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導(dǎo)語：前Bybit技術(shù)負(fù)責(zé)人 / 現(xiàn)極客web3顧問 @0xkookoo 眼中的ICP與區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲奈磥?/p>

Introduction

BTC 提出電子現(xiàn)金，開辟區(qū)塊鏈行業(yè)從0到1

ETH 提出智能合約，率領(lǐng)區(qū)塊鏈行業(yè)從1到100

ICP提出Chainkey技術(shù)，驅(qū)動區(qū)塊鏈行業(yè)可從100到 100,000,000

2009 年 1 月 3 日，BTC第一個區(qū)塊被挖出，自此區(qū)塊鏈激蕩發(fā)展14 年?？v觀過去 14 年，BTC的精妙與偉大，Ethereum的橫空出世，EOS 的激情眾籌，PoS&PoW的宿命之爭，Polkdadot的萬鏈互連，一項(xiàng)項(xiàng)驚為天人的技術(shù)，一個個美妙絕倫的故事，讓無數(shù)圈內(nèi)人競折腰！

當(dāng)前，2023 年，整個區(qū)塊鏈的格局是怎樣？以下是我的思考，詳見此文中的公鏈格局解讀部分

• BTC憑借著引入電子現(xiàn)金的正統(tǒng)性，屹立不倒，是行業(yè)的巨石
• ETH憑借著引入智能合約的可編程性，L2生態(tài)的可組合性，百花齊放，是行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者
• Cosmos，Polkadot等憑借著跨鏈互操作性，試圖一統(tǒng)天下
• 各類以太坊殺手層出不窮，小領(lǐng)域內(nèi)各領(lǐng)風(fēng)騷

但未來10年，整個區(qū)塊鏈行業(yè)會如何發(fā)展？以下是我的思考

• 主權(quán)是區(qū)塊鏈唯一需要解決的一個問題，包括資產(chǎn)主權(quán)，數(shù)據(jù)主權(quán)，言論主權(quán)等，否則沒必要有區(qū)塊鏈這個東西；
• 不可篡改性是充分條件，但不是必要條件，只要你能保證我的主權(quán)不受損害，我隨便你篡改，世界上每個人的資產(chǎn)都被篡改同比例翻倍，有什么區(qū)別？
• 完全的去中心化不可能做到，不管怎么設(shè)計，總有“天賦”異稟者/既得利益者占據(jù)更大話語權(quán)，也總有人會主動選擇不參與，【去中心化的多點(diǎn)中心化】是最終格局；
• 透明化是必須，這場全人類的社會實(shí)驗(yàn)不就是為了讓每個人都說得上話，都能有權(quán)利保護(hù)自己的主權(quán)嗎？雖然總有人懶，總有人愿意相信更專業(yè)的人，總有人為了效率最大化主動選擇放棄投票，但是，這也是他們主動做出的選擇，他們有權(quán)利但主動選擇不行使。只要一切是透明的，沒有暗箱操作，死個明白我也愿意接受，輸了是我技不如人，優(yōu)勝劣汰，這也符合市場經(jīng)濟(jì)；
• 去中心化代碼執(zhí)行的控制權(quán)才是核心，否則就是脫褲子放屁，投票公示一周，最后項(xiàng)目方還是部署了作惡版本的代碼，哪怕不是作惡版本，也是在戲弄大家?？梢哉f現(xiàn)在半個世界都是代碼組成的，去中心化的實(shí)體不包括代碼執(zhí)行的控制權(quán)，那人們包括政府怎么敢讓區(qū)塊鏈行業(yè)做大？
• 線性成本的無限擴(kuò)展性，隨著區(qū)塊鏈與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合得越來越緊密，參與的人越來越多，需求越來越大，基礎(chǔ)設(shè)施上無法支持無限的擴(kuò)展性，或者擴(kuò)展起來太貴，都是不可接受的。

Why ICP

這里先引入一個故事，2009年阿里巴巴提出“去 IOE”戰(zhàn)略，這也是后來成就阿里“雙十一”的一大里程碑。

去 IOE

“去 IOE”戰(zhàn)略的核心內(nèi)容就是要去除IBM小型機(jī)、Oracle數(shù)據(jù)庫及 EMC 存儲設(shè)備，將 “云計算” 的本質(zhì)植入阿里的 IT 基因。其中

• I指IBM p系列小型機(jī)，操作系統(tǒng)是AIX（IBM專有的Unix系統(tǒng)）；
• O指Oracle數(shù)據(jù)庫（RDBMS）；
• E指EMC中高端SAN存儲。

去IOE的原因主要有以下三點(diǎn)，但第一點(diǎn)是本質(zhì)原因，后兩者更間接：

• 無法滿足需求，傳統(tǒng)IOE系統(tǒng)難以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)高并發(fā)需求，無法支持大規(guī)模分布式計算架構(gòu)；
• 成本太高，維護(hù)IOE成本太高，比如IBM小機(jī)50萬，Oracle年保數(shù)十萬等；
• 依賴性太強(qiáng)，IOE系統(tǒng)依賴性太強(qiáng)，被IBM和Oracle等廠商 “綁架”，難以根據(jù)自身需求進(jìn)行靈活配置。

那為什么是 2009 年提出“去 IOE”戰(zhàn)略而不是更早呢？

• 在此之前，
• 阿里業(yè)務(wù)規(guī)模和數(shù)據(jù)量還沒有達(dá)到使傳統(tǒng)IOE系統(tǒng)難以適應(yīng)的程度，因此去IOE的需求不急；
• 國內(nèi)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品在技術(shù)和質(zhì)量上還不夠成熟，無法很好替代IOE 作用；
• 互聯(lián)網(wǎng)思想和云計算概念在國內(nèi)還未普及，去中心化架構(gòu)未成流行方向；
• 管理層和技術(shù)人員可能需要一段時間的實(shí)踐積累，才意識到存在的問題和必須采取的措施。
• 2009 年，
• 阿里快速擴(kuò)張業(yè)務(wù)，IOE系統(tǒng)難支持規(guī)模，成本更易顯現(xiàn)出問題；
• 一些開源數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品如 MySQL成熟程度較高,可以作為替代品；
• 互聯(lián)網(wǎng)思想和云計算在國內(nèi)開始廣泛流傳、應(yīng)用，更便于推廣 "去 IOE"概念；
• 前微軟技術(shù)大牛，王堅，帶著全球性的技術(shù)視角在08年加入阿里，深受馬云信任，提出了"去 IOE"。

但是去IOE不是簡單地改變軟件和硬件本身，用新的軟硬件取代舊的軟硬件，而是用新的方式取代舊的方式，是用云計算徹底改變 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)。換句話說，這是行業(yè)的變化導(dǎo)致的，而不是僅僅是簡單的技術(shù)升級。

企業(yè)發(fā)展三大階段

一個企業(yè)的發(fā)展可以分為3個階段，

• 塑造基因，組織文化，Start-up，從0到1
• 快速成長，小步快跑，Scale-up，從1到100
• 無限擴(kuò)展，拓寬邊界，Scale-out，從100到100,000,000

下面把整個區(qū)塊鏈行業(yè)當(dāng)成是一個企業(yè)來分析

Start-up / 區(qū)塊鏈 1.0 / BTC

BTC的創(chuàng)新之處在于它解決了數(shù)十年來困擾計算機(jī)科學(xué)家的一個問題，即如何創(chuàng)建一個可以在無需信任任何中央機(jī)構(gòu)的情況下運(yùn)行的數(shù)字支付系統(tǒng)。

但 BTC 在其設(shè)計和開發(fā)中，也確實(shí)存在一些局限性，這些局限性為以太坊（ETH）等后續(xù)的區(qū)塊鏈項(xiàng)目提供了市場機(jī)會。以下是一些主要的局限性：

交易吞吐量和速度：BTC的區(qū)塊生成時間約為 10 分鐘，且每個區(qū)塊的大小限制導(dǎo)致了其交易處理能力的上限。這意味著在網(wǎng)絡(luò)繁忙時，交易確認(rèn)可能需要較長時間，且可能需要支付較高的交易費(fèi)用。

智能合約功能有限：BTC的設(shè)計主要是作為一種數(shù)字貨幣，它支持的交易類型和腳本語言功能相對有限。這限制了BTC在復(fù)雜的金融交易和去中心化應(yīng)用（DApps）方面的應(yīng)用。

不易升級和改進(jìn)：由于BTC的去中心化和保守的設(shè)計原則，對其進(jìn)行大的升級和改進(jìn)通常需要社區(qū)的廣泛共識，在實(shí)踐中很難達(dá)成，這也使得BTC的進(jìn)步相對緩慢。

能耗問題：BTC的共識機(jī)制是基于工作量證明（PoW）的，這意味著大量的計算資源被用于礦工之間的競爭，導(dǎo)致了大量的能耗。這在環(huán)保和可持續(xù)性方面受到了人們的批評。關(guān)于這一點(diǎn)，大家也可以關(guān)注一下 EcoPoW，算是部分緩解了這個局限性。

Scale-up / 區(qū)塊鏈 2.0 / ETH

當(dāng)前以太坊的Layer2擴(kuò)容形式可以看作是一種 “縱向擴(kuò)展”，依賴于底層Layer1的安全性和數(shù)據(jù)可用性保證。雖然看似是2層結(jié)構(gòu)，但是最后還是會被Layer1的處理能力所限制，即使換成多層結(jié)構(gòu)，即打造Layer3，Layer4，無非也只是增加整個系統(tǒng)的復(fù)雜性，拖延一點(diǎn)時間而已。更何況根據(jù)邊際遞減效應(yīng)，后面每多加一層，多出來的overhead就會導(dǎo)致擴(kuò)容效果大打折扣。這種縱向分層的方式可以看作是單機(jī)硬件升級，只不過這個單機(jī)指的是整個ETH生態(tài)。

且隨著使用量增加，用戶對低廉費(fèi)用和高性能需求也會增加。而Layer2 作為Layer1上的一個應(yīng)用，其費(fèi)用只能降低到一定程度，最終仍受制于 Layer1的基礎(chǔ)費(fèi)用和吞吐量。這類似經(jīng)濟(jì)學(xué)中的需求曲線理論 - 隨著價格下降，總需求量會增加?？v向擴(kuò)展很難從根本上解決可擴(kuò)展性問題。

以太坊是一棵參天巨樹，所有的人都依靠著那個根，一旦那個根汲取養(yǎng)分的速度跟不上，人們的需求也就得不到滿足；

因此，只有橫向擴(kuò)展才是更容易擁有無限性的。

有人認(rèn)為多鏈跨鏈也算是一種橫向擴(kuò)展方式。

拿Polkadot來舉例子，它是異構(gòu)王國，每一個國家長得不一樣，但每做一個東西就要建一個王國；

Cosmos是同構(gòu)王國，每個國家的經(jīng)脈骨骼長得一樣，但也是每做一個東西就要建立一個王國；

但從Infra角度來看，以上這兩者的模式略顯奇怪，每多做一個應(yīng)用就要多建立一整個王國？我們舉個例子來看看有多奇怪，

3個月前我買了一臺Mac，在它上面開發(fā)了一個Gmail應(yīng)用；

現(xiàn)在我想開發(fā)一個Youtube應(yīng)用，但我必須要重新買一臺Mac來開發(fā)，這太奇怪了。

且以上這兩種方式都面臨新增鏈時跨鏈通信復(fù)雜度高的問題，因此它們并不是我的首選。

Scale-out / 區(qū)塊鏈 3.0 / ICP

想要 scale-out，需要一整套底層的基礎(chǔ)設(shè)施，支持快速地橫向擴(kuò)展，不用重復(fù)造輪子。

一個比較典型的支持 scale-out 的例子就是云計算，【VPC+子網(wǎng)+網(wǎng)絡(luò)ACL+安全組】這些底層模版大家都一模一樣，所有的機(jī)器都帶著編號和類型，上層的 RDS，MQ 等核心組件支持無限擴(kuò)展，如果需要更多的資源，點(diǎn)擊一個按鈕就可以快速啟動。

之前有一位 Leader 給我分享過，如果你想了解互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)需要哪些基礎(chǔ)設(shè)施和組件，那你只需要去 AWS 看一下他們提供的所有服務(wù)就行了，那是最全最強(qiáng)的組合。

同理，我們來 high-level 看看 ICP，看看為什么它滿足 Scale-out 的要求。

這里先說明幾個概念，

Dfinity Foundation：是一個非營利性組織，致力于推動去中心化計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。它是 Internet Computer 協(xié)議的開發(fā)者和維護(hù)者，旨在通過創(chuàng)新的技術(shù)和開放的生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)去中心化應(yīng)用的全面發(fā)展。

Internet Computer (IC)：是 Dfinity Foundation 開發(fā)的一種高速區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，專門為去中心化應(yīng)用設(shè)計。它采用了一種新的共識算法，可以實(shí)現(xiàn)高吞吐量和低延遲的交易處理，同時支持智能合約和去中心化應(yīng)用的開發(fā)和部署。

Internet Computer Protocol (ICP)：是 Internet Computer 協(xié)議中的原生Token，它是一種數(shù)字貨幣，用于支付網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)用和獎勵節(jié)點(diǎn)

What's ICP

以下許多內(nèi)容會有一些些硬核，但是我已經(jīng)進(jìn)行了大白話描述，希望大家都可以跟得上。如果有更多細(xì)節(jié)內(nèi)容希望與我討論，可以在文章最上方找到我的聯(lián)系方式。

架構(gòu)概述 / Architecture Overview

從分層結(jié)構(gòu)看，從下至上分別為

P2P 層，收集和發(fā)送來自用戶、子網(wǎng)中的其他副本和其他子網(wǎng)的消息。保障消息能傳遞到到子網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)，以確保安全性、可靠性和彈性

共識層：主要任務(wù)是對 input 進(jìn)行排序，以確保同一子網(wǎng)內(nèi)部的所有節(jié)點(diǎn)以相同的順序處理任務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，共識層使用了一種新的共識協(xié)議，該協(xié)議旨在保證安全性和活性，并具有抗 DOS / SPAM 攻擊的能力。同一子網(wǎng)內(nèi)部對處理各種消息的順序達(dá)成共識后，這些區(qū)塊會被傳遞到消息路由層。

消息路由層：根據(jù)共識層傳來的任務(wù),準(zhǔn)備好各 Canister 的輸入隊列。執(zhí)行完畢后,它還負(fù)責(zé)接收 Canister 產(chǎn)生的輸出,并按需轉(zhuǎn)發(fā)給本地或其他區(qū)的 Canister。此外,它還負(fù)責(zé)記錄和驗(yàn)證用戶請求的響應(yīng)。

執(zhí)行層：為 Canister 提供運(yùn)行時環(huán)境，按照調(diào)度機(jī)制有序讀取輸入，調(diào)用相應(yīng)Canister 完成任務(wù)，并將更新后的狀態(tài)和產(chǎn)生的輸出返回給消息路由層。它利用隨機(jī)數(shù)帶來的非確定性，以保證計算的公平性和可審計性。因?yàn)樵谀承┣闆r下，Canister 的行為需要是不可預(yù)測的。例如，在進(jìn)行加密操作時，需要使用隨機(jī)數(shù)來增加加密的安全性。此外，Canister 的執(zhí)行結(jié)果需要具有隨機(jī)性，以避免攻擊者通過分析 Canister 的執(zhí)行結(jié)果來發(fā)現(xiàn)漏洞或者預(yù)測 Canister 的行為。

（ICP的4層結(jié)構(gòu)）

關(guān)鍵組件 / Key Components

從組成成分看：

子網(wǎng)（Subnet）：支持無限擴(kuò)展，每一個子網(wǎng)就是一個小型區(qū)塊鏈。Subnet 之間通過 Chain Key 技術(shù)通信，因?yàn)橐呀?jīng)在子網(wǎng)內(nèi)部達(dá)成共識了，所以只要通過 Chain Key 驗(yàn)證就行了。

副本（Replica）：每一個 Subnet 中可以有很多個節(jié)點(diǎn)，每一個節(jié)點(diǎn)都是一個 Replica，IC 的共識機(jī)制會保證同一個 Subnet 中的每一個 Replica 都會以相同的順序去處理相同的 input，使得每一個 Replica 的最終狀態(tài)都是相同的，這種機(jī)制被稱為 Replicated State Machine，

罐子（Canister）：Canister 是一種智能合約，它是一種運(yùn)行在 ICP 網(wǎng)絡(luò)上的計算單元，可以存儲數(shù)據(jù)和代碼，并且可以與其他 Canister 或者外部用戶進(jìn)行通信。ICP 提供了一個運(yùn)行時環(huán)境，用于在 Canister 中執(zhí)行 Wasm 程序，并通過消息傳遞與其他 Canister 和外部用戶進(jìn)行通信?？梢院唵蔚卣J(rèn)為就是跑代碼用的一個 docker，然后你自己注入 Wasm Code Image 在里面運(yùn)行。

節(jié)點(diǎn)（Node）：獨(dú)立的服務(wù)器，Canister 還是需要有一個實(shí)體機(jī)器來跑的，這些實(shí)體機(jī)器就是真實(shí)的機(jī)房里面的機(jī)器了。

數(shù)據(jù)中心（Data Center）：數(shù)據(jù)中心的節(jié)點(diǎn)通過節(jié)點(diǎn)軟件 IC-OS 虛擬化為一個副本（Replica），從多個數(shù)據(jù)中心中隨機(jī)選取一些 Replica 組成一個子網(wǎng)（Subnet）。這樣可以保證即使一個數(shù)據(jù)中心被黑了或者是遭遇天災(zāi)了，整個 ICP 網(wǎng)絡(luò)還是正常運(yùn)行的，有點(diǎn)像阿里巴巴 “兩地三中心” 容災(zāi)高可用方案的升級版。數(shù)據(jù)中心可以分布在全世界各地，甚至以后可以在火星搭建一個數(shù)據(jù)中心。

邊界節(jié)點(diǎn)（Boundary Nodes）：提供外部網(wǎng)絡(luò)和 IC 子網(wǎng)之間的入口和出口，驗(yàn)證響應(yīng)。

身份主體（Principal）：外部用戶的標(biāo)識符，由公鑰派生，用于權(quán)限控制。

網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)（NNS）：使用抵押 ICP 進(jìn)行治理的算法 DAO，用于管理 IC。

注冊表（Registry）：由 NNS 維護(hù)的數(shù)據(jù)庫，包含實(shí)體（如 Replica、canister、Subnet）之間的映射關(guān)系，跟現(xiàn)在的 DNS 工作原理有點(diǎn)像。

Cycles：本地Token，代表用于支付 canister 運(yùn)行時消耗的資源的 CPU 配額。非要用中文表示的話，我會用 “計算周期” 這個詞，因?yàn)?cycles 主要是指用于支付計算資源的單位。

ICP的關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)

從底層來看，采用了 Chain-key 技術(shù)，其中

Publicly Verifiable Secret Sharing scheme (PVSS Scheme)：即公開可驗(yàn)證秘密共享方案。在 Internet Computer 協(xié)議的白皮書中，PVSS scheme 被用于實(shí)現(xiàn)去中心化密鑰生成（DKG）協(xié)議，以確保節(jié)點(diǎn)的私鑰在生成過程中不會被泄露。

前向安全公鑰加密方案（forward-secure public-key encryption scheme）：前向安全公鑰加密方案可以確保即使私鑰被泄露，以前的消息也不會被解密，從而提高了系統(tǒng)的安全性。

Key resharing protocol：一種基于閾值簽名的密鑰共享方案，用于在 Internet Computer 協(xié)議中實(shí)現(xiàn)密鑰管理。該協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)是它可以在不創(chuàng)建新的密鑰的情況下，將現(xiàn)有的密鑰共享給新的節(jié)點(diǎn)，從而減少了密鑰管理的復(fù)雜性。此外，該協(xié)議還使用閾值簽名來保護(hù)密鑰共享的安全性，從而提高了系統(tǒng)的安全性和容錯性。

Threshold BLS signatures：ICP 實(shí)現(xiàn)了閾值簽名方案，對于每一個 Subnet，有一個公共的可驗(yàn)證的公鑰，而它對應(yīng)的私鑰卻是拆分成多份 share 的，每一份 share 由這個 Subnet 中的一個 Replica 去持有，只有同一個 Subnet 中超過閾值數(shù)量的 Replica 對消息簽名了才被認(rèn)為是有效。這樣 Subnet 之間，Replica 之間傳遞的消息都是加密但可快速驗(yàn)證的，既保證了隱私性，又保證了安全性。其中 BLS 算法就是比較著名的一種閾值簽名算法，它是唯一能產(chǎn)生非常簡單且高效的閾值簽名協(xié)議的簽名方案，且簽名是唯一的，這意味著對于給定的公鑰和消息，只有一個有效的簽名。

Non-interactive Distributed Key Generation (NIDKG)：為了安全地部署閾值簽名方案，Dfinity 設(shè)計、分析并實(shí)現(xiàn)了一種新的 DKG 協(xié)議，該協(xié)議在異步網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行且具有很高的健壯性（即使子網(wǎng)中多達(dá)三分之一的節(jié)點(diǎn)崩潰或損壞，它仍然可以成功），同時仍然能夠提供可接受的性能。除了生成新密鑰外，此協(xié)議還可用于重新共享現(xiàn)有密鑰。此功能對于實(shí)現(xiàn) IC 拓?fù)涞淖灾餮葸M(jìn)至關(guān)重要，因?yàn)樽泳W(wǎng)隨著時間推移會發(fā)生成員變化。

PoUW：PoUW 比 PoW 多了一個 U，它代表 Userful，主要是提高了不少性能，讓節(jié)點(diǎn)機(jī)器少做無用功。PoUW 不會人為制造困難的哈希計算，它將算力盡可能的放在為用戶服務(wù)上。大部分資源（CPU、內(nèi)存）用于實(shí)際 canister 中代碼的執(zhí)行上。

Chain-evolution technology：是一種用于維護(hù)區(qū)塊鏈狀態(tài)機(jī)的技術(shù)，它包括了一系列的技術(shù)手段，可以確保區(qū)塊鏈的安全性和可靠性。在 Internet Computer 協(xié)議中，Chain-evolution technology 主要包括以下兩個核心技術(shù)：

1.Summary blocks：每個 epoch 的第一個區(qū)塊是一個 summary block，它包含了一些特殊的數(shù)據(jù)，用于管理不同的閾值簽名方案。其中，一個低閾值方案用于生成隨機(jī)數(shù)，而一個高閾值方案用于認(rèn)證子網(wǎng)的復(fù)制狀態(tài)。

2.Catch-up packages (CUPs)：CUPs是一種用于快速同步節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的技術(shù)，它可以讓新加入的節(jié)點(diǎn)快速地獲取到當(dāng)前狀態(tài)，而不需要重新運(yùn)行共識協(xié)議。

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