北航蔡维德：区块链的新计算基础设施 | CCF-GAIR 2017

2017年7月7日至9日，全球人工智能与机器人峰会CCF-GAIR大会在深圳成功举办。本次由CCF中国计算机学会主办、雷锋网(公众号：雷锋网)与香港中文大学（深圳）承办。来自全球30多位顶级院士、近300家AI明星AI企业，齐聚智能科技产业盛会。

近几年，区块链非常热门，其分布式、开放性、不可篡改等特点，能够解决目前金融行业，甚至互联网行业的多种问题。在本次大会上，北京航空航天大学数字社会与区块链实验室主任、天德科技首席科学家蔡维德教授以“区块链：新计算基础设施”为主题，进行了演讲，同时他也是美国亚利桑那州计算机与科学工程的教授、国家“”特聘教授以及软件工程领域的知名学者。

以下为蔡维德演讲速记全文整理，雷锋网在不改变原意的基础上做了精编：

区块链的影响将越来越大 比想象的大

经过最近三个月的发展，区块链的定位大大扩展了，大大提升了区块链的重要性。

到底什么是区块链？我定义的区块链是块子链+多节点+拜占庭将军。有人加P2P网络，但我从来不加P2P，因为P2P网络有监管问题。

区块链定位有三种说法：

• 第一，第四次工业革命，以前的工业革命有蒸汽机、汽车、计算机，区块链是第四次工业革命。WEF说到2025年10%的全球资产会在区块链上。

• 第二，有人说这是300年甚至是500年一次的金融大改革，从2017年来看，这事是真的。ICO市场火爆，改变了资本市场，改变了很多金融的事情。现在每天很多人打电话找我交流ICO。

• 第三，第二代互联网，以前认为区块链跑到网上就是链网，现在发现这个定义不对了。现在并不是链跑到网上，而是许多链组成互联网的基础。链网的意义大不同了，如果链网是第二代互联网，它能渗透到每个人、生活的每个时刻，这是巨大的变化！

英国国家战略

2016年1月，英国政府将它提升为国家战略，这是英国政府所说的。为此，去年我拜访了英国首席科学家。2016年9月，我去英国央行，跟他们深入交流了两个小时，英国发现新经济高速成长，而传统经济活动不成长甚至往下走，英国央行Victoria Cleland说这是英国央行在320年来第一次重大货币改革，由央行直接进入商业机构和个人，这是巨大的变化。虽然英国现在在技术上还做不到，但他们的构想非常大。

2016年9月当时全世界有7个央行经济学家、科学家，讨论非常激烈，他们认为这是许多年来的经济大改革。我在中国时，许多计算机学者还说这是许多年前就已经有的东西，但在英国有着非常激烈的讨论，肯定是经济的大改革。

英国新经济理论出来了，如果采用新的数字法币，英国经济会有重大进步。

英国央行用数据来说明这件事。黄色部分是新经济活动，每年以60-80%速度上涨。下面是旧经济活动，趴在地下。

从英国回来后，有人问我为什么英国要发行数字法币，答案就是“他们是被逼的”，英国央行已经对英国经济失控了，大部分英国经济活动不经过英国央行，这对英国是非常大的挑战。

数字法币

这是政府和银行对私人数字货币的反击。前几天IMF出台数字货币，题目是“他们的数字货币要打击私人数字货币”，这是两大阵营。一个是私人数字货币，一个是政府数字法币。

数字法庭、数字社会、数字政府的影响比数字货币大得多。 这些会影响每一个人的生活。但这些还没比第四个更大——链网。

链网可能成为国家战略

2015年有人跟我说区块链会是第2代互联网，我不认为区块链能有这样的趋势和发展。但是2017年出现了很多事情，链网可能会变成许多国家的战略，成为第2代互联网。从这些事情看起来， 区块链将是网络重构的重大事件。

2017年5月，贵阳重新定义大数据，提出十个大数据关键词。

贵阳有三大大数据方向：

• 第一大方向就是区块链，把区块链列为大数据的大方向之一，排名第一，说明区块链非常重要。

• 二是主权区块链，这影响国家对这件事的看法。贵阳要重新定义区块链，把“国家主权意识”存放在区块链里面。这是惊人的思想！

• 三是秩序互联网。《块数据》这本书在今年5月出版，如果说互联网是一条通往未来的高速公路，大数据就是行驶在这条高速公路上的一辆车，区块链是让汽车在高速公路上合法行驶的制度和规则。

  

我们以前认为区块链是数字货币，一群人在搞或者有点前沿的科学家做区块链研究。现在定位它为以后在互联网上管理秩序的机制，下一代互联网要有区块链，而且到处都是区块链，这是全新的定位。

区块链不再是一件前沿的事情，而是把它定位为下一代互联网的基础，国家主权的维护者！

今日的“自媒体”可能是明日“自金融”的预表

自金融在2017年正式起来了，而且在最近三个月起来了。自金融是爆发的！

一直有人找我要不要ICO？以及我对ICO有什么看法。（Initial Coin Offerings 简称“ICO”，是投资数字货币的一种方式），我打电话问ICO公司，他说很多人在申请ICO。

ICO的钱超过IPO的钱，代表资本市场有巨大的改变，这不是英国央行、美联储做的，而是民间组织自己做的事情。

什么是自金融？就是共享经济，大家把自己的东西拿出来分享，以后每个人都可以有和银行一样质量的软件，今天你到人民银行、招商银行、工商银行，他们用的软件，我们没有，他们有的数据，我们没有，这种事情可能会被打破。

有了区块链和数据分享，大家可以有像银行这么好的软件，有了好的软件，每个人都可以开金融公司。

可以从今天的“自媒体”来看。以前媒体由几家机构控制，现在每个人在家里放一个Apple，就可以开一家媒体公司。现在已经有大量的自媒体公司出现。

以后可能每个人有一个PC，在云上租银行软件，自己就可以开金融公司（自金融公司）。其中一个自金融就是融资。

ICO在2017年正式打破传统的资本市场。今年ICO资产超过IPO资产，流通性更强，这件事太火爆了。过去三个礼拜，许多人打电话来说怎么做ICO，有没有ICO软件，ICO的规格是什么，大家都在激烈讨论。

一直有人问我对ICO的看法，我对ICO的看法是“ICO是一种机制，这种机制现在并不完整，但它有非常吸引人的地方，一是流通性非常强，但现在没有好的监管，如果有好的监管，这将是资本市场的革命”，这件事已经发生了，而且这件事是全球性的，并不是只限制在深圳或者上海，而是全球性的活动。这件事变成了巨大的发展。

加拿大央行拒绝使用区块链

刚刚谈的是高大上的事情，现在谈谈实际的事情。过去一年加拿大央行做了一些区块链实验。

加拿大央行是世界上非常重要的央行。为什么它重要，并不是因为它大，相比其他央行加拿大央行非常小，人口比广东省少。加拿大地多人少，为什么它重要？因为它胆子特别大，其他央行不敢做的时候加拿大央行却敢进行。

一年多前，加拿大央行联络R3 CEV等公司做区块链（Jasper）实验，除了央行，还跟Payments Canada（支付公司）和七家商业银行做了一年的实验，这个实验在2017年2月、5月、6月出了报告，在中国却只有很少人讨论。

一个国家央行所出的区块链报告却很少人讨论，可能因为这是一个负面的报告。他们用以太坊处理央行发行的数字收据，用R3 CEV的Corda构建DLT。R3 CEV在2015至2016年独领风骚，很多公司希望加入R3 联盟，认为R3 CEV是中国区块链领域的榜样。

但是在2017年 R3 CEV像漏斗似的直线往下走，真正让R3 CEV跌下来的是加拿大央行的报告。这份报告不是民间出的，而是加拿大央行出的。得出的结论“用区块链给大规模支付系统构带来更高运营成本与风险”，宣布不考虑区块链，这是非常负面的报道。

加拿大央行用了两个技术，一是以太坊，二是R3 CEV的Corda，以太坊不能撤销、可扩展性差、不能保护隐私权，所以他们觉得这没法做。

做了Corda，隐私保护性不错，但性能差，加拿大银行同业支付系统32000笔交易，平均一秒不到一笔交易。比特币最新数据平均一秒可以有三笔交易，比特币比以前进步了。一个国家央行重要的系统，一秒钟能做一笔交易就可以通过，但Corda竟然无法达到！可以说是非常惨烈。

Corda容错性差，区块链本身就有容错性， 但是Corda不是区块链，容错性差。

后来加拿大央行宣布以太坊和Corda都不及格。

这是Corda问题还是区块链的问题？我认为这是Corda本身的问题。悉尼大学在2017年才宣布区块链一秒钟能完成40万笔交易。

Corda本身不是区块链，而是类似区块链，仔细看Corda会发现，它不像区块链，它比较像RSCoin（英国央行数字法币）。英国央行数字法币学比特币，Corda模仿RSCoin发展。Corda的失败使得以后大家会用非常仔细的眼光来看类似区块链。并不能说我像区块链，我就能被银行用。

Corda的失败，代表国外的“神”或者国外所谓的专家可能不太灵。

 HyperLedger（超级账本）

很多中国公司认为如果要用区块链，就要用HyperLedger。有银行做POC的时候，直接选择HyperLedger。

HyperLedger1.0是块子链+多节点+数据库一致性。HyperLedger v1.0的假设是这是一个互相信任的系统，我跟你是互相信任的。

“Not trusting anyone in this environment is irrelevant”（出于2016年HyperLedger 工程师的话），在这个系统中大家是可以互相相信的，这样的设计是否适合在中国使用？

今天我们为什么要用区块链？因为我们要监管，防止对方作弊，如果我们今天用trusting anyone的区块链，别人作弊，我们就倒霉， 因为我们相信别人。

HyperLedger 1.0有问题，它用了一个机制——atomic broadcast，这是一个共识机制，但只能跑在信任的系统里面。一旦有人作弊，系统就有问题。 所以HyperLedger 1.0只能用在一个互相完全信任的系统里面， 不能用在需要监管的系统里面， 例如银行、交易所、 金融机构系统。

DTCC不能完成的区块链结算天德科技完成了

2017年4月24日，DTCC（Depository Trust & Clearing Corporation，DTCC,美国存管信托和结算公司）宣布区块链不适用于“净额结算”。在同一篇文章里面说区块链技术要等5至10年才能做到，DTCC的合作伙伴是IBM和R3。

如何做区块链“净额结算”？

天德科技从去年11月开始做这个项目，这是可以解决的，并不是不能解决。

解决方案是我们把所有数据放在一个区块链上，这么大笔数据放在上面，我们需要大数据版的区块链。我们可以做大数据版的区块链，把大数据放在区块链里，区块链不再是小型的数据库，可以是大数据版的区块链，可以做高速大数据分析、多方交易、链上实施、分账结算。

我们的消息是在3月24日宣布的， 比DTCC做不出的消息足足早了一个月。我们做出来了，DTCC在将近一个月后宣布他们做不出来，他们无法做链上实时分账结算，我们已经做出来了。

在此架构上，我们采取了多服务器、多分布式系统，做出了4D（四重分布式系统）。在一个清算所做了两个月的实验，其中有历史交易和实时交易，20天左右我们跑了33.34亿笔交易，跑了20天左右实时交易。这代表纳斯达克股票交易所一年四个月的交易量，也等于伦敦股票交易所13年的交易量。

这么大的交易量在区块链上是可行的，所以不能说区块链只能做小数据、小计算、清算结算。不要认为这是不可能的事情，这是可能的事情。这件事已经做出来了，5月份在贵阳有公开的展示。

异构链网特性

链网是新型事物，以后会有许许多多的链网模型出现。链网模型分为两种：一种是同质网络模型；另一种是异构网络模型。

异构网络模型是用不同种的链连在一起，欧洲有Polkadot，美国有Cosmos；同质网络模型是用相同种的的链连在一起，日本有卫星链，中国有熊猫链。

如果我们仔细看Polkadot和Cosmos会发现他们的共识算法非常复杂，每条链之间都要做共识，如果每条链之间做交易，也要做链中间的共识。Zone 1和Zone 3要做交易，Zone1要做自己的共识，Zone 3要做自己的共识，中心链自己要共识，也要和Zone 1 跟Zone 3做共识。虽然Zone 4没有交易，但由于中心链要和 Zone1 做共识，也被拦阻了。在做跨境交易时，很多事情统统被阻拦了。

为什么一个分布式的技术、分布式的区块链用中心化的思想来做？不论是宇宙或是Polkadot，如果仔细看都是中心化的。

金丝猴模型

我提出一个模型——金丝猴模型，大圈圈是一条链，中间小圈圈是中间链，模型的差别是什么？小链不能跟小链连接，大链需要连接小链。大链有自己的共识，小链有自己的共识，2个大链要交易，只要2个大链和中间的小链要共识， 其他的链不需要参与共识。这是一个突破。

在此基础上，任何机构可以加入链网，可更改、可延伸，但链网架构不改变。如果有许多跨境交易，可以有多个小圈连接在一起，这样比较像互联网的架构，互联网架构是随时进来，随时离开，这是自身的衍生和自身的发展。

熊猫模型

熊猫模型是把每一条链（账户区块链、交易区块链），一切都可以进去，又都可以出来。这是我们给清算所设计的，每一个交易所都会有自己的链，一个清算所有一个所谓的“超级大账本”，我们称之为SLL，所有的链、所有的交易所、所有的银行可以经过这些交易区块链进入SLL。

所有的账户都放在SLL上，是条非常大的链，可以把全中国的所有账户都可以放在这条链上。这是我们数据库的设计，一条大链可以有这么大的数据库。

这是我们提出的熊猫模型。熊猫模型是每一个单位自己有一个ABC、TBC，假设今天多一个交易所，这边又多一个交易所，这边多一个银行，那边多一个银行。它可以自由的衍生、演化，自主的行为通过网络实现。

据雷锋网了解，区块链清算系统已做出来后运行了两个月。

区块链新趋势

以前认为区块链是单链架构，现在是多链架构，多链还不算，链上需要有一个架构模型。现在有一些比较好的模型有金丝猴模型、宇宙模型、熊猫模型，还有两三种模型。

以前一个节点拥有一台服务器，现在每一个节点可以有多个服务器。

块子链，以前只有一个单链条，现在有多个子链。半年前，我们开始做多条子链，增加速度， Hyperledger 也有子链架构。

以前数据库用MySQL和LevelDB，以后用大数据版数据库来做区块链交易。

很多人说我的链交易到了几百万，他们说的交易是“区块链交易”，不是“商业交易”。真正做商业系统时发现，一个简单的商业可能要查很多次，经过多个账户，非常复杂。

现在开始不应该再谈论区块链交易的速度，应该谈论商业交易速度， 这是用户经历的真实速度。Corda系统可能无法达到一秒钟一笔商业交易，并不是区块链交易。

商业模型

以前是数字货币，现在是数字资产。以前融资是ICO，现在ICO进入资本市场和IPO并行。

从定位上看，以前是私人数字货币，现在是数字法币、数字法庭、数字社会、数字政府、新一代的网络、数字银行、数字法币等，可见定位跟以前有大不同。

区块链新趋势

区块链有新的分类，现在有区块链和类似区块链。

区块链又分为两种，一是拜占庭将军协议，二是非拜占庭将军协议。非拜占庭将军协议，是互相信任的，一个节点被攻破，整个链被攻破。因为它是互相信任，不查验对方。

HyperLedger（v.0.6）采取的是拜占庭将军协议，但1.0不是，它事实上是将拜占庭将军协议用在后面，前面被攻破，后面跟着破。它前面用的没有任何防备的atomic broadcast，一旦被攻破，后面跟着破。

类似区块链：RSCoin、BigchainDB、Corda、VaultOS，美国类似区块链都不同。

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