鏈網架構:從電信網到互聯網,區塊鏈的發展歷史
區塊鏈發展到今天,形成了公鏈、聯盟鏈/私鏈、鏈網這三大架構流派。仍以計算機發展史來類比:公鏈相當于當年的大型計算機,直到今天,IBM大型機已更新換代,充滿科技感,仍然在特定行業為滿足特定需要而運轉,難怪當年IBM董事長曾斷言全世界只需要5臺計算機;聯盟鏈和私鏈如同蓬勃發展的個人電腦產業帶來的局域網、專用網系統。政府、大企業等擁有充分資源的機構更是組建起自己的專有網絡,連接多個大樓甚至城市。
今天的區塊鏈www.yuanwze.cn行業,如同當年互聯網尚未降臨的計算機領域,幾乎所有公鏈都指望“贏者通吃”,所有聯盟鏈都打算“占山為王”。然而,借鑒從電信網到互聯網的發展歷史,我們相信新生的鏈網架構代表著區塊鏈技術的發展方向和主流(見圖1)。
進入2019年,鏈網架構在行業嶄露頭角,并且越來越受關注。目前,ArcBlock、Cosmos(原Tendermint)和Polkadot是在全力研發鏈網架構領域技術全球領先的三個項目(見圖2)。
在如何實現跨鏈互聯互通方面,目前各家的技術解決方案可謂八仙過海、各顯神通,但基本的設計和目的是類似的。而且,這些不同的跨鏈技術本身都體現出對其他技術的互聯互通性,理論上它們互相兼容、可聯通——這與傳統公鏈的“各自為政”形成鮮明對比。
以Tendermint團隊為核心團隊開發的跨鏈項目Cosmos定義了IBC,允許使用Cosmos SDK開發的相同結構的區塊鏈以及代理鏈(遵守原鏈和IBC通信標準),以Zone的形式與Hub這一中間樞紐連接通信,實現鏈與鏈的互聯互通,最終形成宇宙星云式鏈網結構。
圖1 電信網—互聯網—鏈網
注:直到今天,互聯網并沒有完全取代電信網,但其價值已遠大于電信網。
然而,在20年前,互聯網在電信運營商眼里不過是一項“增值數據業務”。電信網、廣電網、互聯網“三網合一”的“融合通信”曾經是業界熱議10多年的目標,如今卻以互聯網融合一切悄然成為現實。今天的區塊鏈網絡基于P2P協議基礎,因此在很多人眼中,它只是互聯網承載的一塊“小業務”,正如過去互聯網長于電信網并將其包容一般,我們相信未來區塊鏈網絡將大于并包容互聯網。
ArcBlock鏈網中所有的鏈都是平行空間的設計,用去中心化身份來實現鏈與鏈的互聯和通信(見圖3)。ArcBlock鏈網中,鏈和鏈之間的通信沒有采用必須通過中間人的“中繼”或Hub進行的設計,更為去中心化,組網更為自由。鏈網的每條鏈專注于唯一功能,各司其職又互相配合,并且能與比特幣、以太坊公鏈等通過GraphQL API查詢交互。多個“應用鏈”結合若干“服務鏈”和“資產鏈”組成的鏈網是主流,也是ArcBlock所看到的前景所在。
圖2 ArcBlock、Cosmos與Polkadot技術對比
注:三家平臺最大的共同特點是“織鏈成網”。ArcBlock的ABT鏈網和Cosmos主網相繼在2019年第一季度發布,均已宣布可以支持無限條鏈的自由組網,Polkadot計劃第一版能支持高達約100條鏈的鏈網(而之前的白皮書表示支持數百條鏈),并在2020年發布第二版后才能支持更多的鏈加入。
圖3 去中心化身份在鏈網結構中的作用
注:通過去中心化身份技術,用戶可以統一控制一組在不同鏈之上的數字身份。去中心化身份的特性使得每條鏈上的去中心化身份地址都是獨特的,因此不會暴露這些去中心化身份來自同一個用戶,而數字錢包技術能方便地管理這一連串的地址和其對應的密鑰。在邏輯上相當于用戶的身份跨越了多條鏈。
Polkadot采用平行鏈+中繼鏈來實現跨鏈,與以太坊2.0設計有一定的相近之處。Polkadot的設計特點是其中繼鏈相當于一種類型的公鏈,中繼鏈上的驗證節點會提供接入中繼鏈的平行鏈上交易的驗證,這樣相當于這些平行鏈的安全性是由節點更多、更去中心化的中繼鏈來保障的,這種設計被稱為“共享安全性”模式。相比之下,ArcBlock和Cosmos的設計要求每個應用鏈(相當于“平行鏈”)自己維護自己的安全性。
值得一提的是,企業聯盟鏈Hyperledger Fabric在類似鏈網架構方面的設計思路相當超前。當各家公鏈還在“你方唱罷我登場”之時,Hyperledger Fabric從其Fabric這一取名上就體現了多鏈交織設計的特色。Fabric的設計目標是聯盟鏈環境,類似多鏈,這主要體現在其一個應用中采用通道的方式切分出多個互相隔離的賬本的設計,但Fabric的通道的實現完全基于同一個區塊鏈,并沒有真正實現跨鏈通信。據我們了解,企業在使用Fabric開發應用時,通道是一個非常受歡迎的特性,正因為它提供了這種類似多賬本多鏈跨鏈的能力。然而,當系統采用多個Fabric系統或者多個基于Fabric開發的系統需要互聯互通的時候,目前的通道設計對此是無能為力的。
多鏈互聯設計的另一個好處就是,不再需要去區分公鏈、私鏈和聯盟鏈,不必陷入許可鏈和無許可鏈這些“名詞之爭”。當各條鏈可以有效互聯,必然有一部分是公共的,而有一部分是私有或者聯盟的,必然有需要許可的,也有不需要許可的,正如今天的互聯網一般。
無論上述哪一種技術,其基本思路都和現在的一條公鏈搞定一切的單鏈設計思路截然不同。無論從技術發展趨勢來看,還是從去中心化程度本身來分析,我們都有理由相信,鏈網是未來去中心化世界的趨勢,2019年正是這一共識形成的分水嶺。