币圈远古大佬再创新作 致力于推动数字货币发展

比特币发展至今，已经走过10余个年头。在整个漫长的时间里面，BTC向我们证明借助可靠的共识机制以及一群去中心化的机器，是可以完成原本只属于各国央行才能完成的事情：货币的发行、结算、交易、转账。

但比特币能被发明出来，与其说是中本聪过人的聪明才智，还不如说他站在了加密界许多巨人肩膀上发明出来，并恰好遇上了2008年金融危机的历史性时刻。

早在比特币发明出来之前，其实已经有许多小有名气的电子货币系统已被广泛应用过。比如David Chaum在20世纪80年代曾发明的e-Cash以及改进版的DigiCash、 Emin Gün Sirer 教授开发的Karma虚拟货币系统、Adam Back博士曾在90年代末发明的HashCash等。这些电子货币系统有些在实际运行中出现了问题，导致没有运行下来。有些则在设计上并没有存在问题，但因为政策、观念等原因而没全球流行起来。

这其中，不得不提的则是在加密行业有着举足轻重的学术性代表人物——Avalanche共识协议的发明者、康奈尔大学Emin Gün Sirer 教授曾发明的 Karma 虚拟货币系统。

已获成功的 Karma 虚拟货币系统

Emin Gün Sirer 教授不仅是一名学术和研究人员，还是一位典型的极客。作为康奈尔大学的教授，他不仅从事加密货币、区块链、分布式系统的相关研究，更积极参与这些领域的实践。

早在2002年他推出了名为「Karma」的 虚拟货币系统，这可能是首个使用工作量证明（PoW）共识算法的数字货币。但Gün Sirer 教授的初衷是相对简单的，他希望利用「Karma」的 虚拟货币系统解决P2P网络（比如迅雷、电驴基本都是用这个协议）下载十分慢的问题。在经典的P2P网络中，使用的基本都是 BitTorrent协议来完成下载，也就是俗称的「BT下载」。但是BT下载是要求整个网络中下载节点也要贡献带宽进行上传文件的。简单理解，就是你用BT下载一个电影的时候，也要为其他人作为中继，给他人上传你的电影资源。只有下载与上传带宽相对均衡，整个网络体验才能变好。

然而现实时，往往人都是只乐忠于下载自己所需要的资源，却不乐于为他人贡献带宽。这样导致许多人体验极差，网络十分拥堵。为了解决这个问题，Emin Gün Sirer 教授就为P2P网络设计了一款「Karma」的 虚拟货币系统，希望通过货币奖励与交换的方式，来激励用户积极参与整个网络的带宽网络中，促进系统可持续发展。

Karma，一种 P2P 系统中的虚拟货币

在当时整个网络中，「Karma」的 虚拟货币系统得到了成功验证。可惜的是，2002年恰是美国社会在反恐怖主义活动的年代，政府对恐怖主义融资更是严管。而点对点货币系统容易成为恐怖主义融资的工具，这导致Karma的推广遇到了比较大的监管障碍，使得Karma一直未商业化。直到2008年金融危机，出于民众对政府与金融机构的极度不信任，同样使用PoW共识机制的比特币则成得到了落地的机会。

致力于分布式系统的发展

纵观Emin Gün Sirer 教授的学术生涯，他一直在致力于推动分布式系统的发展。

除了「Karma」这一经典的代表作，Emin Gün Sirer 教授联合高校与工业界创立了 IC3 组织，希望能通过聚集更多高校的研究人员以推进加密货币、分布式系统、智能合约等技术的基础设施搭建 作为.一个由美国国家科学基金会（The National Science Foundation）资助的大型跨组织项目，IC3 组织吸引了来自康奈尔大学、康奈尔理工大学、以色列理工学院、加州大学伯克利分校和伊利诺伊大学香槟分校等7所知名高校的教授与研究生参与，是业界顶级的研究机构。

在Emin Gün Sirer 教授眼里，比特币的成功引起了整个社会的大量关注，这是好事。但要区块链、分布式系统真正发展起来，业界还需要更多有技术含量的项目。因此，创立IC3 组织的意义更多是让区块链与分布式系统走进学术与工业界，吸引更多教授、学生、工程师参与到区块链行业，从而成为行业的中流砥柱。

简称为「自私挖矿」的论文

另一方面，Emin Gün Sirer 教授也一直深耕区块链的学术研究，并取得了非常大的成就。他在区块链领域的论文著作「自私挖矿」，发表在计算机领域的顶级期刊 Communications of ACM，并获得高达1157次的引用，应该是中本聪的比特币白皮书之后的最高引用次数论文。随后，Emin Gün Sirer 教授还致力于开发了「Covenants」的安全钱包系统、「Teechain」的二层网络等。

当然，这个行业大佬从未停下探索的脚步，进一步带来的是，颠覆性的、新型的区块链平台——基于「Avalanche」共识机制开发的「AVA」平台。

迈向未来的「AVA」平台

「AVA」平台致力于打造一个新型的区块链公共平台，为行业提供一个高性能的、可扩展的、可定制的、安全的解决方案。

比特币的PoW共识机制已经被广泛验证可行，但它的吞吐量以及对能源的消耗，成为了它未来发展的阻力。以太坊利用PoW共识机制打造了世界计算机平台的概念，但其性能却难以支撑大规模的商业应用。

「AVA」平台则在以太坊的基础上，进一步更务实地要解决一些通用性的业界问题。

首先是需要打造一个高性能的共识引擎

PoW共识机制最大的问题就在于挖矿节点发展到后期，就会被大型算力矿池所垄断，难言去中心化。更为人诟病的是，它的网络吞吐量实在低下。这也是为什么以太坊要转型到ETH2.0的关键原因。

EOS、波场等采用的DPOS共识算法虽然能够提供较高效的共识机制，但少量超级节点参与验证的机制难言其具备真正的去中心化特性。

「AVA」平台所采用的「Avalanche」被誉为第三代共识协议，其诞生就是为了解决「去中心化」与「性能」的矛盾。Avalanche选择了 PoS 作为核心的抵抗女巫攻击的机制，这要求参与验证的节点都需要抵押一定的代币作为验证的门槛。当与DPOS全民参与投票选择超级节点的机制不同，Avalanche共识机制则采用了随机采样的方法来决定验证者。

三组已知的共识协议对比。雪崩（Avalanche），雪人（Snowman）和霜白（Frosty）都属于雪系列共识协议，即AVA采用的共识机制。

这也就是说，网络中的任一节点都能够通过质押代币来成为验证节点。然后，为了判断账本到底有没有被篡改，网络会随机选择一组验证节点的验证结果作为样本，向它们询问当前的状态，如一笔交易是否有效。如果发现这个样本中大多数人的结果和自己不一样，那么就修改自己的结果。接着，再随机选择一个样本，重复相同的过程。而不断重复做取样、修改自己的状态、再取样的过程中，节点会在最后达成一个一致的结果，这就完成了最终验证上链的过程。

这个动图很好解释共识机制的运行结果：

假设现在网络中一个用户发了两笔矛盾的双花交易，其中一部分节点收到了 A 交易，这些节点为黄色节点；另一部分节点收到 B 交易，为蓝色。A 和 B 是矛盾的，为了系统正确运行，只能有一个交易被通过。随后，每个节点随机选择一组其他节点询问，若样本中大多数和自己颜色不同，则修改自己的颜色和大多数保持一致。不断随机选择、修改自己的颜色……在经过数十轮甚至上百轮的取样之后，整个网络神奇地都变成了蓝色。

这个共识机制充满了随机性，这导致验证节点想要篡改结果是难以做到的，因为你即使想篡改，也会在多次采样中被达成一致。在AVA 的论文中，大约 17 次重复就能够达到一致。而一般情况下，不会出现如此苛刻的条件，因此交易能够在数轮，也就是说1-2两秒内达成确认。

根据最新的实测数据显示，在「AVA平台」测试网运行的结果是3400tps，1.35 秒的交易确认，已经达到目前业界的顶尖水准。更值得关注的是，这仅仅只是在一个基础底层测试的结果，未来主网运行会调整更稳定快速的参数，若结合第二层扩容方案性能将达到更高的水准。

在 AVA Labs 的论文中对协议进行了详细的证明，不仅仅包括性能，还有安全性上的保障。比特币只能保证 51% 的安全性，传统经典共识只能保证33.33%的安全性。「雪」系列（即其中的Avalanche）共识通过参数的调整能保证 51% 以上的安全性。

DAG结构是高性能的新选择

与过去链式结构不同，现在有许多新型的区块链在转型使用DAG结构，例如IOST、DFINITY等。

区块成链的结构，为历史数据的可追溯奠定了基础。但是，随着运行时间的加长，区块的高度也在不断增长。这意味，当一个近期的区块与很久之前的区块有关联时，查找、搜索、存储的性能会成为非常大的问题。

但是大型商业场景中，数据的搜索、查找、存储都是非常核心的指标。因此，「AVA」平台采用的也是DAG （有向无环图）系统为主（但子系统可以选择是线性区块链结构）。在论文中，我们可以看到「AVA」平台利用真实AWS（亚马逊云） 上运行了 2000 个低端配置、分布在全球各地的节点得到了10000+TPS的性能数据。

更灵活的虚拟机、子系统配置

在确保性能得到满足后，「AVA」进一步解决的是通用开发问题。

目前在以太坊、EOS上看到的，往往都是只能运行一种专属的虚拟机环境。而资产方面，也只能发行专属链的资产。

「AVA」平台希望打造的并不是一个小众的平台，而是能够真正地迎合未来大众商业市场的区块链平台。因此，它为开发者提供了多种虚拟机选择，让你自由地在上面选择称心如意的环境进行开发。

接着，项目方完全可以基于「AVA」平台开发符合自己需求的项目。比如，你可以针对当地法律框架，开发出针对本国投资者身份、资质等合适的数字资产。你也可以使用白名单、黑名单等机制，来赋予数字资产更多限定，从而满足当地的监管框架。而且，项目方也可以在AVA上限定相应的节点门槛，以免更多公开节点来扰乱项目的运行。

简而言之，「AVA」平台一方面希望对开发者更友好，吸引更多技术开发者参与到神态上。另一方面「AVA」平台希望整体框架能够更通用，并符合各国各地区的监管框架，使得行业「AVA」平台能成为合规的通用区块链平台。

Emin Gün Sirer教授 说：「我们从事的不是昙花一现的行业，加密货币和区块链并不是一件小事，这是计算的未来。」