以太坊的竞争者——DFINITY

本文是“以太坊的竞争者”系列的第二篇文章，这个系列会对挑战以太坊在智能合约平台领域统治地位的项目进行探究。今天我们来看一看DFINITY。

DFINITY是一个兼容以太坊的智能合约平台，实施一些处理区块链性能、扩张及管理的创意。虽然DFINITY属于“以太坊杀手“的范畴，但该项目对以太坊的态度更倾向于合作，而非对抗。DFINITY为以太坊项目提供资金和协助，并向以太坊提供技术以供其使用。DFINITY标榜自己为以太坊的“疯狂姐妹”，以说明自己与以太坊非常相似，只是更关注性能和和神经中枢治理模式。

这些特别之处使DFINITY开始扩大和强化EVM生态系统，为应用程序提供具有不同特征的平台。但是，如果DFINITY能成功创建一个兼容EVM的智能合约平台——拥有更高的交易吞吐量、更短的确认时间和可以解决公共纠纷而不会导致社区分裂的治理机制，那么它将成为部署新应用程序的更好选择，且随着网络效应的扩大，会吸引更多现存应用。当然，DFINITY的挑战将是兑现这些诺言，同时满足公有链（其中许多价值面临风险）的安全需求。

DFINITY项目目前处在原型和生产之间的阶段；现在还没有公告网络或区块链来部署和测试已有的智能合约。虽然官方白皮书尚未发布，但是DFINITY已经公布了许多技术信息，使我们能深入了解该项目与以太坊之间的异同。那么我们就来仔细看看它可能挑战以太坊地位的一些技术特点吧。

性能

低交易吞吐量是以太坊和其他工作量证明（PoW）区块链如今众所周知的一个问题。尽管以太坊计划最终以纯粹的权益证明（PoS）解决方案取代PoW，但其第一阶段只会在PoW被开采的区块链上添加PoS关卡，因此不会改善交易吞吐量。而DFINITY具有不存在遗留问题的优势，将推出纯粹的PoS系统，通过更快的区块生成时间（即每分钟生成更多区块）与更高的gas上限（即每个区块包含更多交易）使每秒处理的交易笔数增加50倍。

DFINITY通过其阈值中继技术（threshold relay technology）实现区块的快速生成，使用阈值签名（threshold signature）使对等中继网络中的一组验证者迅速达成一致。阈值签名是一种群签名，只能通过成员的一些阈值的组合签名构成，因此代表这些成员的协议的加密证明。DFINITY使用的BLS群签名有一个非常重要的属性，即签名比特始终是相同的，无论贡献成员是谁。这使得网络能以随机值（即签名）迅速且独立地达成协议，这是快速、规律地生成区块（例如，每5秒生成一个）并显著增加交易吞吐量的关键。

DFINITY称使用概率插槽协议（Probabilistic Slot Protocol）可能使每个区块上的交易数增加25倍（与以太坊相比）。该协议将每个区块时间划分给识别区块链生成者的优先插槽。插槽优先级越高，区块权重也越大。因此在给定的区块时间内生成多个区块的情况下，网络会选择累积权重最大的有效链。在先前区块时间内产生的随机值允许所有诚实节点自主同意插槽优先级和区块权重，因此成为权重最大的有效链。由区块组成的链只有在通过群阈值签名公证后才能生效，并且每个区块时间的公证会快速地消灭权重较轻的链，使得交易确认时间只需2个区块（大约7.5秒）。

在智能合约的世界里，性能高但安全性低意味着攻击者可以更快地抽干你的资金。攻击阈值中继共识协议代价较高，因为每个区块的阈值签名群的成员都不一样，是随机挑选的，所以攻击者必须有足够的贿赂资金来控制足够多的签名者以影响共识。群越大，阻碍诚实验证者达成共识就越困难，代价也越高。其安全性取决于使用不可预测且防篡改的随机源选择验证群成员，这要通过阈值群BLS签名实现。来自先前区块时间的群签名用于随机选择当前区块的验证群，然后生成用在下一个区块时间内的群签名，依此类推。

因此，群签名密钥的安全生成是阻碍公证和保护阈值中继共识过程的随机性的关键。DFINITY使用安全的分布式密钥生成（DKG）协议，使得群成员能够交互生成群签名密钥，无需任何中心化权限。虽然这个协议已经在可靠网络中被证明是安全的了，但这种假设并不适用于包含对手的中继网络，并且密钥可被拥有足够资源控制单一群的攻击者破坏。DFINITY声称阈值中继共识过程可以容忍DKG协议的高故障率并且继续起作用，还可能公布最高可容忍故障率以及可以容忍多少个非故障生产受损群密钥的细节。DKG算法的计算和通信成本对于有效阻止对阈值中继共识（约400个成员）的攻击所需的群规模很重要，因此，DFINITY可能会在优化和设计密钥生成协议方面面临一些主要挑战，这些协议要在拥有对抗节点的中继网络中较好地发挥作用。

从理论上来说，以太坊可以采用这些使DFINITY性能优越的特征，并且真的可能这么做，前提是DFINITY能证明这些特征在提高性能的同时能有效保护其数十亿美元的价值。然而，目前看来，以太坊会继续通过当前方式，使用其自己的以可用性为重点的PoS协议（CASPER）和其他扩展技术来改进性能。

可扩展性

DFINITY承诺通过将共识、验证和存储分为不同层次的架构“近乎无限”地扩展网络。共识层没有交易区块。而存储层会被分成多个链，每个链负责处理更新分片状态的交易。验证层负责将所有分片的哈希组合成类似梅克尔树的结构，使全局状态哈希在顶级链的区块中存储。虽然这种架构为扩展提供了坚实的理论基础，但在实践中仍然存在一些重大问题需要解决，例如影响多个分片状态的交易。

以太坊的扩展计划也包括状态分片，但要在主网上部署这样一个工作系统可能还需要几年时间。以太坊将必须从完全复制的全局状态迁移到分片状态，而DFINITY有机会从一开始就实现分片。DFINITY将能够首次成功实施状态分片，这使它拥有一个重要的扩张优势。然而，DFINITY的最新发展计划显示这一成果将在其第三次（Tungsten）主要发布中出现，意味着这也要在几年之后才能发生。

治理

DFINITY将其治理机制描述为“AI即法则”，与以太坊的“代码即法则”相对。但是，这种口号还不足以进行有效的比较；DFINITY所说的“AI”本质上是一种基于流动式民主的治理机制，而以太坊对DAO黑客事件的回应导致了社区分裂，使“代码即法律”的信仰者离开了。

其真正的区别并不在于理念，而在于执行该理念的机制，这是最近Parity钱包被黑事件给我们的启示。从理念上来说，以太坊是防黑客的，但没有任何正式机制或自动化工具来停止或撤销入侵，只能依靠白帽黑客使一些受损方恢复正常。DFINITY理念上也是防黑客的，正在计划引入更加正式且自动化的链上治理机制，可以在多种受攻击的情况下使所有方恢复正常。

DFINITY的区块链神经系统（BNS）在执行管理方面功能强大，例如管理协议和软件升级、修改经济参数、冻结“流氓”智能合约、修复合同中的错误甚至重新分配DFINITY网络代币。是否应该采取这些行动以及何时应该采取这些行动都是主观，且经常引发争议，所以只有当社区通过对等流动式民主投票流程通过了采取行动的提案，BNS才能发挥作用。对于任何给定的提案，通过存入代币且在网络上运行“神经元”而获得投票权的用户可以对任何提案直接投票，或者选择其他神经元代表自己，委托其进行投票。软件会将一切自动化，并允许用户为不同类型的提案选择不同的代理，并动态更新这些选择。这种做法的目的在于使所有提案由社区的集体智慧进行仔细审查，只有在符合社会最大利益的情况下才能通过（“社区利益即法律”）。

如果投票过程能够获得真正的社区共识，并且当BNS行使其权力时社区不会破裂，则DFINTY的自动化治理对某些类型的应用程序来说可能代表着一种极具吸引力的替代方案。虽然BNS拥有强大的工具来解决广泛的治理问题，但仍不能保证这些工具会被用来解决应用程序的具体问题；提案必须通过。不过，如果当社区建立起共识时有一个大家都同意的修理机制，且该机制不会被滥用，那么这将带来极大好处。

鉴于以太坊经常遭受严重入侵，它可能会采用一些更加正式化且自动化的治理机制。尽管大量价值处于危险之中使其迫切需要采取行动，但这也意味着造成社区分裂的行为会带来真正的经济阵痛。所以，以太坊可能会非常谨慎，而涉险价值较少的平台则会使用非常强大且高度自动化的机制进行实验。

结论

DFINITY在“以太坊的竞争者”的领域里是独一无二的，因为它并不是一个完全不同的平台，而是兼容EVM的以太坊。这使得DFINITY能够利用来自大型以太坊社区的所有发展和创新，而DFINITY对这些项目的贡献也有利于以太坊。虽然为以太坊用户和DApp开发人员提供更多选择似乎对整个社区来说都是好事，但人们也必须考虑它采用的是不是“拥抱、扩展和消灭”的策略。

DFINITY所添加的阈值中继共识和BNS功能以及其提供的公有链和私有链互操作性在私人许可链中应该能发挥很好的作用。但无需许可的公共链的设计非常与众不同，一个架构能否掌控两者尚不清楚。这两个平台很可能最终将作为可互操作的姐妹平台共存，演变为DFINITY主导私有链领域而以太坊继续主导公有链的局面。