WEB:詳解DFINITY革命性的區塊鏈計算機架構

編者按：本文來自DfinityFun，Odaily星球日報經授權轉載。

整理：Blockpunk社區：果殼宇宙互聯網計算機是DFINITY的網絡名稱，DFINITY試圖通過一個建立在IP協議上層的開放協議，去中心化地調度所有運行協議的計算機的資源，利用區塊鏈、密碼學等技術，在最上層虛擬化出一個安全可信，但無需傳統組件的軟件運行環境。在之前我曾經寫過一篇DFINITY的技術架構分析：《并行處理、動態擴容、靈活治理，這些能成為DFINITY的后發優勢嗎？》，這里是DFINITY官方對互聯網計算機這個開發平臺的基礎設施的介紹，以及DFINITY創新的下一代智能合約——“軟件容器”，是如何允許去中心化的互聯網服務擴展到數十億用戶的規模。網絡神經元系統

互聯網計算機是基于稱為互聯網計算機協議的區塊鏈計算協議。網絡本身是根據分層結構設計的。底層是托管專用硬件節點的獨立數據中心。這些節點機器組合在一起以創建子網。子網主運行著軟件容器，它們是可互操作的基礎計算單元，由用戶上傳，容器中包含了代碼和狀態。

ICP的獨特之處在于它的網絡神經元系統，它負責控制、配置和管理網絡。數據中心通過向NNS申請加入網絡。NNS本身是一個開放的治理系統，它監督著網絡的準入條件。從某種意義上說，它的職責與互聯網上的ICANN很像。NNS承擔著廣泛的網絡管理員的角色，包括監控節點計算機以查找互聯網計算機網絡上的統計偏差，從而辨識系統的性能需求并檢查處理錯誤。NNS在代幣經濟學中也起著關鍵作用。NNS生成新的ICP代幣以獎勵節點，節點分為兩類，一種是數據中心運行的專用硬件節點，一種是在NNS中抵押ICP創建的投票神經元節點，神經元節點治理著網絡中的提案。當NNS發行新的ICP代幣來獎勵數據中心和神經元時，這是通貨膨脹的部分。

Layer-2區塊鏈Optimism日交易量在六個月內首次超過Arbitrum:金色財經報道，根據Dune Analytics 的數據， Layer-2 區塊鏈 Optimism 的每日交易量在六個月內首次超過了其競爭對手 Arbitrum 。

7 月 25 日，Optimism 的交易總數為 844,290 筆，而 Arbitrum 的交易總數為 630,534 筆。這一增長可歸因于 Worldcoin (WLD) 的發布，這是一家由 Chat GPT 的 Sam Altman 創立的加密人工智能公司，基于 Optimism 區塊鏈。Optimism 的原生代幣 (OP) 在過去 24 小時內上漲了 4.5%。

Optimism 的每日活躍錢包指標仍低于 Arbitrum，為 51,062 個，而 Arbitrum 為 63,893 個。[2023/7/28 16:03:11]

最終，數據中心所有者和神經元所有者可以獲取ICP代幣，并與容器所有者和管理者進行交易。容器所有者和管理者將這些代幣轉換為cycles，然后使用這些cycles來為其容器充電。例如，當這些容器執行計算或存儲內存時，整個流程中需要消耗cycles，cycles消耗殆盡后，必須為它們補充更多的cycles才能繼續運行，這是通貨緊縮的部分。子網

要了解互聯網計算機，你必須先了解子網的概念，子網是整個網絡的基本組成部分。子網負責托管著互聯網計算機網絡的軟件容器的不同子集。在NNS控制下，將從不同數據中心提取的節點機器聚集在一起來創建子網。這些節點通過ICP協作，以對稱地復制與它們所托管的軟件容器有關的數據和計算。

美國政府將9825枚與暗網絲綢之路相關比特幣分發至104個地址:金色財經報道，據Spot On Chain監測，12小時前美國政府轉移的9825枚與暗網絲綢之路相關比特幣進一步分發至104個地址，其中101個地址各持有79.2枚比特幣，另外三個地址分別持有量為1118.7枚、506.5枚、200.8枚。以上比特幣暫無進一步轉移動作。[2023/7/13 10:52:24]

NNS在構建子網時會合并來自獨立數據中心的節點。通過使用DFINITY開發的拜占庭容錯技術和密碼學技術，ICP協議可以確保子網防篡改且永不宕機。盡管子網是整個互聯網計算機網絡的基本組成部分，但它們對用戶和軟件是無感的。用戶和容器軟件僅需要知道容器的身份即可調用其共享的函數。這種無感性是互聯網基本設計原則的延伸。在互聯網上，如果用戶要連接到某些軟件，需要知道運行該軟件的計算機的IP地址和該軟件正在偵聽的TCP端口。在互聯網計算機上，如果用戶希望調用函數，則只需要知道容器的身份和函數簽名即可。與互聯網創建無縫連接的方式相同，DFINITY也為軟件創建了一個無縫的世界，其中任何獲得許可的軟件都可以直接調用任何其他軟件，而無需了解網絡的基礎運行情況。互聯網計算機還以其他方式確保子網的無感性。NNS可以拆分和合并子網，以平衡整個網絡的負載。當然，這對于托管容器也是不受影響的。

在此示例中，我們有一個虛擬的子網ABC，該子網承載了11個軟件容器。NNS表示需要拆分網絡擴展性能，這時子網ABC將繼續托管容器1–6，但同時生成一個新的子網XYZ來托管容器7–11。在擴展中，涉及的所有容器都不會遇到服務中斷的情況。在將容器上傳到互聯網計算機時，必須指定特定的子網類型。實際上，有一個專門為NNS服務的特殊子網，你無法將容器上傳到該子網。相反，你必須指定子網類型，例如“data(數據)”，“system(系統)”或“fiduciary(受信任)”。

大型交易經紀商TP ICAP將開始為Chainlink提供外匯數據:金色財經報道，大型交易經紀商TP ICAP已與Chainlink Labs達成合作，TP ICAP將加入Chainlink Network，為區塊鏈生態系統帶來高質量的外匯數據，合計交易對共有960余個。

據悉，這些外匯數據將由TP ICAP的數據分析部門Parameta Solutions貢獻至Chainlink的去中心化預言機網絡，并將支持生成抗篡改的報告。[2023/2/9 11:57:35]

每種子網類型都會為你的容器提供某些屬性和功能。例如，如果你的容器托管在數據子網中，則它可以處理調用，但不能調用其他容器。要調用其他容器，你需要一個系統子網。如果希望你的容器能夠保持ICP代幣的余額或將cycles發送到其他容器，則需要一個受信任的子網。由于這些原因，治理容器只能托管在受信任的子網中。

子網的功能部分源自底層的容錯能力。這是基礎科學領域中令人興奮的領域，我們希望很快與公眾分享，其中包括允許NNS修復損壞的子網的新的加密技術。容器

子網的目的是托管容器。容器在專用的管理程序中運行，并通過公共指定的API與其他的容器交互。容器包含了可在WebAssembly虛擬機上運行的WebAssembly字節碼及其中運行的內存數據頁。通常，可以通過編譯諸如Rust或Motoko之類的編程語言來創建該WebAssembly字節碼。該字節碼將包含一個運行時，使開發人員可以輕松地與API進行交互。

知名指數公司富時羅素推出全球數字資產指數系列:金色財經報道，知名指數公司、倫敦證券交易所集團的子公司富時羅素（FTSE Russell）推出了全球數字資產指數系列，該系列包括八個指標，范圍從大中型資產到微型資產。該公司表示，這些指數由Digital Asset Research開發，這些指數監控24/7數據和數百個交易所，以定義可投資領域，按流通權重劃分。

此前消息，富時羅素去年12月公布了一項推出加密指數的計劃，將開發一個涵蓋43種數字資產的指數，該公司推出的其他指數包括Russell 2000。[2022/11/30 21:10:40]

在互聯網計算機上，調用容器共享的函數有兩種方式：更新調用或查詢調用。本質區別在于，當你將函數作為更新調用進行調用時，其對容器內存中的數據所做的任何更改都將保留，而如果將函數作為查詢調用進行調用時，則其對內存的任何更改在運行后都將被丟棄。更新調用的更改是持久化的，并且它們是防篡改的，因為ICP區塊鏈計算機協議在子網的每個節點上都運行它們。如你所預期的，這些調用在一致的全局調用順序中，允許在完全確定的執行環境中并發執行。更新調用在兩秒內就可完成。

在此示例中，用戶向容器內托管的交易所應用提交購買訂單。相反，查詢調用不會保留更改。它們對內存所做的任何更改在運行后都會被丟棄。它們非常高效且便宜，并且僅需幾毫秒即可完成。這是因為它們未在子網中的所有節點上運行，也意味著它們提供了較低的安全級別。

“新債王”岡拉克認為美聯儲9月應該僅加息25個基點:9月14日消息，美國8月CPI數據出爐后，“新債王”岡拉克表示，雖然他認為美聯儲可能會在下次會議上加息75個基點，但如果是他自己的話（只）會加息25個基點，因其擔心美聯儲可能會過度引導經濟，而且它還沒有停下來足夠長的時間來看看加息已經產生了什么影響。（金十）[2022/9/14 13:28:08]

在此示例中，用戶正在請求自定義的新聞頁面，立即就能獲得新生成的內容。自動存儲，正交持久性

開發人員保留數據的方式時互聯網計算機最酷的功能情之一。開發人員不必考慮持久性問題，他們只需編寫代碼，持久性就會自動發生。這稱為正交持久性。這是因為互聯網計算機會保留容器中的內存數據頁。你可能想知道這一切如何工作。對于可以使內存數據頁發生變化的更新調用來說，容器是軟件執行者。這意味著在任何給定時間，容器內只能有一個執行線程。

盡管容器內只有一個執行線程，但默認情況下可以交錯進行跨容器更新調用。當更新調用進行跨容器更新調用時會發生這種情況，該調用會阻塞，從而允許將執行線程移至新的更新調用。

相比之下，查詢調用不會對內存進行永久更改。這樣一來，在任何給定時間，容器內可以有任意數量的并發線程來處理查詢調用。這些查詢調用針對最后確定的狀態根中記錄的內存快照運行。最后，容器可以創建新的容器以及容器可以也fork自身。你只需指定WebAssembly字節碼即可創建一個新的容器，并且內存數據頁開始為空。當容器fork時，將創建一個新生成的副本，該副本與內部的內存頁面相同。創建可擴展的互聯網服務時，fork功能非常強大。可擴展性

現在來談談互聯網計算機服務的可擴展性。不同類型的容器都有各自的容量上限。例如，由于WebAssembly實現的限制，一個容器只能存儲4GB的內存。因此，當我們要創建可擴展到數十億用戶的互聯網服務時，我們必須使用多容器架構。

我們可能希望創建一個特殊的容器來創建容器的許多副本，然后將用戶內容分片到不同的容器以創建可擴展的互聯網服務。但是，由于很多種原因，這個架構過來簡單了。的確，每個額外的容器都會增加整體內存容量，以及增加容器數量都會增加整體更新和查詢調用的吞吐量，但是我們無法擴展針對特定用戶內容的查詢調用請求。每當我們通過添加更多的容器分片來增加系統容量時，我們都需要重新負載均衡用戶內容，這并不是真正的邊緣可擴展架構。也沒有好用的方法，在查詢時把數據從最接近的副本中提供給終端用戶。我們需要一個兩層架構，前端容器和后端容器。

互聯網計算機提供了一些有趣的功能，可以將終端用戶錨定到前端容器，比如允許通過NNS將域名映射到多個前端容器上。當終端用戶希望解析這樣的域名時，互聯網計算機將查看托管前端容器的所有子網中所有副本節點的總數，并返回最接近的副本節點的IP地址。這導致終端用戶會在距離最近的副本上執行查詢調用，從而減少了固有的網絡延遲并改善了用戶體驗，在沒有內容分發網絡的情況下提供了邊緣計算的優勢。為了充分利用這個功能，我們需要一個涉及前端容器和后端數據桶容器的經典兩層結構。在此示例中，Web瀏覽器希望加載個人資料圖片。Step1，Web瀏覽器將映射到一個前端容器，它運行在具有附近節點的子網。然后，Web瀏覽器將提交查詢調用請求到附近的節點以檢索照片。Step2，前端容器將向保存照片的數據容器發出跨容器查詢調用請求。Step3，如果數據存儲容器返回的查詢調用響應涉及靜態內容(例如照片)，則可以將數據存儲在緩存中。在此案例中，運行前端容器查詢調用的副本節點，可以將查詢調用的響應存儲到其查詢緩存中。

Step4，查詢調用緩存機制對于前端容器代碼是完全無感的。一旦用戶調用的前端容器收集了所有必要的信息，它就可以通過查詢調用響應或HTTP請求返回內容。

隨著時間的流逝，節點的查詢緩存會累積靜態內容并生成附近用戶感興趣的數據，從而為他們提供更快，更好的用戶體驗。這樣，互聯網計算機的原生邊緣體系結構提供了內容分發網絡的優勢，而無需開發人員做任何特殊的事情，也無需爭取單獨的專有服務的幫助。

對于更新調用，經典兩層結構采用了不同的方法。必須序列化對用戶內容和數據的更新，以防止諸如更新丟失之類的問題。通常，會通過計算用戶hash值，將用戶映射到特定的前端容器來實現的。

一旦在Web瀏覽器或智能手機上運行的UX/UI確定了哪個前端容器負責協調對某些內容或數據的更改，便可以通過標準接口提交更新調用來修改內容或數據。

然后，此前端容器通常會進行更多的跨容器更新調用，以實現所需的更改。開放式互聯網服務

總結一下，讓我們討論一下設計使用前端容器和后端數據容器的兩層體系結構的開放互聯網服務。首先，當你編寫前端容器代碼時，將通過使用稱為BigMap的現有庫類來簡化工作。

BigMap可以存儲EB級數據，僅使用一行代碼就可以完成對象的寫入。通過讓前端容器和數據桶容器復制，在兩個容器之間分擔責任，讓體系結構可以透明，動態地橫向擴展。最后，要創建真正的開放互聯網服務，你需要將所有容器的責任分配給一個開放的代幣化治理容器。如果你是企業家，則可以通過在早期出售一些治理代幣來籌集發展資金。你可能會設計一些方案，通過給他們治理代幣提供激勵來激發互聯網服務的早期參與者，從而獲得更好的網絡效果，并贏得競爭。

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