胖協議概念四年後，學院派公鏈興起

區塊鏈自比特幣誕生以來已有十年之久的歷史，而區塊鏈的底層密碼學卻有着千年的歷史。

經典密碼學源自數千年前，主要使用筆和紙，或者簡單的機械輔助工具來加密。到了 20 世紀早期，隨着一些複雜機械和電動機械的發明，更復雜和有效的加密方法隨之誕生，例如以恩尼格瑪密碼機爲代表的迴轉輪加密法；隨後的電子元件和計算機更是使其變得進一步複雜和精密，此時出現的絕大多數加密方法已經完全擺脫了傳統的紙筆運用了。

密碼學的發展也伴隨着密碼分析學的發展，通過對編碼和加密方法的破譯。對被加密的通信進行頻率分析。在 20 世紀 70 年代之前，密碼學的大部分都是政府的安全範疇。但兩件事的發生將密碼學帶入了公衆領域：公開的標準加密系統（數據加密標準）的誕生，和公鑰加密的發明。

克勞德·香農於 1945 年發表了一篇「密碼學的數學理論」的學術文章，被認爲開啓了現代密碼學的大門。與經典密碼學相比，現代密碼學不只關注信息保密問題，還同時涉及信息完整性驗證（消息驗證碼）、信息發佈的不可抵賴性（數字簽名）、以及在分佈式計算中產生的來源於內部和外部的攻擊的所有信息安全問題。

一言以概之，現代密碼學是互聯網安全的基石，同時也是區塊鏈行業的基石。

學院派公鏈興起

現代密碼學是區塊鏈行業的基石，而現代密碼學的發展又多來自頂級高校的推動。頂級高校自然不會錯過這場盛宴。斯坦福大學邀請 Coinbase 首席技術官 Balaji Srinivasan 作爲講師進行授課。耶魯大學捐贈基金直接以 4 億美元全額出資加密資產基金 Paradigm 一期，並且投資 a16z 旗下專注於加密領域的  a16z crypto。哈佛大學捐贈基金甚至直接參與了 STO（證券代幣發行）。

頂級高校既有進行區塊鏈理論研究，也有參與市場投資的，但卻很少見到進行公鏈研發。直到近期，業內一部分有高校背景、有密碼學領域研究的教授學者們開始進行公鏈的研發和宣傳，他們被稱之爲「學院派公鏈」。其中又以 DeFi 基礎設施 Sperax、被 V 神看好的項目雪崩協議（Avalanche）、隱私計算平臺 Oasis 作爲「學院派公鏈」的主要代表。

2016 年 8 月，Multicoin、Polychain、Placeholder 等多個頂級風投母基金 USV（聯合廣場風投）的 Joel Monegro 發表了名爲「胖協議」的文章。該篇文章引起了行業內外熱烈的討論，其中引申出區塊鏈行業的價值更多在於協議層，而非應用層。

胖協議（2016）

受到「胖協議」的影響，Sperax 邀請世界頂級密碼學專家，BDLS 共識發明者王永革教授（美國）作爲技術顧問指導團隊在 BDLS 理論上搭建共識協議層。同時，Polychain 前合夥人，曾發掘出 Polkdot 等系列明星項目的 Ryan Zurrer 也將作爲治理委員會成員加入。

王永革教授曾在德國海德堡大學深造並獲得數學博士學位，其提出的後量子加密算法 RLCE 已入選美國國家標準技術研究院 NIST 的後量子標準候選名單。並且，王永革還參與 IETF、W3C XML 協議 、IEEE 1363 協議和 SAN 互聯網安全協議的制定工作。在王永革教授指導下，Sperax 在真隨機證明（PoTR）、抗量子攻擊、隱私保護等方面的技術水平邁上了新臺階。因此，Sperax 在 2019 年便獲得了來自歐洲最大區塊鏈基金 Outlier Ventures、FBG 等的 600 萬美元種子輪融資。

美國康奈爾大學計算機科學教授 Emin Gün Sirer 是加密行業知名意見領袖，其在 2002 年便發佈了全球第一個採用 PoW 的電子貨幣系統 Karma。Gün 是區塊鏈聯盟 IC3 的董事。他和他的學生尹茂帆（Ted Yin）共同創立了雪崩協議。尹茂帆擔任雪崩協議首席協議架構師和聯合創始人。

比起學術成就，雪崩協議更加亮眼的成績是僅僅只用了 4.5 個小時便募資 4200 萬美元。當然，在公募之前，雪崩協議已經獲得了來自 a16z、Initialized Capital、Polychain Capital、銀河數碼、比特大陸、Initialized Capital 等機構的 1800 萬融資。

加州大學伯克利分校的代表人物則是宋曉冬教授。宋曉冬，麥克阿瑟天才獎 MacArthur Fellow 獲得者，指導學生完成的論文「污點分析法 Dynamic Taint Analysis」是計算機安全領域被引用數量最高的論文並且引領了計算機安全領域商用趨勢的發展。同時，宋曉冬還是 IC3 的發起人之一。

雖然，王永革、Emin Gün Sirer、宋曉冬三位教授都被認爲是學院派公鏈的代表人物，但是三者在研究上的方向卻略有不同。Sperax 和雪崩協議都試圖跨過共識 2.0，成爲共識 3.0 的標杆。

Sperax 和雪崩協議的共識 3.0

雪崩協議的首席協議架構師尹茂帆曾在直播時表示，雪崩協議將要成爲共識 3.0，在這一點上，Sperax 和雪崩協議走了一條相似而又不同的道路。

共識 1.0、2.0、3.0 的本質是通過三種本質上不同的方式來實現共識。共識 1.0 是衆所周知的 PoW，其優缺點都很明顯：去中心化、網絡更安全但是網絡性能低、算力過於集中化；共識 2.0 通常指實用拜占庭容錯共識（PBFT）。

拜占庭將軍問題是指在不可靠信道上試圖通過消息傳遞方式達到一致性是不可能的。爲解決該問題，Miguel Castro 和 Barbara Liskov 在 1999 年提出了 PBFT，並解決了原始拜占庭容錯算法效率不高的問題。PBFT 優勢很明顯：網絡規模小時網絡處理速度快，永遠安全而非概率安全、有大量的科研資料。

PBFT 算法流程

但是實用拜占庭容錯共識也存在很明顯的缺點，通信複雜度過高 O(n^2)，可擴展性低難以擴容、網絡不穩定時延遲過高、隨着網絡規模擴大（節點增加）網絡性能下降嚴重。

節點增多之後 PBFT 通信數量

爲此，尹茂帆推出了「HotStuff」算法用於解決網絡性能問題。

Facebook 在 Libra 白皮書和相關技術文檔中表示，Libra 採用的是「LibraBFT」共識算法，而 LibraBFT 是 HotStuff 的變種。

HotStuff 流程

在尹茂帆看來，HotStuff 只能算是共識 2.0 的升級版，還稱不上共識 3.0，真正的共識 3.0 是雪崩協議。雪崩協議是受傳染病模型（epidemic model）啓發，並結合了非拜占庭共識算法和中本聰共識算法的特徵。

Sperax 團隊在 C.Dwork、N.Lynch 和 L.Stockmeyer 開發的 DLS 協議基礎上推出了自主研發的共識 3.0「BDLS」。BDLS 極大地提升了網絡安全性和通訊效率。最重要的是，BDLS 第一次真正解決了部分異步網絡 (partially asynchronous network) 下區塊鏈協議可能陷入鎖死狀態的安全性問題，可以說是目前性能（安全性+效率）最佳的區塊鏈拜占庭容錯協議。

PBFT 演變歷史

BDLS 通過降低迴合複雜度和降低通信複雜度達成了共識：

BDLS 和基於 PBFT 協議通信複雜度比較（律動注：通信複雜度越低越好）

與此同時，含有 BDLS 設計理念及思路的論文《Sperax: An Approach To Defeat Long Range Attacks In Blockchains》被計算機科學領域頂級國際學術會議 IEEE INFOCOM EdgeBlock 分會錄用，Sperax 研究員餘舟也受邀參加 2020 IEEE INFOCOM 做主題報告。

有加密行業的研究人員表示，Sperax 的 BDLS 和雪崩協議在某種程度上都接近共識 3.0，剩下的還需要時間去驗證。

「胖協議」錯了？

面對當下 DeFi 的熱潮，很多投資者開始質疑「胖協議」是否錯了，學院派公鏈正在做無用功，協議和技術只是輔助。

胖協議的觀點是對的，密碼學是區塊鏈行業的基石，協議層、基礎設施依舊是區塊鏈價值最大的領域。DeFi 項目 Compound、Balancer、Synthetix 和 Anchor 都是很有趣的嘗試，但是以太坊網絡明顯依舊無法滿足這些有趣的應用。也許，DeFi 應用可以無障礙的接入到 Sperax 的網絡中來，因爲 Sperax 在保證安全的同時可以達到高性能，同時還兼容以太坊的虛擬機。

Sperax 明星研究員 Joe Yu 對律動 BlockBeats 表示，人類發明科學技術，最終是爲了給人類服務，所以，不僅要關注底層的技術，還要關注技術的應用、技術的落地。但是，需要意識到的是如果只講應用和落地，而忽視了實現應用落地的協議層、基礎設施，那區塊鏈就變成了空中樓閣。因此在關注基礎設施的同時，還需要將技術用最簡單的話語對用戶進行科普。

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