Nervos Network架构师谢晗剑：区块链抽象与演进

10月26日，由万向区块链实验室主办的第七届区块链全球峰会在上海举行，Nervos network 架构师谢晗剑在题为《区块链抽象和演进》的分享中称，治理和抽象是区块链面临的新挑战。以太坊改变了一切，它是把区块链技术一般化，它去寻找利用区块链技术的应用，发现它们的共性，然后为各种应用、场景和需求，创造一个平台，使得在以太坊上可以创造各种应用，包括支付、游戏等。以太坊是抽象层次更高的系统，而未来的区块链，追求不是性能更好，而是抽象层次更高，更加一般化的设计。他认为区块链在抽象层面的问题有三个，比如特定的账户体系，特殊的密码学算法，特殊的运行时。区块链应该追求抽象层次越高，性能是副产品。

以下为演讲全文：

大家好！我是 Nervos Network 的架构师谢晗剑，很高兴能和大家分享我今天想讲的题目——《区块链的抽象与演进》。

区块链所面临的最大挑战是什么？

不知道大家有没有看过这样一句话，意思是：今天新的区块链所面临的最大挑战不是「速度」和「吞吐量」，而是「治理」。

所谓的第二代区块链，新的区块链发展到今天，已经有五六年的时间了，如果大家回顾之前一些想法的话，能够看到当时的思路可能不是那么正确。

几年前大家想要做新的区块链的时候，想的是「如果我解决了区块链的性能问题，是不是就创造出了新一代的系统，就可以打败以太坊，然后可以怎么怎么样」等等。

但这几年区块链行业的发展已经把这个思路给证伪了，因为我们能够看到有新的区块链出来，它们的性能也确实非常好，但大家还是认为我们依然处于以太坊的时代，并没有进入下一个时代，并没有感觉到当年从「Bitcoin」进入到 「Ethereum」的时代，这种感觉并没有，虽然今天新的区块链已经有很好的性能，能每秒处理几千笔交易。

有人说我们面临的最大挑战是「治理」。

其实我也是同意的，「治理」确实是现在区块链行业面临的很大问题，而且这个问题是「Open question」，是没有答案的，不同区块链社区、不同区块链团队都在探讨怎么对这样一个开放性的P2P自治项目做治理。治理确实是很难的问题。

但是我想说，这不是唯一的问题，所以 and「Abstraction」，「抽象」也很重要。

「治理」讨论的问题是——我们作为社区能够决定区块链平台是不是应该做某件事情的话，那么区块链的「抽象」层次是决定什么东西可以被搬到台面上被治理、被讨论，就什么样的问题讨论该做还是不该做。

所以，我认为「抽象」也是新的区块链所面临的非常重要的挑战。

什么是「抽象」？

这个词本身就很抽象。

抽象本身是比较技术的词，有两个解释，我们只要关心第一个：所谓抽象是一个过程，我们把特殊性从一个系统里去掉，然后从系统里创造出一般性、普遍性。

这是一般化的过程，通过去掉特殊的设计，把共性找出来，让系统可以变得更加一般化，可以适用于更多的场景。

这个解释可能还是很抽象，大家要记住关键词是要去掉「特殊性」，把「特殊性」从系统里去掉，在系统里找到更多共性「一般性」的东西放在设计里创造「一般性」。

用一个不是那么区块链的例子解释一下。

大家可能玩过游戏机，至少我小时候会在游戏厅里玩大型所谓的街机。如果你了解这样机器的话，你就知道每一台机器其实对应一个游戏，这对于街机来说系统设计是从软件到硬件一体的设计，所有设计都是围绕一个目的服务的，就是这一款游戏。

当我们需要创造另一个新游戏的时候，我需要另外设计一台新的机器，所以游戏厅里摆了十台二十台机器，每台机器是不同的游戏。

游戏行业发展到今天最流行的东西已经不是街机了，更多的是像 XBox 这种通用的游戏平台。

XBox 是一般化的设计，你可以为 XBox 设计各种各样的游戏，而后你只可以购买不同的游戏就可以在这一个系统上运行去玩。

所以，从街机到 XBOX 就是一般化的过程，从另外一个角度来说 XBox 是抽象层次更高的设计，可以适用更多的场景，里面为每一个特定游戏所打造的特殊东西很少很少，几乎没有。

正是因为它没有那些特殊的细节，在这个平台上的开发者才能填补细节，才能让平台能够适应各种各样的需求。

当我们考察区块链行业的发展，考察「Bitcoin」和「Ethereum」的进程也是这样的过程。

「Bitcoin」想做什么？

从白皮书、标题里可以看到一开始的目的是想实现点对点的支付系统，这是有非常明确单一目的的系统，所以它的系统设计也是围绕这个目的来做的。

在以太坊出现之前的时代，如果大家还有印象的话，我们想要全世界人都看到「Bitcoin」底层的技术非常有价值，不管是区块链还是分布式账本。

当我们想用这个技术做另外事情的时候你能做什么？你能做的只是 Focus「Bitcoin」代码，而不是利用「Bitcoin」的代码做什么事情。

但是以太坊的出现改变了这一切，以太坊说我们不需要这么麻烦，我们可以把 Bitcoin、区块链变成更加一般化的系统，我们要找到那些利用区块链技术的应用需求的共性，创造出一个平台出来，把只为支付服务这种特殊设计去掉，但是要把为各种各样的共性需求找出来，为共性需求设计一个平台。

所以以太坊有虚拟机、运行环境，在以太坊上可以构造各种各样不同的应用，比如支付、借贷、游戏等等。

从「Bitcoin」到「Ethereum」是一般化的过程。

换句话说，以太坊其实是相对「Bitcoin」抽象层次更高的，就像 XBox 相比于街机一样。

如果沿着这个思路去考察的话，我们很容易可以想到要怎么样做的更好，如果真的要做出和现在这一代不一样的区块链的话，下一代是什么样子？

可能不是性能更好，应该是抽象更高。

怎么把系统变得抽象层次更高呢？

回忆刚才的定义，要找到里面的特殊设计和特殊细节，如果它不是共性的东西就把它砍掉，想办法把它变成更加一般化的设计。

在今天的区块链系统里，有哪些特殊设计呢？我找到了几个方面和大家分享一下：

（1）特定账户体系

区块链是人和资产交互的系统，这里面既然有人，有用户，你就要为每个用户建立一个账户、一个身份来代表它。怎么验证账户是属于某个人的？账户内部的数据模型是怎么样的？这些东西在今天的区块链系统里都是硬编码，由区块链设计者帮开发者、帮用户选定。作为用户、开发者，你并没有权利替换它。

以账户里的验证来举例，不管是 Bitcoin 还是 Ethereum，都是系统指定的，一旦你想往系统中发一笔请求、构造交易，你必须要用特定的密码学算法来签名，这是强制性的设计。作为区块链用户，你没有办法更改它，它是写死在系统里的。

但是，这样一个强制的设计其实会产生很多问题，其中最明显的是造成区块链用户门槛非常高。由于历史原因做出的特定选择，和今天在很多互联网场景里用到的密码学算法，是不一样的。比如说，现在每个手机里都有安全芯片，用安全芯片来保管私钥是最方便、最安全的，但安全芯片可能用的是 R1 或者 RSA 的算法，而不是区块链选择的加密算法，不兼容就会导致你必须使用助记词技术重新建立账户体系，而不能利用现有的账户体系。

现在，其他账户体系还有哪些？邮箱、人脸识别、生物特征识别等等，其实有很多，但是这些跟区块链的账户体系不兼容，这是特定设计带来的障碍。

（2）特殊的密码学算法

比如说，今天我在某一个区块链上想要开发一款应用，我不想用这个平台指定的几个有限选择，怎么办？你不能怎么办，你啥也做不了。

在以太坊里，有一种Precompiles是写在 EVM 虚拟机里的特定密码学算法，如果你不想用这个算法的话，你也许可以用 Solidity 重新实现一个，但效率非常低，因为 EVM 本身效率也非常低。

这会带来什么问题呢？密码学算法其实是一种标准，不同国家的密码学算法标准不一样，美国也美密，中国有国密，但区块链的选择不是任何一种标准。这意味着，当区块链的应用想要走到真实场景里的话，很难兼容现有的标准，这其实是区块链技术推广的障碍。

（3）运行时环境

现在，几乎所有的区块链平台都支持智能合约，智能合约需要运行在恰当的环境里，这个环境可能包括虚拟机、状态模型。运行时环境本身也可以分为计算时、运行时、验证运行时等等，各自都有很多不同的选择。比如说，虚拟机可以用 EVM，也可以用 RISC-V 虚拟机等。但今天看到的每个区块链设计，都是由区块链设计者帮开发者选定了特定的组合，开发者无法自由选择不同的选项，这会给开发者带来门槛。开发者为了进入区块链的体系，可能需要学习一套完全不同于今天工作里用到的东西，在我们看来这个限制也很大。

不光是对开发者有学习成本，对区块链性能方面、安全方面都有影响。总而言之，区块链系统者给你做了选择，你只要用区块链系统就不能再做其他的选择。

以上三个方面是现在能够看到的区块链在抽象层次上比较大的问题，我们也希望解决这些问题。解决的方式，说起来也很简单。既然找到了问题，就要对账户做抽象，对密码学做抽象，对运行时做抽象，给用户和开发者更多的选择。

我们是怎么做的呢？在账户抽象一层，Nervos 推出了新的数据账号模型——Cell model。有了账号抽象之后，能够实现什么样的效果呢？在抽象账户上的应用，可以被不同地方的用户用到。

比如说，你是普通的互联网用户，你只有邮箱，你可以直接使用区块链上的应用，你不需要下载新的钱包入口，你也不需要设置你的私钥、助记词，你可以直接使用邮箱做账户就好了。

我们同样也可以利用手机的安全芯片，安全、方便地帮你建立一个账户。如果你的手机芯片和人脸识别是关联的，你可以直接用人脸识别控制账户，整个过程中你不需要学习区块链任何特殊的东西，只要用你现有的东西就可以了。

Nervos 上已经有不少应用在这样做了，像Unipass这样的应用就是一个基于e-mail的去中心化区块链账户系统，还有像DAS这样的应用，也是利用抽象账户的特性，使得互联网用户、以太坊用户、EOS用户都可以直接操作应用，而不是只有Nervos用户可以操作应用，这是互操作性。

如何做密码学抽象？

密码学抽象的核心是需要有非常高效的虚拟机。我们自己实现的高效虚拟机是CKB-VM，它采用的是开放指令级RISC-V，得益于RISC-V指令级的特性，CKB-VM可以让开发者用C和Rust来实现密码学算法，好处不仅仅是高效，并且很多成熟的密码学算法实现可以直接被搬到区块链上来运行，也就是说它们可以被搬到Nervos上运行。

密码学算法的实现其实非常困难，如果我们先去实现密码学算法，那么这样会很容易出错。如何判断密码学算法的实现是不是安全的？唯一的最好的检验标准就是它的成熟度和使用时间，使用的人越多，使用的时间越长就越安全。

能够直接移植C和Rust做的密码学好处是不需要重新实现一套，如果用Solidity重新实现一套，那么安全性就值得考虑，因为它是新做的事情，里面可能会有bug，需要时间矫正。

通过高性能的EVM，通过支持C和Rust的EVM，可以高效复用现在大部分的密码学算法，因为现在大部分现有的密码学算法就是用C和Rust实现。

运行时的抽象怎么做？

对于开发者来说，开发者不会被迫去使用某一种语言做开发，而是可以使用日常就已经很熟悉的语言来做开发，无论是JAVAscript、Ruby、Rust、C等，都可以被用来做开发。而且在写智能合约时，智能合约内部的内存布局、数据布局也并不是规定好的，而是可以有很灵活的选择，这是我们想要实现的目标。

Nervos其实是在这样的方向上改进区块链的，我们想要创造的可能不是速度更快的区块链，而是抽象层次更高的区块链。但是当抽象层次能够做到更高之后，我们能够做的事情会更多，性能也好、吞吐量也好，会是抽象层次变高带来的副作用。

当抽象层次更高之后，我们就会把更多事情移到链外，或者如今天上午Vitalik所说的移到Layer 2 去做。Layer 1与Layer 2的分离，或者说计算与验证的分离是抽象变化层次的副作用，所以我们应该追求的是抽象层次的变化，而不是直接追求性能的变化。

就好像我们从XBOX变成了PC，XBOX虽然是一般化的通用平台，但其实它还是给了人们很多的限制，我们可以给它做不同的游戏，但是不能改它的硬件。PC把这个限制也去掉了，在硬件层也做了更加一般化的处理，PC允许人们换显卡、CPU、内存、主板、硬盘。所以PC是更加一般化的系统，它是一个标准。从这个角度来讲，PC是比XBOX抽象层次更高的系统，能够做更高的事情，能够满足用户更多的需求，能够给开发者带来更多的方便。