DFINITY“区块链神经系统”

背景

DFINITY研究协议和密码技术使分散式网络能够托管无限容量的高性能虚拟计算机，目的是创建一个革命性的“分散式云”，在其中可以使用智能合约软件来重建各种主流系统，并且它已经成功产生了诸如阈值中继、验证塔、验证树和USCID（唯一状态拷贝ID）之类的新颖技术，这些技术得到了越来越广泛的认可。

其中许多功能完全重写了规则手册。例如，阈值中继链提高了安全性，同时将速度推到了今天以太坊的50倍，从而大大改善了Dapps提供的用户体验。

我们的目标是为以太坊创建一个姐妹网络，以扩展EVM生态系统提供的选项，并帮助进一步巩固其领导地位。为此，DFINITY必须带来更多的新网络协议和加密技术，我们希望以太坊也可以使用。

为了补充以太坊并真正拓宽生态系统提供的选择范围，DFINITY引入了根本不同的新型分散决策系统，称为“区块链神经系统”（或“BNS”）。

这种分布式智能以特殊的特权集成到网络中，从而使其可以扮演仁慈的分散式超级用户的角色，该超级用户可以解决没有人为中介就难以解决的问题。DFINITY网络使“代码即法律”道德规范精神取决于这种分布式智能。

提示：如果您已经确信需要使用区块链神经系统，请跳至“工作原理”…

存在的原因

在深入研究DFINITY神经系统的工作原理之前，我们将回顾导致其产生的一些事件和需求。

1 Mt.Gox、Bitfinex和其它令牌盗窃

我认为Goxxed和Finxxed是赚来的加密疤痕，但我想向他们学习。对我来说，Bitfinex骇客是最糟糕的。今天，您可以使用区块浏览器观看价值1亿美元以上的被盗比特币在区块链上的移动，但无法采取任何措施来检索它们。

同时，Bitfinex甚至没有发布安全分析来解释发生了什么，听起来很糟，但是谁知道发生了什么。关键是，当大量代币在诸如比特币和以太坊之类的“代码即法律”系统上被盗时，唯一可能的解决方法是硬分叉，然后再将它们丢在杯子里。但这通常很难实现，否则最终会给社区造成广泛的成本。

这是一个主要问题。通过允许小偷保持如此巨大的赏金，我们正在培育资源丰富的黑客的寄生社区。如果您缺乏道德和掌握必要的技能，则窃取比特币等加密代币已成为一个极为可观的职业机会，并且攻击在不断升级。

出于这个原因，我终于相信分散的网络需要方式来减轻这种盗窃而不涉及人类中介机构，如基金、委员会、矿业大公司或其它形式的直接人力控制是对立和不利公共区块链网络的价值，而这样的除了安全性增强（例如Ledger硬件钱包）之外，还应该存在网络驻留机制。

如果我们能够减少与盗窃有关的可能回报，那么黑客将投入更少的资源，而黑客的数量将会减少。这种驻留于网络的机制还可以尝试返回被盗的令牌。

显然，拥有对令牌所有权的特权控制的区块链神经系统至少可以达到一个目的。

请注意，应引入其它一些功能，以最大程度地发挥BNS在返还被盗资金方面的有效性，我们将在以后的文章中进行讨论。

2 DAO和故障系统

无论您对DAO的看法如何，它无疑是有史以来最激动人心的金融实验之一。来自世界各地的个人将代币投资到驻留在网络空间中的分散式基金中。

总体而言，该基金收集了全部现有ETH的14％，同时说明了对ETH的需求可能会变得多么巨大，并给生态系统带来巨大风险。

但是当时我是一个异端的反对者，不是因为我不相信本身的概念，但由于设计中使用包含在这里众多的游戏理论的缺陷更显而易见的协议设计者。

最终，消除的不是这些细微的缺陷，而是更多的普通错误，DAO的软件调用了不受信任的代码，而没有考虑重新进入攻击的可能性。

由于我的参与，我对发生的事情进行了深刻的反思，三件事变得显而易见。

首先，开发人员社区需要很长时间才能完全内部化使用智能合约创建自主系统所涉及的许多其它设计挑战，并且某些重要系统总是会出现缺陷。

其次，潜在问题的棘手性将阻止建立基于公共计算网络的商业团体的重要队伍，因为其高级决策者将要求有办法修复被黑或死锁的关键系统。

第三，让大众市场的消费者不求助于他们甚至无法阅读的自主智能合约代码中的缺陷所引起的问题，这可能是不公平的。

到DAO骇客入侵发生时，有关区块链神经系统的思想已经发展起来，并且得到了极大的加速。BNS使用对网络的特权访问，可以运行任意代码来修复损坏的系统，例如DAO。

3 加速发展

几年前，我发布了一款MMO（大型多人在线）游戏，最终吸引了300万用户。那时，我居住在英国，而不是帕洛阿尔托，尽管我最终设法筹集了风险投资，因为我们吸引了100万用户，但早期的工作是由我和一个没有很多钱的小团队完成的。

由于我们的资源有限，我们的行动是由以下需求推动的：尽可能高效地推动研发，并根据需求经济地扩展我们的技术系统。在研发方面，这意味着我们在很大程度上依赖测试单元，并且必须在不进行大量测试流程和登台服务器的情况下进行重大更改。

巨大的挑战是，在任何时刻，都会有成千上万的人使用连接到基于称为Starburst的专有系统的虚拟群集游戏服务器的客户端来玩多人游戏。有时，我们每天都会发布多个客户端和服务器组件版本，而我们的用户实际上是期盼着最新的迭代，以便快速开发成为功能集的一部分。

为了在不破坏游戏体验的情况下或更糟地使网络断开并且用户无法连接，Starburst涉及内部和外部协议。内部协议带有特定于游戏的命令和功能，并定期更改。

外部协议更加稳定，可以处理消息、RPC和软件版本控制，允许在游戏体验期间回退不良版本，并在软件迭代之间平稳过渡用户。这些经验与将高级区块链网络主流化有关。

看着比特币协议发展过程中遇到的困难，我可以看到，这不是DFINITY网络的发展方向。DFINITY网络必然涉及更复杂的分布式协议，工程和开发人员将不得不加大发布时间，以确保我们能够及时到达最终目的地。

此外，如果出现诸如最近针对以太坊网络的DOS攻击之类的问题，DFINITY将通过更快地采用缓解措施来更好地支持大众市场。

区块链神经系统可以通过管理协议和软件升级来帮助我们应对这些挑战。基本实现很简单。

DFINITY并不是让Dapps直接连接到诸如geth或parity这样的核心客户端（两个流行的以太坊客户端），而是使用特殊的反向代理软件将它们包装起来，并让Dapps连接到该客户端。代理软件了解区块链神经系统，并遵循其有关协议升级的说明。

当区块链决定必须在某个将来的区块高度进行升级时，它将通过指定的哈希从网络（例如BitTorrent、IPFS或Swarm）下载客户端软件安装程序。在适当的时候，代理会临时缓冲请求并自动升级客户端，而不会中断相关的Dapp及其用户（升级是透明的）。

当然，与我的MMO相比，神经系统需要更加小心地推动更新。引入严重漏洞可能会影响虚拟计算机的状态，并使BNS无法做出回滚决定。

尽管如此，只要DFINITY的神经系统在适当的容差范围内运行，我们的赌注就是，通过促进常规且透明的协议升级而无争议的硬分叉，它将使DFINITY开发人员能够更快地推动有影响力的演进。

4 更高的安全性和更好的经济性

诸如比特币和以太坊等传统的分散网络涉及简单的经济模型。他们的本机令牌的总发行量由协议绝对或近似固定，矿工通过应用蛮力计算来随机赢得发布交易块的权利，从而争夺令牌奖励。由于协议确定了最终的供应量和新发行率，因此代币价格主要反映需求的变化。

当前，需求本质上是投机性的，价格上涨产生了进一步的需求，而FOMO处于反馈回路中。贪婪、恐惧和代币发行之间的平衡非常不稳定，会导致周期性但不可预测的价格上涨和下跌。

在工作量证明系统中，参与基本上是由电力成本来调节的，而在权益证明系统中，参与是由获取此类本地代币的成本来调节的。问题在于，尽管电力成本相对稳定，但获取本地代币的成本却随其市场价格大幅波动。

在诸如DFINITY之类的准权益证明系统中，挖掘客户端使用“挖掘身份”连接到网络，该“挖掘身份”是通过在令牌中存入保证金而获得的。

危险在于，如果令牌价格在市场崩溃期间急剧下跌，则对手可能能够通过创建足够的新挖掘身份来克服故障界限，从而以足够便宜的价格来安全地控制网络。确实，他可能会采取行动，特别是出于这样的目标，导致这种市场崩溃。

即使在工作量证明网络上，本机令牌值的波动也是一个多维安全问题，因为它会影响激励措施。我们看到的是，DFINITY有独特的机会通过其神经系统解决长期存在的问题。本质上，神经系统可以使用对网络内部的特权访问来动态更改其喜欢的任何经济参数。

例如，如果DFINITY参与代币的价格崩溃了，它可以增加必须存放的数量，如果情况持续下去，它也可以增加采矿奖励以支撑其骨干。潜在地，它甚至可以选择通过限制新身份的发布并迫使申请人在集中等待来防止矿工过剩。

就像我们将看到的那样，区块链神经系统的决定是基于增加异端参与令牌价值的潜在愿望。期望市场的隐藏力量将推动市场做出有关安全性、网络扩展和令牌发行的最明智的决策。

据估计，与传统模型相比，该系统将变得更加高效，仅合并适量的计算能力，并减少可提高其价值并提高网络安全性的灵活性的发行。

5 消灭暗杀市场等等

用智能合约构建的自治区块链系统将被证明是有史以来最强大的技术结构之一，从而可以在没有中介的情况下以开放形式重新设计Uber和大众消息传递等关键功能。

从本质上讲，它们提供了将关键业务功能（例如共享经济）从地理上扎根的中介转移到网络空间和互联网本身的结构的机会。

这给世界社会带来了不可思议的潜在利益，但是自治系统也具有潜在的危险，它们带来的危险可能威胁到其支持网络的存在。

以暗杀市场为例。一些极端的密码无政府主义者为他们辩护，认为他们的存在可能会在分散的世界中阻止人们的行为。

就我个人而言，我不同意，更有可能是讨厌的人会简单地使用它们摧毁竞争对手。但是不管您怎么看，一件事都是可以肯定的，那就是政府将对此类事情做出强烈反应，包括ISIS奴隶市场、儿童色情交易以及其它明显有害的事情。

作为协议设计者，我们寻求使我们的网络不可阻挡，以使其即使在政府攻击下也能幸免，但是这类系统的存在可能会促使采取协调一致的国际行动，从而大大降低了公共区块链快速兑现其令人难以置信的承诺的能力。

区块链神经系统提供了一个解决方案。回想一下，其基本目标是最大化参与性代币的价值，因此它是由市场看不见的手所驱动的。

由于它具有对网络的绝对控制权，因此它可以选择冻结它认为会引起攻击的托管系统，使其用户承受极大的监管压力或将主流用户排除在共同托管范围之外。

决策将涉及权衡。如果BNS表现得过于严格、行为异常、过于随意、过于苛刻或不公平地关闭边缘系统，那么许多用户将无法在网络上进行构建。我们敢打赌，市场之手将帮助DFINITY达到最佳平衡。

怎么运行的

BNS的第一次迭代的设计非常简单。提案可以提交给BNS，但需付费。然后，BNS使用由人为控制的“神经元”自动进行跟进的投票来决定提案，就像在流动民主制中那样。

当神经元对刺激和反馈做出反应时，BNS会适应并学会做出更好的决策。神经元做出的决定遵循由于时序而不确定的级联关系。

每个神经元使用其所有者在网络边缘运行的特殊客户端软件进行操作。BNS的链驻留部分可以访问EVM中的特权操作代码，该代码用于执行所采用的建议。

创建神经元

任何人都可以创建和运行神经元，并通过运行它们获得“思想挖掘”奖励。通过对区块链神经系统进行安全保护来创建新的神经元。

神经元的相对投票权与其所拥有的存储量成正比。

要取回神经元内部的沉积物，其所有者必须将其溶解，这需要三个月的时间（在当前设计中，我们正在考虑将其花费更长的时间）。

由于如果BNS做出错误的决策，卡在神经元内部的尊严的价值可能会下降，因此这为做出良好的决策做出了强烈的动机。

赚取奖励

神经元通过发布新的身份来向其所有者支付采矿奖励。奖励与神经元包含的保证金的大小以及神经元参与决策的比例成正比。

例如，如果BNS将回报率定为在几千个区块的时期内支付的10％，则神经元包含100份参与所有决策的单位，将在一年内向其所有者返还约10份单位。

但是，如果神经元仅参与所有决策的一半，则同一神经元将仅产生约5个分辨力。

运行神经元

创建神经元时，将指定两个键。一键是“代表”，使神经元能够投票。另一个密钥是“主”，应将其保存在冷库中，以用于溶解神经元并检索其沉积物或发出新的委托人。

神经元由通常安装在用户笔记本电脑或安全服务器上并在后台运行的特殊客户端软件操作，不断监视BNS的链驻留部分（使用可访问特权操作码的智能合约来实现）查看是否已提交任何新提案。

此客户端软件配置有用于通过调用驻留在链上的BNS合同进行表决的委托密钥。

手动投票

当用户打开其神经元客户端软件时，它将显示BNS的区块链常驻部分存储的建议。

投标的类型包括“经济”、“政策”、“协议”、“客户升级”、“固定住户”和“冻结住户”。如果尚未决定提议，则神经元可以投票（如果表决尚未表决）（投票权重取决于神经元内部沉积的清晰度）。

手动投票时，用户可以在三种投票类型之间进行选择：“采用”、“拒绝”和“通过”。合格票用于指示神经元参与决策过程，但希望结局由具有较强见解的神经元决定。

自动投票

通常，神经元控制者（所有者）不希望对大多数建议进行人工投票。例如，社区中只有一小部分人真正有资格对复杂的协议更改做出决策。

显然，激励神经元所有者在没有必要专业知识的情况下对决策进行投票将是灾难的根源。

取而代之的是，要求他们通过将其神经元配置为遵循他们认为可以做出好的决定的其它神经元的投票，从而为做出正确的决策提供安全保障。

用户通过为每种投标类型配置跟踪列表来完成此操作。

例如，关于协议建议，可以将神经元客户端设置为跟随已知属于核心开发人员和受人尊敬的理论家的神经元。

下面的图与级联去决策

级联在客户端软件中，跟随列表的配置会创建一种有向图，尽管其边缘存在于客户端上并且是未知的。

该图表示社区内部的信任关系，当神经元所有者的分散社区接收新信息并观察他们遵循的神经元的投票历史以及所做出的决策成功时，该关系就会由分散的社区动态更新。

实际上，许多社区参与者将来在reddit和twitter bios之类的地方宣传个人神经元地址。

投票权很容易被隐藏，一个人可以公开一个包含单个DFINITY的神经元，然后跟随另一个包含其主要沉积物的私人神经元。

如果神经元控制器未在超时前手动对提案进行表决，则客户端软件会自动检查针对未确定提案类型配置的关注列表。在最简单的配置形式中，这是优先级列表，尽管其他跟随机制也是可能的。

客户端首先检查区块链，以查看最高优先级的神经元是否已对该提案进行投票，然后自动以相同的方式投票（如果有）。

否则，客户端将暂时退出，并在返回时检查是否有前两个神经元中的任何一个已投票，如果有几个投票，则无限次地遵循最高优先级，直到必要时它愿意跟随任何神经元。

在决策过程中，底层信任图至关重要，尽管过程是不确定的，因为时间会影响所应用的跟随关系。

通常是由神经元级联决定的。也就是说，当某些受到高度关注的神经元投票时，由于传递信任关系，它们将跟随图中的很大一部分。

尽管如此，图本身和所采取的跟随动作完全分布在参与BNS的数千个神经元客户端软件实例中。BNS使用类似于等待正式投票的系统来决定提案。

做出决策

采取行动一旦BNS通过提案，接下来的步骤取决于提案的类型。一般来说，有两种动作，被动和主动。当BNS采用改变系统遥测的提议时，就会发生被动动作。

例如，一项提案可能会修改宪法，以指导神经元拥有者社区，或者更改按区块发布的采矿奖励。

在这里，将更新后的值简单地写入BNS智能合约的数据成员/字段中，分别允许找到当前构成的URL以及挖掘客户端软件来检索协议使用的当前区块奖励。

BNS的积极行动涉及到其自身的智能合约之外，以修改链上现有的工件，从而直接覆盖“代码即法律”。

例如，BNS可能已经通过了一项冻结宪法禁止的智能合约的提议，例如暗杀市场，或者希望以特权模式运行任意代码来修复某些故障系统。活动操作必然涉及执行特殊操作码，这些操作码已添加到EVM（以太坊虚拟机）中。

实际上，只需对Solidity编译器进行最少的修改，这是可能的，并且BNS的智能合约可以将操作码作为常规程序集进行调用。

提案费用和保证金

评估某些类型的提案所涉及的工作量可能很大。例如，假设某个财团运行的自治系统达到意外状态并陷入僵局，而财团成员希望提出解决方案。

该财团将需要制定一项提案，以提供三项关键信息：

• 论据和证据，证明他们具有“道德权力”可以请求解决；

• 对当前问题的描述和证明；

• 他们上传到区块链的特权智能合约代码的地址，BNS可以运行该地址来解决该问题。

请注意，尽管可以将特权代码上传到区块链，但只有BNS可以实际运行它。

该提案必须分阶段进行评估。首先，将尝试建立道德权威。在我们的系统修复示例中，工作将从提案中包含的URL开始，该URL链接到财团成员网站上的支持页面以及Twitter帖子等其他证明，甚至直接的联系信息。

那些检查提案的人将希望放心，“授权证明”页面不是简单地由可以访问多个站点的黑客上载的，并且社区内部对修复的道德支持程度是压倒性的。需要进行大量研究，其中可能涉及通过Skype或其他媒体与人类进行实时接触。

建立道德权威后，下一步将是评估所描述的问题，并验证是否确实由于某些设计缺陷或破解而发生了实际问题。如果通过，这项工作将使调查人员为分析的最后阶段和最昂贵的阶段做好准备，这涉及检查建议的修复程序的代码并验证它确实可以正确纠正这种情况。

危险在于，此修复程序可能会直接或间接影响提议者没有道德权威的其它“无辜”智能合约系统，这是完全不可接受的。为了确保不会发生这种情况，必须在分析中包含多个验证者，并且所有人都必须同意。

显然，这将涉及大量的工作和费用。实际上，这种分析工作可以由BNS保留和支付的独立人员执行。反过来，他们的工作将由生态系统中的其它各方进行审查，最终由相关决策图中处于“高”位的人员进行审查。

为了解决所涉及的费用，BNS要求在所有提案中附加两种付款方式。在此示例中，它描述了系统修复建议，当然，这笔费用将是可观的。

第一笔付款是一笔不可退还的费用，将由BNS保留，这反映了它向生态系统中的研究人员支付的费用，作为提供提案分析的赏金，更普遍的是它向神经元持有者支付的奖励。

第二次付款是在DFINITY的押金是不退的建议被采纳，它的基本目的是防止提交垃圾提案（更多相关涉及降低收费标准的建议类型），并以激励提交高质量的提案。

双轨和全能 

DFINITY团队成员（Timo Hanke）的一项提案提出，网络实际上提供了两种类型的帐户和合同，一种取决于BNS的全部权力，另一种取决于BNS只能冻结并解冻。

目的是当帐户所有者和合同创建者对安全性和正确性非常有信心时，避免出现不必要的副作用，真实的或可感知的风险。

这项提议有很多优点，但必须牢记一件事：BNS可以在需要时升级协议，因此最终是万能的。

BNS的需求、总体安全和治愈精神错乱

BNS的无所不能非常重要。当DFINITY网络于2017年上线（铜版本发行）时，它将带有一个“创世宪法”，其目的是指导和协调神经元持有者。本质上，第一部宪法将反映一种被概括为“没有邪恶或暴力”的精神。

但是，体质的存在实际上并不限制神经元的投票方式。此外，BNS可以根据需要修改宪法，我们希望宪法会随着时间的推移而迅速发展。那么，BNS是否有任何指导其行为保持不变和不变的原则？

答案是肯定的。可以说，BNS的目标是一个单一的目标：从长远来看，提高DFINITY的市场价值，这大约相当于吸引更多的用户，并提高了网络安全性、性能、容量和效率。

原因是每个神经元内部都有明显的沉积，只有在花费数月的时间里将神经元溶解才能恢复。如果BNS不断做出决定来扩大用户群并改善网络，那么这些定义的价值肯定会增加。另一方面，如果BNS做出明显错误的决定，市场将制定迅速的报酬。

市场速度使不法行为和其他此类短期策略对理性神经元持有者不感兴趣。例如，如果BNS修改协议，甚至向神经元持有者做出“特别奖励”，则灵活性的价值将下降得如此之快，以至于几乎肯定会遭受净损失。

即使BNS决定采取一些微妙的措施，例如限制新神经元的产生并增加不合理的思想挖掘奖励，市场可能也会做出反应，将其解释为分散化提供的安全性已被削弱并迅速向下修正的信号。那么怎么可能出问题了？

有两个主要风险。首先是，敌方通过蛮力获取神经元和通过采用错误的提议来迫使BNS指挥。为了实现这一目标，他必须获得大量的灵活性：许多用户将创造神经元来获得思维挖掘的奖励，并参与加密货币的新篇章，而持有人将必须克服。

如果他在市场上购买必需的商品，那么对手将迫使价格上涨，从而大大加剧所涉及的成本并使他更喜欢盗窃。除非他希望不惜一切代价损害DFINITY网络，否则他必须设法通过做空市场上的债务来弥补损失，但实际上，这是实现利润的极其困难的策略。

在我看来，第二个风险更为相关，那就是来自神经元持有者社区的煽动者。协议升级出现问题后，对系统的冲击（例如清晰度值下降）可能会引发此类事件。可以想象一个人广泛宣传他们的神经元地址，并承诺“让DFINITY又一次伟大”。

尽管煽动者可能认为他们提出的建议是有帮助的，但实际上，它们很可能破坏了人群的智慧，并导致网络走向灾难。这里只有一种解决方案：尽可能快地提高神经元持有者社区的成熟度，以免引起煽动者轻易影响他们。

但是，如果发生了不可想象的事情，而BNS却发疯了怎么办？例如，想象一下，如果一个对手设法通过了一项提案，从而冻结了DFINITY托管的每个主要系统！实际上，这种情况并不一定意味着网络的终结。

DFINITY客户端使用版本控制系统保留分配给它们的状态，也用于更快地重新连接节点的同步，因此更改可以撤消。这将涉及“真正的”硬分叉，其中DFINITY客户端将被重新配置以还原状态更改，而且至关重要的是，禁用投票支持错误提议的神经元。

最后一点的重要性不能过分夸大，在不良神经元之后的肢体中，有良好意图的神经元持有者可能会因此付出高昂的代价，这就是为什么永远不要不慎配置以下原因的理由。

隐私的重要性

前面我们没有提到的安全性的一个方面是隐私。

神经元在网络边缘受到管理是有原因的，从根本上讲，它使跟踪图和决策过程变得不可知，因为对手将不可能收集成千上万个私有客户端实例的状态在互联网上。

这可以防止对手（例如通过勒索或绑架）将目标锁定在图中的关键节点上，以增加其采纳建议的机会。

此外，这还意味着此类关键节点不能对决策负责，例如，被冻结的系统的愤怒所有者或认为法律责任应源自决策的政府或机构。

总结

BNS使DFINITY成为以太坊的合适姐妹网络。开发人员可以选择在两者上运行其Dapp，而选择基本上取决于权衡取舍，您是否相信系统及其依赖关系是不可破解且坚不可摧的，以至于您更喜欢“代码即法律”，或者您是否感到AI管理BNS提供的环境更安全，或者出于政策原因，您需要一种解决方法来解决黑客，僵局和其它技术问题。

BNS的引入了网络空间环境的概念，该环境通过算法进行控制，而无需直接的人工中介或控制。如果可行，它可能只会解决我们当前面临的许多问题。

它还超越了比特币最初提出的简单化的通货膨胀采矿奖励计划，并使用仅由一个目标驱动的多个参数引入复杂的多维灵活经济治理，网络的最终成功。

在DFINITY，我们非常高兴地看到BNS的功能，它将出现在网络的最初铜版本中。

作者：Dominic Williams

（Medium, 2017.1.5）

翻译：Catherine

进Dfinity官方社群，请添加小助手微信：

comiocn

长按关注

Dfinity官方微信

给你第一手资讯和项目信息

更可随时答疑解惑