打破不可能三角，新一代公鏈Cypherium如何捕獲美聯儲和IBM青睞？

區塊鏈比特幣 IBM 算法技術 Google 微軟華為公司 Facebook 數據庫亞馬遜深鏈deepchain 2019-07-06

去中心化、安全、可擴展性三者不可兼得。

區塊鏈的不可能三角一直是阻礙區塊鏈大規模商業應用的難題，到目前為止還未出現成熟的解決方案。

新一代公鏈Algorand、Thunder等均試圖有所突破，但從研究結果來看，都無法取得理想的效果，此時，由前谷歌、微軟、華為的高級工程師開發的Cypherium項目提出了一種新的方案。

Cypherium是否能夠真正打破不可能三角，將區塊鏈技術帶入大規模商用時代？

【深鏈原創】

文丨不亮

不可能三角之困

除了發幣和炒幣，區塊鏈還有什麼用？

在不少人看來，區塊鏈目前就是一個低效率的分佈式數據庫，並沒有提升生產力，改善生產關係，反而是淪為了投機外衣，區塊鏈未來的發展取決於能否廣泛應用在商業領域，為人類的生活生產降低成本、提高效率。

區塊鏈無法大規模商業化本質問題在於——目前的公鏈性能並不能承載大規模的商業應用。

比特幣和以太坊目前最被認可的公鏈，可我們知道比特幣的TPS是7，儘管它被認為是最分散和安全的區塊鏈，但轉賬效率低下，比特幣網絡時常堵塞。

以太坊一定程度上提高了可擴展性，但依然面臨效率低下的問題，TPS僅有30-40。

EOS採用了DPOS共識，但只有21個節點，並且可以凍結其網絡帳戶。目前，它的最高TPS達到近4,000，擴展性似乎比比特幣和以太坊好得多，但在不少區塊鏈從業者看來，EOS已經嚴重違背了去中心化的原則，有些人甚至懷疑它不是真正的區塊鏈。

Algorand、Thunder採用了PoS防止女巫攻擊，結合BFT算法驗證交易，但是本質還是從一組受信任的節點中選出驗證節點，並不完全去中心化。

限制區塊鏈整個行業發展的根源來自於Blockchain Trilemma，它有一個熟悉的中文名稱，區塊鏈的不可能三角，即我們平時說的去中心化、可擴展性、安全性，三者只能滿足兩個。

“不可能三角”，是幾乎所有底層公鏈中不可迴避的障礙，歸根結底，都要解決一個問題——“如何在不影響安全性和去中心化程度下提升區塊鏈吞吐量?”

帶著解決區塊鏈不可能三角問題的使命，以Cypherium為代表的第三代區塊鏈誕生了。

Cypherium是由前亞馬遜、谷歌、微軟、華為的高級工程師共同開發的是一個高度可擴展且無需許可的混合區塊鏈平臺，希望實現區塊鏈網絡可擴展性、去中心化和商業化可行性的最大值，從而滿足企業級應用的性能要求。

打破區塊鏈不可能三角

解決不可能三角的核心在於“共識機制”，共識機制主要目的是讓去中心化的網絡能夠按照固定機制持續運轉。

傳統共識機制總是遊離在去中心化、安全、可擴展性這三個維度中，不斷徘徊，由此誕生了區塊鏈的不可能三角問題。

比特幣所採用的工作制證明POW是主要追求“去中心化”與“安全”，這以犧牲效率為代價。

EOS和波場採用的DPoS共識實現了較高的性能，但是其方式通過減少節點數量，只通過較少的超級節點進行打包驗證來實現，因此存在中心化的問題。

通常來講，區塊鏈共識的運行分為兩個過程，首先，選舉記賬人；其次，打包與驗證區塊。

在傳統的共識機制中，這兩個過程都採用同一種共識機制，Cypherium大膽創新，採用混合共識機制，兼顧公平與效率。

Cypherium在共識的第一個過程，也就是選舉記賬人這個階段採用了PoW共識，相較於其他共識機制，PoW有著更佳的公平性，真正體現了去中心化的思想理念。

然而PoW效率低下，於是在第二階段，也就是打包記賬階段，Cypherium則選用了效率較高的HotStuff機制來打包驗證區塊，極大的增加了區塊鏈的可擴展性。

HotStuff算法是改進型PBFT算法，與Tendermint、Algorand等經典PBFT算法變種相比，HotStuff使用了threshold簽名，具有更強的安全性及速度。HotStuff支持異步網絡，擁有比僅支持同步網絡的Tendermint更高的容錯性。

值得一提的是，Facebook區塊鏈系統採用的LibraBFT共識算法，同樣基HotStuff，但LibraBFT本質是聯盟鏈，加入其中是需要許可的，僅支持少數固定驗證節點，基本上被大公司所壟斷；而Cyperium的CypherBFT是無需許可的，人人可以參與成為驗證節點，真正提現了區塊鏈的去中心化精神。

POW+HotStuff，總結起來就是四個字“公平選舉，快速記賬”。

比特幣穩定運行10年已證實了PoW共識的可靠性，Facebook的選擇也證實了HotStuff足以支持數十億用戶的安全與高性能，Cypherium創新地將兩種共識機制巧妙結合，使兩種共識實現了互補。

Cypherium的獨特之處在於，它是第一個結合工作量證明和拜占庭容錯共識來解決不可能三角問題的區塊鏈網絡，既可以實現每秒數千次交易，同時保持和比特幣區塊鏈網絡一樣的權力下放和安全性。

明星公鏈的窘境

除了Cypherium，還有其他新生公鏈同樣在致力於解決區塊鏈“不可能三角”的問題，其中以Algorand和Thunder最受關注和追捧。

Algorand由64歲的圖靈獎得主、美國麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室教授Silvio Micali發起。

Algorand採用了PoS共識機制的分組方式——包括提案組和驗證組，以解決PoW共識機制所帶來的高能耗問題，並同時提升交易性能。

Algorand的獨特創新是VRF(可驗證隨機函數)和加密抽籤，整體方案具有後驗性。

具體而言，用戶是唯一知道自己是否成為某組成員的人，他人無法事先獲知，只能等其廣播後驗證，惡意攻擊者甚至無法事先知道組成員是誰，因此不能對他們進行賄賂或發起拒絕服務攻擊，組員間也無法共謀，提高了系統的安全性。

但浙江大學應用數學系博士呂晟珉的團隊發現VRF存在嚴重的“副作用”，由於共識機制的原因，VRF驗證組規模必須比較大，這導致簽名數據異常龐大，嚴重浪費存儲和容量，不僅造成存儲浪費，而且更影響性能。

其次， Algorand算法對於網絡帶寬要求極大，10M區塊大小意味著要求節點的網絡帶寬峰值至少需要80M才能承載，這對目前一般用戶非常困難，影響了系統的效率和去中心化特性。

因此，他們得出的結論是，Algorand可能無法達到所宣稱的高性能，且其去中心化特性存在潛在問題。

Algorand上線一週，幣價較拍賣價下跌54%，似乎也能看出市場對Algorand的技術存在質疑。

Thunder是一種Layer2的公鏈解決方案，採用分組的方式，有1個leader和多個驗證組員，但問題在於，leader和組員不論如何選取，在被輪換之前，都是固定的，特別是提案、通訊、出塊等都依靠leader，具有濃厚的中心化特徵。

對比之下，採用“POW+HotStuff”混合共識機制的Cypherium在選舉鏈中，運行PoW共識，允許任意節點的加入，當然也就不存在中心化的問題；同時選舉鏈中會篩選由小到大的前n個hash運算結果對應的節點組成委員會，委員會內部再運行HotStuff共識，又提高了效率。

與Tendermint、Algorand等經典PBFT算法變種相比，HotStuff使用了threshold簽名，view-change步驟的複雜度僅為O(n)，具有更強的安全性及速度。

就目前的技術實踐來看，Cypherium採用的混合共識機制或許是解決不可能三角問題的“靈丹妙藥”。

商業落地比技術更重要

此前有媒體報道稱，2018年被稱為“公鏈元年”，全球湧現出上百條公鏈項目展開競爭，但最後90%終將死去。

如今的區塊鏈網絡已經不再是“技術主導一切”，當大家都有技術進步和積累，公鏈想要脫穎而出，更需要的是技術以外的能力——商業落地，這也是Cypherium最突出的優勢之一。

5月30日，由美聯儲發起的非營利性組織US Faster Payments Council正式成立，其成員除了Visa、萬事達卡、富國銀行、高盛、摩根大通等公司以及全美自動票據交換所協會等傳統金融機構之外，還有2家區塊鏈公司，其中之一是Ripple，另一家則是Cypherium。

最近幾年，美聯儲廣被詬病的一點在於，其支付系統陳舊，技術落伍，其核心仍是使用的1970年代設立的自動交換中心，未能跟上時代的步伐。

因此，美聯儲曾公開表示， 2020年前要讓美國消費者和企業享受更快速的支付解決方案。

作為高性能的商用區塊鏈系統，Cypherium可以連接銀行、支付服務供應商和企業，為全球支付提供流暢體驗。

根據美聯儲官網信息，Cypherium已經給美聯儲提交了一份清算系統解決方案，詳細闡述了Cypherium如何利用高性能的區塊鏈網絡幫助美聯儲實現更好的支付清算。

相較於傳統的中心化結算系統，Cypherium的區塊鏈支付清算系統有一些獨特優勢：

首先，總帳安全性得到保障，總帳有無數份，並且無法篡改、隨時更新、保存在各節點，避免了中心化遭受集中攻擊或不可抗力的危險。

其次，在效率上，藉助雙重共識以及分片技術，可以在很短的時間內通過信息處理即可實現資金的交割、流動性成本很低。

另外，它有明確嚴格的賬本管理和記錄規則。交易記錄在系統之前必須得到多個參與方的共識。這可以降低甚至去掉交易賬本的事後核查。因為數據已經在交易過程中得到交易方的同意和驗證。

最後，支持Java智能合約，對智能合約執行工具包的升級和更換以及定製都不會影響整個鏈的正常運行，這給接入銀行系統並進行業務定製帶來了很多方便。

除了得到美聯儲的認可，Cypherium同時也是IBM的全球合作伙伴。

IBM是全球區塊鏈的領軍企業，其開發的聯盟鏈超級賬本Hyperledger Fabric目前被各大企業廣泛應用。

在IBM官網中，Cypherium被描述為“這是一個企業區塊鏈解決方案，可提供更高的可擴展性，並提供基礎構建塊，為區塊鏈技術的未來奠定基礎。”

目前，IBM Cloud已經審核並驗證了Cypherium的企業級區塊鏈作為其中一個解決方案，通過IBM Cloud Showcase，Cypherium可以與大型機構合作，真正實現在加密世界中長期被人提及卻沒有實現的概念——更快的支付，更安全的交易，更透明的記錄，所有這些都可以由Cypherium變為現實。