凝視奇點的物理學徒

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【IOTA社群語音紀錄】終極DLT的歷史衝突與科技創新

本篇文章是我對於IOTA 凸了木社群 2022/01/21 活動的內容整理跟更多個人感想,身為2017年就進入幣圈的韭菜,IOTA 一直是我在整個DLT 領域看過格局最大、且科技獨樹一幟的專案 ,可以說是個人信仰(我從來都是理智上放空BTC,至於2020 的ETH/2021 的SOL 都是看好與支持者而已,唯有IOTA在我心中是獨一無二 ).終於等到機會來臨能介紹IOTA我實在是熱淚盈匡,就請大家先聽我娓娓道來IOTA 的古老出身、內部鬥爭、意外被駭、以及最近否極泰來的歷史;接著就是IOTA 如何不斷在研發上精進、最終走出卓爾不群又前無古人的科技樹.希望大家能透過本篇文章理解到IOTA 的歷史與科技,依照慣例,絕對歡迎大家留言分享、轉發讚賞:)

注意:本文絕非財務建議(NFA, Non Financial Advice),請自行研究相關內容(DYOR, Do Your Own Research)

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IOTA 歷史(參考資料

古老出身(2012-2015)

2012年:早在IOTA 出現以前,上古的加密貨幣元老(Crypto OG) CFB 在提出的Quorum-Based Coin 就已經可以看到IOTA的一些特性(如零手續費) ,IOTA 概念的緣起可以說是跟ETH 是同一個世代(CFB 的前一個項目NXT是第一個純POS項目可惜最後失敗)

2014年:David 認識了CFB,兩人在經過大量討論後對於物聯網、邊緣計算和三元計算機等議題產生共識,決定成立硬體公司Jinn Lab 來做硬體層面;同時針對於相應的網路層和應用層面,他們同時構思了IOTA 這個項目並且計劃由IOTA Foundation(簡稱為IF)進行開發與支持.兩人於認識數學教授Popov 後,由其來撰寫白皮書;同時David 把長年合作的夥伴Dominic(Dom)也拉入團.至此,IOTA 初期的核心人物都已經悉數登場,由David 擔任精神領袖、Popov 進行學術研究、Dom 負責政府與企業關係推廣、CFB 則領導Jinn Lab 進行硬體開發.

正式豋場(2015-2018)

2015年:CFB 於10 月發文正式介紹IOTA 項目,IOTA 接下來於11月公平募資(fair launch)了價值50萬美元的比特幣.

2016年:IOTA 主網正式上線

2017年初:因為沒有基金會保留、私募份額或是創辦人保留份額等等,IOTA 項目方請求社群捐款成立IF(IOTA Foundation),總共獲得約IOTA總量5%的捐贈.IF 後也在2018年於德國柏林成立(創辦人為David, 共同創辦人為Popov 和Dom,並不包含CFB).

2017年底:隨著市場瘋狂,並且誤傳有與微軟合作等利多消息,IOTA 價格直線拉升,一度成為全網市值第四(ATH 價格超過5U/MIOTA).可以說回顧2015到2018 這輪牛市,IOTA 是風口上的萬倍幣、成為一時之選.

不過其實到這個階段,IOTA這年輕專案雖獲得暴起的名聲和市值,IOTA 白皮書的願景距離實現仍有相當距離,如何做到移除IOTA網路中「協調器Coordinator」仍舊是無人知曉答案的難題(至於更換Hash function 和其他公關爭議因為是陳年小事我就不多說了).

路線之爭(2018-2020)

2018年:8/14 CFB 加入IF,這代表其不僅僅要監督硬體部分的開發(Jinns Lab),同時帶領著團隊開發移除協調器

2019年:6/26 CFB 被踢出IF,可以說IOTA 的生父正式被逐出IOTA Foundation

簡單來說,CFB (Omega 研發組)與 IF (Alpha 研發組) 有諸多歧異,譬如CFB 非常不能接受IF 計畫把整個協議的三進位軟體移除、還有把抗量子計算的簽章給換成主流不抗量子計算的橢圓加密,IF 的立場則是必須要選擇產業界已經成熟能接受的技術,自己發明下一代輪子緩不濟急(是後來看IF的策略正確,不過CFB會不爽也合理,因為沒有IOTA的三進位Jinn Lab 就沒有未來);更要緊的是雙方對於『<meta charset="utf-8">移除協調器』的看法不同,IF 認為CFB 從來沒有提交能實際運行的方案,對於進度延宕也沒有解釋,也不願意研究Alpha 研究組的提案,CBF則是認為IF 沒有提供足夠的人力物力支援Omega 組;當然也非常致命的是,CFB 是恃才傲物的天才大嘴巴,常常在twitter 上嗆人造成IF 的公關危機(CFB 甚至曾懸賞肉搜與他起衝突的人).總而言之,CFB 永遠離開了IF 和IOTA 社群,也賣光了自己持有的IOTA.

2020年:12/10 David 也被踢出IF,主要是因為David 與CFB 有大量糾紛對於IF 大量公關風險(多與硬體公司Jinn Lab 相關),同時David 雖然是IOTA 精神領袖,但是對於IOTA 的學術架構設計、程式碼開發、對外關係合作都沒有太多貢獻,更是常常大嘴巴出來喊話激勵人心Hype產品很快上線(結果是延期或無聲無息,也對於社群產生負面影響

David 對於IF 舉動的回應算是客氣,基本上就是指出Dom 不是IOTA 創始人、只是IF 聯合創辦人,David同時表示自己雖然離開IF,但是不會離開IOTA 社群、也不會拋售IOTA 代幣.

可以說經過這兩年的路線之爭與人事異動,IOTA 終於成長到超越其設計者和精神領袖的掌握,IF 更加務實於protocol 設計(移除了很多妙的白皮書設計),並且專注在程式碼和專案的交付.

官方錢包被駭的至暗時刻(2020)

2019年: IOTA 社群眾所期盼的新錢包Trinity 終於於六月上線,原本難用/堪用的light wallet 被新一代錢包取代,新一代錢包Trinity既是好看好用又通過審計,不過十一月底更新「讓使用者能從錢包內部新加入的Moonpay 直接買幣」.

2020年:為了迎合社群而快速上架的第三方買幣功能被遠端植入惡意代碼,2/12駭客行動後成功盜取超過8Ti 資金,因為所有在2019/11-2020/2曾開啟過錢包的人資金都面臨私鑰外洩風險(Ledger 用戶安全),最終IF 選擇關閉協調器、緊急開發錢包遷移工具,最終於2020/3/10 重啟協調器恢復IOTA 網路的運作.因為這個安全事件和幣圈大崩盤,IOTA 於2020/03/12 來到史上新低的0.08USD/MIOTA,Trinity Hack這件事情發生在熊市低谷對於IF 的名聲造成了很負面的影響,急就章而沒有安全性的軟體更新是DLT 領域不可接受的草率,直到很長一段時間後IF 的信譽才慢慢恢復.

IOTA科技樹(IOTA 1.5 與IOTA2.0)

時至2021年,在Hans (2018 加入IF 之核心研究員)和Popov(2022/1/18 功成身退)的主導開發下,IOTA 終於成功重構整個項目(2021/04 IOTA1.5 上線),除了擺脫原本的科技債、保留核心技術優勢外,還大量從其他專案借鑑做到博採眾長.IOTA2.0 已經在測試網運行超過半年,預計會在2022年上線,同時會在2022年上線的還有先行網SMR 和智能合約層ASMB

IOTA 核心科技:免手續費與網狀結構(DAG)

區塊鏈項目本質上都是節點打包交易出塊,然後透過鏈狀資料結構確保資料的不可變性.這裡面有兩個議題,首先是「區塊鏈使用者」和「區塊鏈驗證者」的角色分立會導致誘因不同,使用者總希望手續費愈低愈好、驗證者當然希望愈高愈好;另外一點是區塊鏈在單一時間只能由單一節點出塊,(在不分片的情況下)不能平行出塊,這使得網路在使用者增加的情況下會產生堵塞、沒有辦法自然讓TPS 上升(區塊鏈不可能三角的「規模化」和「去中心化」取捨就是和這個因素有關,要高TPS 彷彿一定得提高所有節點的硬體要求,然後高硬體要求導致中心化).

IOTA 釜底抽薪的用不同的資料結構Tangle一石二鳥的解決這個問題:首先統合使用者與驗證者的身份,每個新交易發出時、使用者必須要自己驗證兩筆之前的交易(現在是做兩筆簡單的POW,以後可以變成Verified Delay Funtion),因為每個人都是身兼使用者和驗證者,無需節點集中打包交易成塊出塊、手續費就是零(IOTA 可以免費發出純訊息交易在DLT 世界非常特別),也因此愈多人使用IOTA Tangle網路TPS 就會愈高;同時網狀結構可以平行處理交易,無需像區塊鏈架構有個漏斗瓶頸,平行發交易這件賦予IOTA 極大的吞吐量.

<meta charset="utf-8">IOTA 共識機制的關鍵創新:多重宇宙共識機制(類Git)

簡單來說IOTA 的資料結構在不可能三角中是從<meta charset="utf-8">「規模化」和「去中心化」下手,處理衝突的共識機制則必須比區塊鏈架構更為優異,因為網狀架構比鏈狀更有可能面臨「安全性」議題,IOTA 長時間受到批評也是因為在攸關「安全性」的共識機制被研究攻克之前,仍舊得依賴「中心化協調器」,不過多重宇宙共識機制改變了一切.

從狹義相對論來思考,時間在本質上是相對的、同時性在時空之中並不存在,在時空中分立的節點很有可能會因為觀察到的交易順序不同(A 節點會認為交易1 先於交易2, B 節點會認為交易2先於交易1),所以產生雙花攻擊的可能性.區塊鏈是透過單一節點打包交易成塊並且最長鍊原則來定義時間、粗暴解決這個問題,透過任一區塊有領導者出塊確實可以解決這個問題,不過速度緩慢並且不夠優雅.IOTA Tangle的做法是接受沒有絕對時間這個前提允行平行驗證交易,每一筆交易除了寄送方、收見方、交易Hash外,還有節點現實編號(版本編號).每個節點都擁有自己的現實(就像是Git 裡面有自自己的Branch),正常情況下每個節點都不斷發送沒有互相衝突的交易,當雙花攻擊發生時,IOTA 節點就會直接統計相應節點現實的cMana (下段文字解釋)來判斷哪個現實(版本)獲勝.區塊鏈透過定義時間和事件的因果關係來處理衝突,IOTA 則是透過比較不同現實的權重,在無需建立分支因果關係的情況下建立共識.根據Hans 的文章,IOTA Tangle創造了第四次帳本革命:從流水帳、複式記帳(有收/發方)、區塊鏈(有收/發方和HashTX)變成多重宇宙(有收/發方和HashTX 與版本號),現實(版本)之間發生衝突時無需要投票來達成共識,直接驗票(比較不同現實之間的cMana),任何節點都可以憑藉公開資訊重建最有共識的宇宙現實(版本分支)

<meta charset="utf-8">IOTA 帳本架構與兩種Mana

為了更有效發揮網狀資料結構能平行處理交易、以及多重宇宙共識能有效處理多重宇宙衝突的優勢,IOTA 選擇使用UTXO (繼承BTC)架構而非Account 架構(類似多數智能合約區塊鏈),UTXO 架構是很自然地能夠進行平行交易(account 架構必須一筆一筆交易)、更安全(UTXO容易找到帳本衝突)、更具備隱私、而且儲存帳本的空間較小.

每筆UTXO 交易都會指向某個節點處理,這個節點會在UTXO指向發生後開始獲得相應的aMana(accssible mana, 通行法力)和cMana(consensus mana, 共識法力).雖然Mana 的執行細節仍就在微調中,不過可以肯定的是UTXO指向後需要時間才會緩速上升(log 增加到某種飽和值)、IOTA 被移動 UTXO 消滅後立刻歸零.cMana 的用途在前段已經提到「透過比較不同分支現實(版本)的 cMana 權重讓全網達成共識」,cMana 不可在節點之間轉讓;aMana 則是用於分配任一時間的網路TPS:也就是說不論IOTA 的TPS 能有多高,這個數字仍舊是需要分配給平行處理交易的節點(使用者把交易驗證完之後傳給節點),aMana 可以交易、而且預估會產生租賃市場(舉例:節點透過花錢讓IOTA UTXO 指向自己,確保在IDO 發生時不會發生卡死的悲劇),也就是說IOTA 使用者是免費傳送交易或資訊沒有錯、不過節點要在短時間送出大量交易很可能需要額外的aMana(否則分配到的TPS可能不足),至於為何要在免費網路中運行IOTA 節點可以參考這篇官方文章.(這種mana設計可以看到EOS 記憶體和TRON 能量條的影子)

IOTA 如何控制帳本大小(Dust protection)

UTXO 架構的帳本狀態大小本身就已經比Account 帳本架構來得小,尤其是已經花費出去的UTXO可以被視為歷史從現在的狀態刪除是很大優勢(帳本歷史可以由特別節點或是其他L1 如AR 處理).不過每個UTXO 的存在仍舊得付出某種代價,否則我可以惡意用1Mi IOTA 分散給一百萬個地址塞爆節點的儲存空間(提醒一下IOTA轉帳沒有手續費、只需要一點點POW).為了確保IOTA 永久轉帳免費的核心價值、但是也要帳本狀態儲存大小受限,IOTA 採用押金制度(純資訊不是UTXO 不用押金),也就是每開啟一筆UTXO 都必須附上IOTA 押金(根據儲存空間收取押金,IOTA token, 其它種類Token, NFT 的資料都不同).雖然細節未定,不過可以確定的是可以用hashed time lock funciton 設定成收款者要支付押金(A 寄錢給 B 先在UTXO附上押金,設定如果在時間以內B收款,那就是B 產生新的UTXO 自己出押金;如果B 沒有在時間內收款,那就款項退回),甚至可以是由項目方代為支付押金.用比較形象的比喻就是,押金制度就像是轉帳裝錢(UTXO)的錢袋要押金、而寄送錢袋本身永遠免費、錢寄出去之後錢袋押金就能拿回來了.(押金制度很多專案都有,例如Solana)

Shimmer 先行網

除了IOTA2.0 移除協調器和實裝智能合約之外,之後IOTA 還會有分片(IOTA2.0 TPS 應該是10K 左右)和數位身分(DID)的開發方向(俗稱IOTA3.0),為了在更真實的條件下測試各種模組的表現,IF 致敬DOT的做法,成立具有經濟價值代幣的先行網Shimmer(類似Kusama).之後IF 的開發流程就是研發部分、測試部門、Shimmer Tangle、最後實裝IOTA Tangle,Shimmer 網路和IOTA 網路的主要差別在於具有8% APY 通膨.根據Hans 的說法是因為許多可行的代幣經濟設計或是科技選擇最後都能找到兩個方案,所以就是 SMR 先測試其中一種、IOTA 能測試另外一種.IOTA 智能合約架構(ISCP)也會部署在Shimmer 上,但是不會有去中心化的節點委員會,可以想像還是會有大批DeFi NFT 等幣圈項目部署在SMR 的智能合約層,至於更講究合規和穩定度的版本很有可能會選擇在IOTA 上的智能合約層ASMB 部署.

Assembly 智能合約層

IOTA Tangle 本身即使具有各種優點,不過由於使用UTXO帳本架構(UTXO 沒有時序可以平行處理交易、不過就不能幫智能合約的事件排序),非常難在L1 直接支援智能合約(L1 發幣和NFT沒問題),所以必須要有L2 的智能合約架構ISCP,簡單來說ISCP 是把L2 更新的情況更新到L1 UTXO 上.Assembly 是建立在ISCP上的智能合約層代幣,開發者可以根據自己想要使用的節點硬體要求、VM 要求、程式語言、手續費要求來徵求節點群創造智能合約鏈,這些節點必須要抵押ASMB 代幣才有辦法被選上、而且作惡的節點ASMB 會被罰沒(ASMB整體有通膨).這樣類似Cosmos的去中心化委員會可以創造出豐富多元的智能合約鏈(都透過拜占庭將軍協議達成共識),每條智能合約練的興盛都會帶給ASMB價值捕獲(不會有TERA>ATOM 的情況).即使初始階段的ASMB 是側鏈、而不是安全性直接依賴IOTA 的Rollup,不過隨著ZKP 科技的進展,ASMB 可以變成rollup layer.同時ASMB 對於智能合約層對於TPS 的需求會提升對IOTA aMana 的渴求.ASMB 建立在IOTA Tangle 的重大優勢是跨鏈atomic swap 免費,也就是從ASMB EVM1 到 ASMB EVM2 經過IOTA Tangle Layer 1 有安全免費的可組合性,可以說是獨一無二.

結語:IOTA 的精神與社群

IOTA 社群非常有趣(不論中文或是英文),基本上不太研究幣價(雖然常常有人戲謔地喊還錢),擁有非常長的思維時間尺度(幣圈一天人間一年的話,IOTA 持幣人都是千年永恆族),可以說是幣圈愈快/IOTA 就愈慢的情況(至於好事下跌、沒事上漲、壞事平盤的傳說就給大家自己體會).社群總希望IOTA科技盡可能精益求精、從第一原理上把去中心帳本科技做到極致,我們相信IOTA 的目標是要改變世界、成為新時代資訊層基礎建設.畢竟如果DLT幣圈的結果只是少數(年輕)人透過無用電子訊號發大財,那對於人類文明不會有任何影響,整個DLT 就是失敗的科技革命/政治經濟運動.所以IOTA即使目標是成為 Trillion or nothing,我們是非常有耐心等待、樂於接受指教、進行學術討論的溫馨社群.

原文連結凝視奇點的物理學徒

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