ULAM创始人“吴彦冰”做客链客Talk分享颠覆式创新共识

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清华大学高等学院博士吴彦冰在研究 “区块链不可能三角”与POW的能源消耗问题时受到乌拉姆的“Luck number”的启发。发现利用哈希函数的特性可以创造出超低能耗,完全去中心化和高度稳定性的全新共识算法。11月22日,颠覆式创新共识ULAM同构链创始人“吴彦冰”做客链客Talk的AMA。

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那我们先请吴博士来和我们分享ULAM项目吧

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乌拉姆是一个波兰的数学家,全名叫斯坦尼斯拉夫·马尔钦·乌拉姆,他主要发明了一个素数选择的算法,然后给我们团队一个非常好的启发,也是一个非常好的灵感告诉我们这个共识究竟如何去做。

其实最早的时候是根据我在看论文的时候发现了乌拉姆提出素数选择就是从很多的数字里面,通过一定的方法,跟素数的筛法有点相似,去筛选出一个数字作为幸运数,然后我们可以发现这个就跟区块链里面的挖矿非常相似,这里面的挖矿是什么样的,就是从很多很多的节点里面,每次去挑选一个节点,作为记账节点,然后获得奖励为全网进行记账。

下面我就简单的介绍一下我们这个乌拉姆算法,它是如何实现的,我们可以看到,假如说有三个节点来进行记账,首先我们假设第零个节点的随机数是10,第一个节点的随机数是50第二个节点的随机数是80。

那么好,根据节点不同,每个节点的幸运数也不相同,可以得到他们拥有不同的随机数就好比第零个节点,它拥有10个幸运值,它就要1个随机数,比如它的随机数是1,第一个节点,他有50的幸运数,它就是3个随机数,就比如说是2、5、6,然后第二个节点,他有80的幸运数,他就有4个随机数就好比说是3、4、7、8。

那现在我们怎么去决定打包权呢,像比特币是用pow,解决一道难题,谁先将这道难题解决出来谁就拥有打包权,这个是消耗算力的。但是我们不一样,没有它们的高能耗问题,我们是系统出一个随机数,然后这三个节点,谁拥有这个随机数谁就获得记账权。

那么我们做一个比喻,假如这次系统出的随机数5,那我们可以看到第一个节点里面有5这个随机数,那么第一个节点就获得打包权,就拥有记账的权利,它记完账之后就会把这个块儿广播出去,然后幸运值清零。

这是简单的一个描述,我们可以看到这里面会出现几个问题比如说,随机数相同或者出块的随机数没有落在节点范围之内怎么办?我们通过数学的方法,运用了VRF随机可验证函数,然后还要通过SM3这些哈希散列,我们可以确保产生的随机数不相同,而且系统产生这个随机数也能落在所有节点拥有的随机数的范围以内。

我们这点能保证什么,首先是拥有的随机数都是不相同的,可以保证我们系统不会产生分叉,因为不可能有两个节点同时达到包,这一点能保证不会产生分叉。还有一点就是系统产生的随机数能落在节点范围之内,这个就能保证我们的矿工不会产生空包,因为系统产生的随机数肯定能落在所有节点范围之内。

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我们共识算法的几点优势,归结为这三点

一、 产生的随机数都不相同;

二、 随机数可以落在所有节点范围以内;

三、 我们使用的是改进的VRF算法就是随机可验证函数,我们能保证产生的随机数是公开可以验证的,没有任何能篡改,然后任何人都能通过算法去验证,没有人能进行捣乱,比如说像福利彩票他们开奖就会进行一些操作,但是这个是完完全全不能的,所有人的随机数都是可以验证的,而且系统产生的随机数也是可以验证的。

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乌拉姆的六个优势:

一、超级碎片化;

二、完全去中心化;

三、永不产生比特币一样的算力集中化;

四、49%的恶意节点容错;

五、也是最重要的,性能非常高,TPS可以达到1w+,转账时间五秒,而且是超低的分叉率基本上不可能产生分叉,这个就是基于我刚才说的产生的随机数是完全不相同的;

六、我们经过严格的数学证明。

那么下面我来解释这六个优势都是怎么表现出来的。

首先是超级碎片化节点,这个是基于我们的共识,可以看到我们的共识,没有算力体现在里面,所以说任何设备不需要去进行哈希竞赛,也不需要去算哈希的原像,所以说任何的智能设备都是可以参与到其中的。

第二点我们是完全去中心化的,没有中心化存在,可以容纳百万级以上的节点,因为所有的智能设备都能参与。

第三点因为我们没有算力,所以说不会像比特币一样产生算力集中化,因为我们是完全通过随机数的那种碰撞对比,没有存在算哈希原象一样去计算数学难题。

第四点是49%的恶意容错,这个是公链上面容错比例最高的。

第五点是我们的TPS可以达到10000+,目前是实验室数据是1W+,我们现在主网数据是1000+,然后确认时间是五秒,为什么能达到这么高的TPS,要说到我们独创的一个算法叫非交互式交易验证算法,我们能保证TPS能达到非常的高,确认时间也可以达到的非常短。

下面我简单介绍一下什么是非交互式交易验证算法。假如比特币或者以太坊产生区块,区块那边有1000笔交易去广播,其他矿工需要把这1000笔交易都进行验证。ULAM使用知识证 明的方法构造出非交互式交易验证算法。知识证明简单的来说就是证明者说服验证者相信其知道某 个“知识”(信息)。一般的证明方法为构造多项式时间知识提取器提取“知识”。普通的区块链 在验证交易时需要所有矿工都对区块中的交易进行验证,ULAM 的非交互式交易验证算法通过矿工打 包区块后对区块内的交易验证后生成交易验证证明。其他矿工只需要验证打包节点产生的证明而不 需要去验证块中的交易,这使得 TPS 大大提高。在原有的模式下,假设一个区块有 1000 笔交易,所 有矿工都需要去验证这 1000 笔交易。这无疑会消耗大量的时间从而降低 TPS。而使用 ULAM独创的 非交互式交易验证算法,只需要一个矿工验证 1000 笔交易,其他矿工只需要验证打包节点生成的证明。因此,速度会比之前提高 1000 倍。。

目前为止是局限于网络的因素,如果国家的网络设施铺垫好了,那我们TPS会达到的更高更高。

还有最后一点也是最为关键的一点,我们的共识和非交互式交易验证算法是经过数严格的数学证明的,而且我们的证明也已经被发表,同时也被论文收录了。

我们不像其他的公链项目,他们只是做了一个简单的测试,然后就证明他们是安全,但是我们是经过严格的数学证明和实验室各种检测,才最终确定它是安全的。

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这张图就是我们的数学证明,其中也发表了论文,然后论文的第一作者是我,我的导师也有参与了其中相关工作。

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我们可以看到,我们与传统挖矿对比,假如说你要去挖一个比特币,现在你需要什么?你需要一个矿场,这个矿厂里面有几百甚至几千台矿机你才可以挖到一个比特币,如果现在使用一台电脑是根本挖不出来一个比特币,几百年几千年可能都挖不出来,但是我们乌拉姆你只要通过联网的智能设备,比如说手机,电脑等都能参与进来,而且这个参与成本非常非常小,里面只需要有2000乌拉姆,你就会拥有打包权。

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这个是我们发展的一个历程,我们从去年一月份的时候在实验室里进行一些理论的研究,乌拉这个共识在六月份的时候论文的发表。等到十月份的时候,清华创+,也是清华内部的投资机构只投清华团队项目,给我们投了第一种子轮投资之后大德资本也给我们投了第一轮。在1月13号的时候,我们进行了第一场发布会,第二天我们进行了第一次内测,正式上线之前我们经过了五次内测,每次都有不同的改变,基本上都是一个大的改变,之后我们在4月8号的时候主网上线,在8月1号的时候,加入了非交互式交易验证算法,在11月份的时候将我们的同步链这个新的功能加入进来。

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这个是我们浏览器,可以看到这上面在线挖矿的节点数已经达到了四万多。

右边,这个就是我们挖矿的一个情况,只要在这个页面保持联网,就可以进行挖矿。

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这个是我们手机端挖矿的一个情况。

这个是我们的规划,开始,我们共识的开发,在实验室经过一些理论数据,进行一些证明测试,然后发表一些论文之后,在十月份的时候获得了清华创+投资,12月份获得投资后正式开始做。

一月份的时候我们进行了第一次内测,当时的版本非常非常简陋,到二月份的时候我们就推出了一个公测,四月份的时候,我们基本上共识已经完成,4月8号我们正式上线,然后在八月我们把非交互式交易验证算法加入到其中,使最开始的TPS 462提高到现在的1017,之后也会逐步提升到1万,然后11月份的时候我们开发了这个新功能-同构链,之后我会介绍什么是我们的同构链,在2020年,也就是明年的时候我们会开发智能合约。

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下面我可以简单的介绍一下我们的新功能-同构链,我们为什么要起同构链这个名字,其实在数学中有同构这么一个概念。

在数学中同构,基本上可以理解为具有相同的性质,表现形式是不同的,所以说我们用同构链这个名字去定义相当于是我们的策略,他们也可以拥有自己的挖矿属性,也可以用我们乌拉姆的共识, TPS接近1W+,确认时间达到五秒,但是他们可以拥有自己不同的属性,比如说在大健康上面就更改为适合大健康,然后进行一定的改变,在共享经济上就对共享经济这方面做一定的改变。

我们可以看到目前为止涉及到场景就是大健康、物联网、交通出行、游戏、共享经济,但是不仅局限于这几方面。

每个行业都可以自行设计自己的出块时间,总量还有总奖励最低参与数,这些都是可以进行设定,而且他们可以将自己的数据上链,比如说医疗行业的医疗数据进行上传,比如说游戏行业的装备进行上传,这些都是完全可以的。

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我们可以看到,这是我们同构链的一个架构,首先来看我们从中间看这是乌拉姆的一个主链,使用乌拉母的公链进行挖矿,比如我们可以在上面开设物联网、大健康的一个同构链,他们也可以用乌拉母的共识去挖矿,比如出第三块的时候,会把它进行一个哈希函数的压缩,然后把这个哈希值存到我们乌拉姆的主链上去,这样乌拉姆的主链就可以确保同构链的一个安全属性,同时同构链出了问题也不会影响到主链。

同构链可以有自己的APP,智能合约等,同构链就相当于是一条公链链,但是它的安全是有乌拉姆来进行保证的,比如说出了几个块之后会向ULAM主链交一定的手续费,这个手续费也是完全是乌拉姆矿工所获得。

这样来说就是同构链,通过一种单向的映射去锚定到乌拉姆这条主链上。

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我们可以看到这张图和乌拉姆的同样具有的所有的性质,比如去中心化,他也可以拥有自己独立的节点去进行挖矿,也可以根据自己的需求设定任何的参数,比如说出块时间,出块奖励,最低的参与量,然后他是完全可信的,也是完全防止篡改的,比如说像用在大健康领域我们可以把医生手术的一些数据上传进行哈希上传到链上去,这样可以确保再出现了任何情况的时候,这个最原始的数据不会被修改,我们就可以通过这个来判定一些医患纠纷,而且还有一点就是分布式存储,这些所有的数据都是完完全全存在各个挖矿节点上面的。然后数据也是可以上链的,也有一个挖矿属性,但是属性可以选,也可以不选,比如说可以让这条同构链挖矿也可以不让同构链来进行一个挖矿。

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这个是同构链的页面显示

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再点击详情之后我们也可以看到这个同构链上的一些具体的信息,比如说发行总量还有他的一个同构链的地址、精度、网站,这些都是可以看到的。

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这个界面和ULAM很是相似。

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这个是手机端同构链的简介。

我的介绍完毕了。

好的,非常感谢吴博士给我们链客小伙伴们带来的精彩分享相信大家都受益良多,讲了这么多相信大家也需要好好的消耗下了,感谢吴博士。

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