所有的区块链技术体系仍局限于节点之间的“信任”与性能问题。但如果继续承袭这样的思路,我们将仍然无法摆脱今天这个离散、孤立、无隐私保护的互联网框架,无法处理各类复杂问题。

寒武纪是面向未来的下一代计算架构,是商业场景与区块链技术的协同进化过程:

从生态治理、业务重构、网络运营到应用分发,无不涉及到计算复杂性与通讯复杂性的平衡与突破,承载了计算体系架构的新变革;

从技术层面展开为计算复杂性领域中各个分支的理论突破、算法进化及工程实践;

从业务层面展开为全数字化世界的超级基础设施,是对各个行业传统业务治理和网络的拓扑重构;

 

2.1寒武纪总体框架

 

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寒武纪的规划及核心功能如下:

寒武纪(Cambrian):完成主链及应用子链的开发建设,包括可插拔的共识协议、智能合约、分片技术路线、主链研发、可插拔的应用子链等。

地球纪元(Earth Era):接入星际文件系统(IPFS)升级主链的分布式存储能力,支撑商业级的大数据分布式存储需求。

银河纪元(Galactic Era):基于跨链桥接模型,实现寒武纪生态Token与其他协议代币的有效流通与商业场景搭建。

基地纪元(Foundation Era):在实现了上述主子链、分布式文件存储、跨链交易后,进一步为实体商业提供隐私计算和可验证计算服务。

2.2 主子链

为适应不同业务场景的角色设定、治理逻辑和运算诉求,寒武纪以Sharding方式扩展多个应用链,各条子链业务相互独立,逻辑上相互平行。开发者可在寒武纪及应用链上发布智能合约,并对外提供各类数据服务;多个应用链上的交易并行打包,应用链的区块头在主链上达成共识。

 

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如上图所示,按照提供服务的类别不同,寒武纪网络中的节点包括:

l 基础服务节点

l 计算节点:为寒武纪网络提供算力服务的节点,负责完成各种计算任务。

l 数据节点:提供数据服务的节点,负责为各种计算任务提供数据服务,可具体分解为轻节点、全节点、验证节点。

l 路由节点:寒武纪为需求方提供主链、应用子链两种服务模式。需求方可以在私有网络内部署路由节点,私有网络内的节点可以通过路由节点实现NAT穿越,路由节点提供STUN和TRUN服务。

l 区块链节点

l 轻节点:不保存所有区块的数据,只保存区块头信息以及跟自己相关的数据,依赖全节点进行快速交易验证。轻节点参与交易和区块信息的全网广播。

l 全节点:保存了所有区块的数据,可以在本地直接验证交易数据的有效性。全节点参与交易和区块信息的全网广播。

l 验证节点:负责执行交易并把交易数据打包成区块,验证节点通过随机选出,并运行共识协议。

2.3 去中心化存储

IPFS (InterPlanetary File System) 即星际文件系统,是一个面向全球的、点对点的分布式超媒体文件系统,目标是将所有具有相同文件系统的计算设备连接在一起。采用基于内容的地址替代基于域名的地址,也就是用户寻找的不是某个地方而是储存在某个地方的内容,不需要验证发送者的身份,而只需要验证内容的哈希(hash),通过这样可以让网页的速度更快、更安全、更健壮、更持久。

IPFS具备成为internet子系统的素质,通过合理配置可以完备甚至替代HTTP。IPFS 还可以解决困扰 HTTP 互联网多时的安全问题:内容寻址和内容签名技术可以保护基于 IPFS 的网站,并杜绝 DDoS 攻击发生的可能。IPFS 还可以归档重要的公共记录内容,避免网站终止运营所带来的损失。IPFS 的核心改进是去中心化的内容分布,这点可以让人们在分散的互联网服务(甚至是离线的情况)之下获取互联网内容,让网站和网页应用摆脱了源服务器的牵制,可以按照比特币网络的模式进行分布。这是HTTP无法做到的一点,而且对于网络条件欠佳的地方(也就是发展中地区)和市郊地区来说也是一个极大的好处。

IPFS网络的综合优势带来了下面4个显著特性:

◆  Ⅰ 永久的、去中心化保存和共享文件。

◆  Ⅱ 点对点超媒体,P2P保存各类型的数据。

◆  Ⅲ 版本化,可追溯文件修改历史,Git版本控制技术,Merkle DAG。

◆  Ⅳ 内容可寻址,通过文件内容生成唯一哈希值来标识文件。

 

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2.4 跨链桥接

随着区块链的应用普及,市场上出现了大量的侧重点不同的共联项目,如BTC、ETH等。由于这些公链在设计之初面向的痛点问题不同,导致公链的底层架构、协议、机制都有很大的差异,也在事实上导致了区块链领域的数据孤岛的产生。

跨链技术本质上是一种将A链上的数据D(或信息I,或消息M)安全可信地转移到B链并在B链上产生预期效果的一种技术。目前主流的区块链跨链技术方案按照其具体的实现方式主要有:公证人机制、哈希锁定、侧链&中继链、分布式私钥控制。

基于对技术的理解以及团队的实践,寒武纪选择中继链作为跨链桥接的技术方向。中继链算是公证人机制和侧链机制的融合和扩展,寒武纪的跨链网络架构图如下:

 

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如上图所示,寒武纪分为网络层、公式层、应用层。为方便平行链开发,对网络层、共识层会进行标准化封装,应用层中常用的模块:账户、治理、Staking、通讯协议等。第三方建设的跨链桥接节点需要与寒武纪主节点

链接。

以链A到链B执行一笔100个Token转账为例说明跨链交互:

l 互相跟踪。如果A要和B进行跨链交易,那么A和B链需要分别运行相当于对方区块链的轻节点,这样可以实时接收到对方的区块头信息(方便后续执行类SPV验证);链A、链B初始化寒武纪标准跨链协议。

l 链A冻结100个Token, 并生成相应的证明发送给链B。

l 链B接收到相应的寒武纪标准跨链消息,通过链A的区块头信息确定链A确实进行相应的资产冻结,然后链B会生成等价100个Token的资产。

2.5 隐私计算及可验证计算

 

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在一个多方参与的计算中,参与方需要通过数据交换或者协同计算来共享价值、信息和资产。但是不信任的参与方倾向使用“可信任第三方”来归集计算数据,并验证数据的有效性,可信任第三方不可避免的带来可扩展性和隐私性问题。

随着现代密码技术的发展,特别是区块链技术的发展,提出了一些新的计算范式,包括隐私计算可验证计算等,无需依赖第三方就可以验证计算结果的完整性。

基于多方参与记账的分布式账本特性,比特币系统让互不信任的各参与方能安全的完成交易;在创造性的提出智能合约以后,以太坊基本实现了可验证计算,但付出的代价是绝大多数节点重复处理以验证计算正确性的性能浪费,而且可扩展性相对较差,无法满足实际的分布式商业应用。

寒武纪使用包含且不限于零知识证明(ZKP)、可验证计算(VC)、同态加密(HE)、安全多方计算(MPC)等现代密码算法来实现非交互证明的计算扩容方案。

 

三、寒武纪应用场景

寒武纪是面向未来的下一代计算架构,是区块链底层技术的集大成者,是商业场景与区块链技术的协同进化过程。为区块链生态经济的繁盛而生,是寒武纪的初心与使命。

3.1 区块链+传统商业场景

基于主子链+智能合约+去中心化存储的技术,寒武纪可在确保最终一致性的基础上,为丰富多样的应用场景提供高自由度的扩展支持,包括但不限于生态治理、业务重构、网络运营、大数据分析、边缘计算等。

3.1.1 数据交易

近些年来,个人及组织的数据被肆意消费已经成为严重的社会问题。但如何在确保数据隐私的前提下,打破数据孤岛、提高数据质量、健全流通方法是困扰各方的难题。

寒武纪可以借助区块链的分布式账本、去中心化存储、透明可溯源等特点,在保护数据所有人隐私和合法权益为前提,以合规、安全的数据流通为基础,消除数据提供方的担忧,同时满足数据需求方寻找合规、正规数据的需求。通过区块链+大数据,将数据资产化,完成高效清算、结算和核算,激发数据交易的积极性,促进市场繁荣,突破数据孤岛,真正实现跨域连接的建立。

3.1.2 版权保护

目前人们版权保护意识有所增强,但互联网技术的发展让作品复制和传播更加容易,使得数字盗版泛滥,很多作品在未经授权就被传播。与此同时,数字版权贸易日益频繁,版权授权需求量激增,传统版权交易方式具有过程复杂、交易成本高、交易效率低等特点,无法适应互联网时代数字版权贸易的需求。

区块链版权保护平台为互联网时代的版权保护提供有效途径和方式,可线上进行作品交易,平台将作品所有使用、传播等过程全部记录在区块链,有效对原创作品的版权进行保护,使其获得合法权益。除传统的作品版权外,还可将个人 IP 数字化,对个人IP 的收益根据设定进行自动化分配,维护个人相关作品、肖像等内容版权的同时增加其价值,促进版权交易市场的流通。

3.1.3 供应链金融

传统供应链金融的痛点:监管难以穿透,供应链层级的繁复使贸易真实性和交易透明性无法简单通过系统进行确认和审核,造成了监管的不便利性;商票不可拆分、流转,供应商无法基于商票再次背书转让,核心企业信用无法有效传递给多级供应商体系;金融机构风险敞口较大,供应商、经销商之间的约定或合同信息无法得到有效确认或核实,使得金融机构存在较大的授信风险;在传统供应链金融多级供应商体系下,信息难以有效传递,使得一级供应商以外的其他层级供应商无法享受到核心企业的信用,融资较难。

寒武纪可为供应链上下游企业构建个信息对称共享、核心企业信用价值可传递、商票可拆分流程、风险可控的新型供应链金融融资模式,并为监管提供数据追溯便利,提升行业整体服务效率。可能的模块包括:资产登记、资产确权、资产数字化、数字资产管理、监管审计、多层级隐私保护等。

3.1.4 数娱游戏

传统游戏商店的发布模式中,游戏产品提供商与玩家都是弱势群体,寡头游戏平台以中心化的方式决定行业规则,玩家与游戏之间无法匹配的现象成为限制当前游戏产业健康发展的顽疾。

寒武纪可以实现游戏产品提供商与玩家之间点对点价值网络,如提供商发起发起游戏项目众筹;玩家对特定题材的游戏产品提案进行投资、游戏内资产统一作为链上资产进行管理、评价及其他互动等。

 3.1.5 积分管理

基于寒武纪可实施一站式积分管理平台,引入积分发行方、商户、消费者。将积分的发行、流通、消费等行为审计上链。内置的积分通兑互换平台,可支持不同企业以合约的方式快速进行积分的发行、兑换比例设置和交易结算。

3.1.6 数字鉴证

认定案件事实必须以证据为基础,只有获得真实、充分的证据才能保证准确查明案情。在传统证据收集过程中,会存在取证困难、时间长等问题。与此同时,随着科技发展,很多数据以数字化形式存在,而电子数据具有易复制、删除、修改等特点,导致证据收集存在更大的问题和困难,这也是使得司法工作过程缓慢、效率低的原因之一。

通过区块链与大数据有效结合,寒武纪可为现有司法体系的完善提供稳定支撑和执行辅助。利用区块链分布式、透明等特点,实现证据的快速获取和验证,形成司法信息同步协同,提高案件处理效率,避免数据孤岛,减少时间、空间的限制,顺应互联网时代的变革,推进司法创新。

3.2 区块链行业基础服务

3.2.1 分布式存储

自比特币问世以来,区块链行业已经衍生出了用途不一的公链以及面向诸多行业领域的应用级产品。丰富的应用级项目在落地过程中遇到了诸多的问题,其中最大的一个就是框架可以支撑商业级交易的记账清算,但无法满足交易背后海量数据的链上存储。

去中心化网络可以打造无需中介的数据交换系统,不论对于区块链数据、前端数据、元数据或者大型多媒体文件来说,存储和分享这些数据的工具对于这类数据交易以及实现去中心化都很重要。可以享受到来自去中心化解决方案的便利,同时也能获得中心化系统的快速和简易。

基于IPFS的底层协议栈,寒武纪拓展并封装了完善的Open API、SDK组件,协助其他应用级区块链项目完成大文件的链上存储工作,包括但不限于视频类、溯源类、供应链类、去中心化云盘等。

3.2.2 去中心化金融(DeFi)

去中心化金融(Decentralized Finance)旨在在没有中心化实体(如银行、金融机构)的情况下完成储蓄、贷款、交易、保险等业务,重建传统的银行服务。DeFi综合运用了区块链智能逻辑、通证模型、算法激励、社群模式等创新要素,很有效地形成了高度生态化的运营体系,并有效地将前沿技术、智能商业、开放组织、数字金融的创新特性予以充分整合,形成了非常精巧的商业体系。此外,DeFi的演化方向是开放金融,而开放金融是金融业的未来形态,也是金融机构转型的根本方向。

结合寒武纪的智能合约以及跨链能力,生态用户将非常便利的构建自己的DeFi应用,将闲置的Token价值充分利用,并创造收益。

3.2.3 跨链服务

区块链行业发展非常迅速,但是链和链之间大多都相互独立的,不同区块链是不同账本,各自拥有独立的经济体系。这直接导致了区块链间呈现出来的是孤岛效应,价值无法自由快速流通,生态无法对接,体系无法增长。这种孤岛的现状不利于区块链行业的整体发展。想要形成一个真正的价值互联网,就必须解决链与链之间价值流通的障碍。

应用寒武纪的跨链模组,可以解决当今区块链领域面临的许多问题,包括区块链应用的互操作性、可扩展性、以及可无缝升级, 系统性能的能力。

期望在寒武纪的帮助下,每个企业和个人,可以通过跨链实现自金融功能、点对点的贸易、消费,促进社会的生产协作,削弱大资本、大机构的控制,使消费者、劳动者的权益和劳动所得,得到更加公平的保障。

 

四、关于CT(Cambrian Token)

4.1 CT(Cambrian Token)

什么是CT?

CT 通证是在Cambrian生态内流通的数字权益证明。在Cambrian生态内,所有子链的数据存储至Cambrian平台后,即被有效地确权和资产化,CT则是这些数据价值流通的具体承载形式。用户在生态中的所有行为都需要CT作为系统内唯一流通通证。同时,Cambrian系统基础设施的建设和维护、相关技术研发、运营推广等投入,均以CT作为核心激励方式。

在Cambrian公链尚未搭建完成之前,CT的发行建立在以太坊的ERC20协议智能合约基础之上,总数为10亿,永不增发。此期间CT的流转在以太坊公链进行。在Cambrian公链研发和部署就位之后,基金会将选择适当的时间窗口,协调生态内各用户以及相关的交易所,统一行动,将以太坊上的 CT映射到Cambrian公链之上,此后,所有CT的流转就在CT公链上运行。

受益于CT公链的高性能和低损耗特性,在CT公链上流转CT将变得更为便捷和低成本。同时,CT公链还支持强大的智能合约系统,可以在此基础上,围绕CT建立各类复杂的业务模式和商业形态。

 

4.2 CT应用场景

 

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CT应用场景:

生态应用:海量用户共识,生态应用消耗,广告费,利润回购

子链应用:代币发行质押,存证服务,存币生息(DeFi)

公链应用:超级节点竞选,GAS费,分布式存储服务,隐私计算服务

CT作为寒武纪公链的权益通证,是寒武纪生态的各参与方的唯一流通凭证,CT总量上限10亿枚。获取CT的主要方式是参与生态建设,从生态建设角度:寒武纪通证CT是链上唯一通行的加密数字资产,它能串联各个参与寒武纪生态的各方用户,让用户的交易和购买行为为寒武纪的整体价值增幅。

4.3 CT路线图

 

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发稿时主流币价 :
BTC72582.7
ETH2392.85
EOS17.2998

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彭自元 10-16 15:44