ANI:从技术底层解读互联网计算机如何引领 Web3 时代？-ODAILY_BOOK

随着通讯和可视化移动终端设备的逐渐普及，人们簇拥于web3或元宇宙的概念。而对于通往全新世界的道路要怎么走？却没有很明晰的答案。DFINITY在5年的探索经验中，摸索出了”互联网计算机“的道路，它会成为一个行之有效的解决方案吗？

我们邀请到DFINITY核心技术工程师PaulLiu来从其技术底层为我们进行解读。PaulLiu是Dfinity的核心技术工程师，加入Dfinity之前，Paul在英特尔实验室的研究科学家岗位工作了7年。在英特尔实验室时期，他为X86架构构建了一个性能高度优化的Haskell编译器。Paul拥有耶鲁大学博士学位，师从Haskell编译器的发明者之一的PaulHudak博士。Paul是Haskell研讨会和IFL成员，发表过大量学术论文。

介绍

DFINITY是一个总部在瑞士的非盈利组织，所有的收入只能用于一个目的，就是参与研发和推动InternetComputer这个去中心化的开源网络项目。虽然这个项目是由DFINITY主导研发的，但自从上线那一天起，治理系统就已经启动了，而且网络的实际物理节点也是许多个第三方独立运营商自主运营。

整个项目归属于治理代币的持有人，也就是整个社区。DFINITY会作为主要的技术贡献者继续参与开发和推广整个平台，但我们只是贡献者之一。在上线短短三个多月的时间，已经有不少其它的社区团队参与进来。这个平台的发展离不开整个社区的贡献。进一步推动去中心化，是我们当下最主要的目标。

作为InternetComputer这个平台的创建者，DFINITY的愿景是blockchainsingularity，也就是说所有能在互联网上面跑的应用，都应该用区块链的技术构建。

为了做到这一点，我们在TCP/IP层面之上，应用层面之下，添加了一层基于区块链共识技术的协议，我们把它叫做InternetComputerProtocol(ICP)。这一套协议是通过在多个物理节点之间交换数据，构建一个虚拟的子网。

子网内部的节点对输入输出达成共识，相互验证计算结果，并可以和其它子网之间通讯。多个子网组合在一起共同构建出一个虚拟的计算机，容量可以随着子网的增加而增加，谁都可以在上面跑程序，访问其它人的程序，等等。

第三点则是tokenization,也就是应用的代币化。这可以说是整个互联网应用发展的下一个趋势，不可阻挡。传统的云服务商也最多是提供和区块链之间的桥接组件，一整套做下来它的架构不可避免还是相当臃肿的。InternetComputer既然能够直接跑网站，跑应用，作为原生区块链，做tokenization的整合是非常容易的。

问题3

InternetComputer上的每个智能合约都是“可扩展”的，具体说说协议的扩展在技术层面是如何运行的，目前有无扩展的案例？

回答：扩展性有好几个维度，一个是存储空间上的，一个是网络流量上的，还有一个是计算能力，单位时间能够处理多少事务。是否可扩展主要是看能否绕过已知的瓶颈。在一个公共平台上，我们还要考虑不同用户之间，不同应用之间，有限的资源如何分配的问题。

InternetComputer在设计上主要的思路是scaleout，也就是遇到瓶颈时通过增添资源，创建新的子网来解决。这个和主流的web应用的思路基本上是一致的，当一个应用无法通过一个canister来处理所有用户请求的时候，合理的做法是在应用层面上使用多个canister各自处理一部分的用户请求。也就是说在设计应用的时候，需要考虑到这一点，至少要留出一个迁移到新架构的可能性。目前我知道OpenChat的设计是走多个canister的，DSCVR也留有这样的余地，但目前还是集中在一个canister。

从系统层面，通过canister扩容，可以超越目前4G内存的门槛。计算方面，也是从并发的指导思想出发，没有选择以太坊那种全局原子性的设计。所以不同canister处理各自的消息，都是在自己的线程里面，只要硬件负载容许，是不影响其它canister的性能的。至于网络方面，基本上带宽决定了扩展的上限，任何一个区块链都无法避免这个物理瓶颈，只能通过分片，对应到InternetComputer这里就是不同的子网。

当然系统层面也有各种各样的优化方案可以带来性能的提升，我们一直也在做这方面的工作，希望能够充分发挥硬件的性能。

问题4

哪些类型的Dapp更适合搭载于其上？我们发现目前InternetComputer上的DeFi协议比较少，未来InternetComputer上Dapp的赛道都有哪些方向？

回答：DeFi主要还是需要流动性来推动，出于安全考虑，目前尚未开放canister转账ICP的功能，这同时也限制了流动性。不过这个限制是暂时的，目前来看整个网络自从上线后，稳定性还是不错的，在适当的时机相信会通过NNS投票来解除这个限制。我相信已经有不少开发者都做好了准备，DeFi应用的爆发只是时间问题。

我个人对目前InternetComputer上面的socialdapp还是很看好的。这个赛道一旦有了tokenization的加持，会非常迅速成长，绝对不会逊于DeFi和NFT游戏这类的。其它区块链上也有一些社交属性的dapp，但都受制于起步的门槛，毕竟正确使用钱包这一步，就已经难倒了很多用户了。在InternetComputer上面的dapp，使用Web标准的技术，任意浏览器均可访问。

另外一个我看好的方向是面向个人用户和面向中小企业的应用。像项目管理，文件共享，创作者经济这种，虽然目前互联网上已经都有比较成熟的解决方案了，但平台风险始终存在。前面也提到云服务的平台风险，相信大家对各种其它领域的巨头垄断都有一定的切身体会。现在去中心化的结构是一个新的可能，平台本身应该变成透明的存在，而不是盘踞在食物链的上游用霸王条款来吞噬用户的利益。

归根结底，哪个赛道有前途，取决它的应用能否快速汇集价值。这个价值，不是说你的项目锁仓有多少，因为这个量它随时都可以在变。而是说有你建立了多少和用户之间的联系，建立了多少和其它应用之间的联系，这种关联随着信任加深，随着用途增多，它会越来越有价值。代码可以粘贴，但这种关联是无法拷贝的。而如果运用得当，代币在一定程度上可以加速价值的聚集，但最终还是取决于项目本身的内在价值。

问题5

Canister作为Webassembly运行的容器，承载了Dapp链上运行的环境。最近关于Canister有哪些新进展？

回答：就在这周一，DFINITY发布了开发路线图，欢迎社区的参与。https://dfinity.org/roadmap。其中和canister相关的的有：

1、Stablememory扩容

2、CanisterECDSA签名

3、应用AMDSEV保护数据隐私

扩容目前主要是针对stablememory也就是不受代码升级影响的内存管理。之前是受到Wasm虚拟机4GB的限制，不过现在已经可以放开，上限受制于子网的内存总量，目前大约在300GB左右吧。

ECDSA阈值签名技术，简单讲就是让每个canister在不存储私钥的前提下，也能对数据做出签名，并且此签名可以通过公钥验证，每个canister都可以得到一个唯一的公钥。这个是和我们已经实现的ChainKey技术一脉相承的，它的应用也很广泛，比如canister可以直接发起一个比特币或者以太坊的交易并且签名。

这意味着原来必须在私密环境下才能把私钥交给程序做的事情，现在可以放到一个去中心化的环境里来做。还可以应用在颁发SSL证书，DNS定制域名等等方面。

使用AMDSEV的技术主要是为了在一定程度上保护Canister的数据隐私，这样就算是节点运营商也无法窥探用户数据。我们一直在做这方的准备，难度也比较大。好在目前节点所采用的硬件都已经支持SEV技术了，所以到时候希望是一个平稳的升级。

问题6

“开放互联服务”可以实现永久性API，可以让开发者放心地构建依赖于其他服务提供的数据或功能，并且不会存在撤销的风险。“开放互联服务”如何部署到互联网计算机上？

回答：提供永久API最简单的做法是通过把canister控制者设定为空集，来让它的代码成为不可修改的。

我个人也做了一个很简单的canister，叫做blackhole。它的主要目的是让其它canister可以把控制者设成blackhole，这样不仅代码成为不可修改的了，blackhole还提供额外的查询功能，比如查看账面cycles的余额，或者查看代码的哈希值。blackhole本身的控制者被设成它自己，它的代码也是公开，很容易验证哈希值的正确性。如果有需要让自己的canister被其它人信任，把它的控制者设置成blackhole是一个简洁的方法。

但如果还需要保持代码升级功能的话，这就需要引入社区治理功能了。我们正在开发中的ServiceNeuronSystem可以让应用通过锁定代币创建神经元，然后进行投票，来管理应用的方方面面，包括代码升级。

当然我们做的这套SNS系统还在开发中，尚无实例。而且它只是候选方案之一，社区现在已经项目有在这方面做其它的尝试，相信都会逐渐成熟起来。

问题7

安全性是计算机的重要议题，InternetComputer运用哪些机制来替代类似防火墙等功能？在防篡改上，DFINITY与其他区块链底层相比有哪些特点？

回答：防火墙的一个主要功能是防止黑客入侵系统，取得内网权限，从而达到盗取或者篡改数据的目的。首先，这个内网外网权限的划分，就很有问题。它相当脆弱，因为一旦被攻破，内网所有默认的权限都被暴露在攻击者面前了。所以我们看到不少公司已经抛弃了这种做法，改成给每个服务设置权限，使用统一身份管理的技术来对用户授权。

与之对应的则是InternetComputer上面的身份管理。一个公钥对应一个用户的身份，然后每个canister都能够获得调用者的身份。这个身份是无法被第三方篡改的，无论是用户调用canister还是canister之间的调用。之所以能够做到这一点，是因为这种调用必须通过共识协议，尤其是跨子网的调用，在发起方和回应方都要通过共识协议，经过验证才会被认可与执行。

而要快速高效地认证任意子网签名的有效性，就必须用到我们研发的chainkey的技术。它能够在保证阈值签名公钥不变的同时，支持动态的节点连入和移出。这一点其它区块链目前都无法做到，所以在验证交易这方面InternetComputer目前是领先的，它的子网之间基本上不需要同步数据。

想在InternetComputer上面篡改数据，仅仅攻破一个节点的权限是不够的。必须要能够控制一个子网的2/3以上的节点数才能做到。所以子网的安全性在一定程度上取决于节点数量。而且通过节点的不定期轮换，也能进一步加强这方面的安全性。就算是一个子网被攻破，它也无法假冒其它子网的身份，所以损失的范围也是可控的。

保障数据真实可靠不被篡改是一方面，对数据隐私的保障则是另一方面。大多数区块链都是公开数据，所以也谈不上什么隐私保护。真正的隐私保护可以通过应用层面来实现，用同态加密这样的技术，但目前效率不够。所以我们目前的计划是应用AMDSEV技术，在硬件层面加密。但整个InternetComputer的安全性并不依赖于硬件，有SEV的保障是一个加分项。

问题8

DFINITY的名号其实早在6年前就已经打响了，虽然主网上线的过程比较慢，但我们可以看到DFINITY团队是真的想做一些颠覆性的东西，共识也是十分强大的。从“以太坊的姐妹链”到“世界级互联网计算机“的转变受到了哪些因素的影响？

回答：WorldComputer的口号是以太坊最先提出来的，也激励了很多人，虽然现在它更多的是在数DeFi和数字资产方向发力。“世界级互联网计算机”方向也一直是DFINITY努力的目标，并不是融资以后才更改的路线。

起初由于团队条件的限制，只是在BLS和共识协议方面有明确的创新，所以开始第一步是打算先从这方面入手，推出一个链再逐步迭代。但后来我们意识到，不解决跨子网通信的问题，那我们将永远停留在“又一个区块链”的窠臼中，难以创新。也正是因为团队的坚持，才有了在chainkey方面的突破，解决了跨子网验证的难题，实现了scalability的承诺。

回头来看，其实我们只要不断地问自己一个问题：为什么去中心化的区块链不可以跑网站？

首先要解决一个效率问题，就是访问网站是需要毫秒级的响应的，怎么能做到？我们的答案是把只读的查询和状态的修改分开，那么99%的网络流量都是只读的，是可以做到毫秒级响应的。修改状态我们也通过共识协议方面的创新做到两到三秒之内的响应。

效率达到了，那如何验证内容的正确性？如何让普通的浏览器也能做到？那就必须精简验证的所需要的条件。能不能抛弃历史区块，仅仅通过一个公钥？用BLS公钥的话，怎么解决节点动态变化的问题？怎么解决中心化域名和SSL证书的问题？访问流量增多的话，如何扩容？扩容的瓶颈和边界在哪里？扩容的需求和同步合约调用的方式冲突了怎么办？

只要你不停地追问下去，不停地寻找答案，相信一个切实可行的方案会逐步浮现出来。这也是DFINITY过去几年坚持在做的事情。

问题9

以太坊刚完成EIP-1559升级，迈出了通缩的第一步，代币价格也逐渐走高。你认为对于去中心化基础设施来说，代币的表现给支持者激励更大还是技术上的颠覆性更重要？怎么做到两者的相对平衡？

回答：我是这样看的，代币的短期表现取决于市场参与者的信心与预期，长期表现还是要回归平台的价值本身。以太坊的技术可以说是经历了时间的检验，尽管有各种不足之处，还是得到了加密货币整个市场的认可。至于通缩还是通胀，各有弊端，我是不太能够认同BTCmaximalist那套说辞的。DeFi在流动性和激励方面的创新也是非常精彩，不过放长来看，多数项目其实并没有增加价值，更多的是一场数字的游戏。短期通过代币价格的提升得到的用户，也可能因为价格回落，或者另一个项目的崛起而流失用户。

技术的创新，也很容易被竞争对手拷贝过去。不过我们从整体来看，这些创新是一直推动整个行业向前的。落到单个项目上，到底能否因为纯粹技术创新而获益，还真不好说。业内都在说生态建设，生态项目在一个平台上到底能有多少保障，尤其是初创平台，怎么能说服开发者来投入，不是一件容易的事情。

我觉得最值得努力的方向就是把尽力圈子扩大，从支付转账，到DeFi，到NFT和游戏，就是一个不断开疆扩土的进程。在这个大趋势下，尽力把区块链技术拓展到更广泛的领域中去，比如让原生网站跑在区块链上这种目标。用技术的创新和代币的激励，一起来获取新的用户，才能繁荣生态，提升价值。

问题10

很多人认为InternetComputer是web3应用的主要阵地。每条公链或多或少都有自己对于web3的见解和技术实现路径，如波卡、以太。DFINITY对于通往web3之路的见解和未来规划/Roadmap是怎样的？

回答：DFINITY的宗旨是抛开一切不必要的包袱，向BlockchainSingularity的目的地进发。InternetComputer这个项目还有许多未能完善的地方，离完全实现这个目标还有一定的距离，我们希望更多的人能加入进来，一起推进平台本身的技术进步和构建更丰富多彩的上层项目，来赢得客户。

每个的公链侧重点不太一样，我们相信一切能用区块链构建的，最终一定会用区块链实现。所以也并不排斥结合其它公链的技术，比如我们周一发布的路线图中，有和以太坊、比特币的深度整合项目，对双方而言都是一个完美的互补。这会进一步激发资产跨链的流动与融合，简化应用架构，抛弃云服务这种中心化的包袱，从而提升应用整体的安全性和强壮性。

跑网站是重要的一步，但它只是InternetComputer的第一步。我相信当下InternetComputer所打下的基础，一定会在未来成为BlockchainSingularity这个宏伟拼图的一部分。

问题11

请问下CanisterSignature是什么？Canister用于签名的私钥存放在哪里？Canister里是否支持类似以太坊智能合约的Event机制，可以通过订阅来获取某个updatecall是否是caller根据返回值获取？最后，普通Canister什么时候可以处理ICP代币？

回答：CanisterSignature是指用子网的公钥给canister的计算结果做签名。目前我们使用的是BLS阈值签名，它有一个很好的特性就是公钥和签名的唯一性，是其它聚合签名的技术不具备的。

阈值签名，简单讲就是各个不同的节点，它们有各自的私钥对计算结果签名，一旦集齐了达到限定数量的签名，则可以得出一个唯一的阈值签名，用一个公钥即可验证，所以这个公钥被当作是子网的公钥。这里是没有一个相对应的子网私钥的，节点的私钥是各存各的，都不一样。

一个子网上可以跑很多canister，用merkletree的方法，很容易得到指向其中一个canister计算结果的路径，所以可以把子网的签名加上这个路径看作是Canister对某条数据的签名。

Canistersignature一定程度上相当于eventlog或者收据。因为我们不要求节点保留所有的历史区块，单独为了eventlog做这些也没有很大意义。毕竟通过querycall和certifiedvar也能实现这样的功能，并且更强大。

Canister处理ICP代币在技术上早就不是问题，是因为安全的考量才没有放开权限。随着系统的稳定我们的信心也增强不少，所以如果没有意外，估计近期就会通过社区投票来决定。

社区提问

提问：我发现icp的开发者比较喜欢开发社交应用，请问icp为什么适用于开发社交应用或者开发者为什么喜欢在icp开发社交应用？

回答：我的理解，价值的聚集，首先是来自人的聚集。所以一旦一个区块链平台可以直接把人聚集起来，一定会有这样社交类的项目诞生。但现在的Web环境下想要做出一个社交类的爆款相当不易，所以这些项目一定会去尝试不同的玩法。tokenization代币化还没有固定的套路，我也很期待看到这里面的创新。

提问：开发中有个担心，举个例子A容器调用B容器，B容器调用C容器，如果在C容器更新了状态，正常返回值给B容器之后，B容器挂了，此次A容器也会失败但是，C容器的状态已经变更了，有没有推荐的方案解决类似的原子性问题?

回答：以太坊的原子性设计是一旦调用栈上的一个合约发生状态回滚，所有的合约都必须状态回滚。这意味着有一个全局锁，在处理一条用户事务会锁住所有相关的合约，直到它全部处理完成，在此期间被锁住的合约不能处理任何其它事务。这样的设计虽然开发者编程方便，但是先天缺陷是性能无法扩展。所以我们在最初设计canister的模型时就摒弃了这种做法。

如果需要这方面的组合性，传统数据库已经有很成熟的解决方案了，比如两步提交(two-phasecommit)。这在完全可以在应用层面商议一个标准经由canister接口实现，不一定需要在系统层面支持。

系统设计上总是要做一定的取舍，有时候添加限制比较好，有时候提供选择比较好。我们的看法是单个方法调用符合原子性是一个比较合适的粒度，没有必要强制整个调用栈一起做原子化。

提问：我是个币圈小白，觉得Dfinity生态上的钱包太难用，后期会改变吗？

回答：首先现在的钱包，所谓的互联网身份II不是必须的，它是一个可选项。我自己做的App就没有用它。其次，我的理解是现在各个设备使用浏览器的支持比较好，但是手机上App的支持有一定难度，这需要进一步的研发工作。在中国使用安卓手机的用户，如果上面不能安装GooglePlay服务的话，会导致无法使用WebAuthn，这也需要一个合适的解决方案，我们正在调研。

提问：我是一名正在互联网计算机上构建应用的开发者。我想问后端何时可以进行外部http/https调用？此外，由于每个容器4GB的限制，我必须实现我的分布式存储系统，那么BigMap什么时候发布或有其他更好的可扩展文件存储方式吗？

回答：对外部进行http/https调用可以分开看，一个是读，一个是写。前者需要预言机，后者如果对方满足ren-entrancy则完全是可行的。

提问：以太坊上的DAPP可以直接转到IC上用吗？

回答：solidity可以编译到Wasm了，但编程模式不太一样，而且需要支持的系统接口也不一样，所以还需要做一定的工作才能支持。

提问：问一个共识的问题，子网中共识属于PoS吗？子网节点共识中作恶的话，是否有惩罚机制呢？

回答：是PoS，目前没有要求节点质押代币。因为是准入机制，节点不可以匿名，所以相关的惩罚机制比较容易实现。节点需要定期领代币作为工资，目前的惩罚机制是从中扣除。

提问：stoic钱包助记词不能导入plug钱包，问了一下stoic开发者，说是加密算法选择的不同。同时我看官方的钱包助记词更不一样，这个后续会有统一的标准吗？能够实现像以太坊那样的一个助记词多个钱包导入吗？

回答：的确会造成一个不通用的问题，所以短期内只能提醒用户标注一下哪个助记词是哪家的。长期来看，希望社区能够协商达成一个通用标准。

如果你对于Dfinity生态感兴趣，请关注星际视界公众号并回复“ICP”，进入Dfinity生态探索交流群。

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