宋曉冬：區塊鏈與人工智能結合能顯著解決兩大痛點

 目前已經在運行的區塊鏈平臺，如以太坊這樣的智能合約平臺，受制於去中心化共識機制的限制，一直面臨很難實現大規模交易吞吐的瓶頸；而 EOS 等新的關注性能表現的 DApp 平臺，又每每被批評共識機制呈現中心化趨勢，喪失了區塊鏈的價值。

在這個賽道擁擠、可是成果寥寥的開發方向上，Oasis Labs提出的在區塊鏈上實現諸如人工智能等計算密集型應用的目標，天然充滿想象力。

Oasis Labs的創始人兼首席執行官是加州大學伯克利分校計算機科學系宋曉冬教授。這位被中國科技媒體冠以「計算機安全教母」之名的知名學者，其英文名字「Dawn Song」更普遍地在計算機安全及加密學領域被業內人士知曉。

宋曉冬教授於 1996 年畢業於清華大學，以後於 1999 年從卡內基·梅隆大學計算機系得到碩士學位，2002 年從加州大學伯克利分校得到博士學位。以後，她曾在卡內基·梅隆大學計算機系任教，後任教加州大學伯克利分校。

業內人士以「學霸」和「得獎大戶」形容宋曉冬教授的學術成績。她曾是是麥克阿瑟天才獎 MacArthur Fellow 的得到者，曾在 2009 年入選美國麻省理工學院 《MIT 技術評論》雜誌評選的「35 位 35 歲如下創新者」榜單。她在卡內基·梅隆大學執教期間指導學生完成的一篇論文，提出了計算機安全領域的「污點分析法 Dynamic Taint Analysis」。該論文不只成爲計算機安全領域被引用數量最高的論文，更是引領了計算機安全領域商用趨勢的發展。

她曾創立過一家名爲 Ensighta Security 的計算機安全公司，後在 2013 年被另外一家計算機安全公司 FireEye 收購。

近幾年，宋曉冬教授的研究領域從計算機安全延伸至人工智能和分佈式技術。她同時也是著名的區塊鏈聯盟 IC3 的發起人之一。IC3 是由美國國家科學基金會於 2015 年資助成立的一個區塊鏈聯盟，由康奈爾大學、加州大學伯克利分校、伊利諾伊州香檳分校和以色列理工學院等學術機構聯合發起，很多企業巨頭和金融機構也相繼加入。

把智能合約的執行與共識拆開

一個明星教授帶領的 Oasis Labs的團隊如何實現其立下的「構建基於區塊鏈的雲計算平臺，實現隱私保護、安全和性能兼顧」的願景？

與不少只有一紙藍圖即開始融資的區塊鏈項目不一樣， Oasis Labs已經開始邀請開發者申請參與測試網，進行非公開測試。

只是，Oasis Labs目前公佈的技術細節等信息很是有限，而且因爲無 ICO 計劃，該項目也無白皮書能夠提供。

不過，宋曉冬教授和該項目 CTO Raymond Cheng 等人在 5 月份發佈了一篇論文，介紹了一種「集保護隱私、可信任和表現能力與一體的智能合約執行平臺—— Ekiden」，從中能夠看出 Oasis Labs的技術原理。

「Ekiden」一詞源於日本，被稱爲「驛站長跑接力」，是一項在日本很受歡迎的接力跑運動，接力團隊中，每人須要跑過半場馬拉松的距離，進行接力。

在該論文中，宋曉冬和她的團隊直接把 Ekiden 平臺的主要功能與以太坊進行了對比，得出的結論是：「咱們已經在一條自 Tendermint 延伸出的區塊鏈上構建了一個端到端的 Ekiden-BT 系統，與以太坊主網相比，其實例性能提高了 600 倍，吞吐量減小了 400 倍，成本下降了 1000 倍。」

該論文詳細闡述該平臺的架構：

1.Ekiden 的架構分爲 4 層，最上是應用層，往下依次是運算層、存儲層和共識層。其中，將運算、存儲和共識的功能分隔開，對於高性能和安全性相當重要。

2.Ekiden 網絡由三個主要角色組成：客戶端，計算節點和共識節點。其中，客戶端是智能合約的最終用戶，能夠建立智能合約或執行現有合約。計算節點使用多個可信執行環境 TEE 來執行智能合約，處理來自客戶端的請求。而共識節點經過共識層維護分佈式帳本。

「黑盒子中進行運算」

以上的內容聽上去很抽象？

TechCrunch 發佈的一篇文章提供了記者與宋曉冬教授的郵件溝通內容，宋曉冬教授用更簡單的語言解釋了該平臺如何保護隱私並實現高性能。

「咱們使用結合了可信硬件和密碼學的技術，實現處理加密數據來執行智能合約，在過程當中能夠確保數據的隱私和保密，就如同在黑盒子中進行運算，最後只輸出運算結果，但不需展現黑盒子裏的狀況。」她表示。

這實際上是指，該系統中的計算節點經過利用可信執行環境 Trusted Execution Environments, TEE 來執行智能合約。

一般而言，這種「可信的硬件」能夠提供「可信執行環境」，該環境能夠保證不被常規操做系統干擾的計算。這在傳統數據庫領域比較常見，例如處理支付、認證或處理某些敏感信息。

在區塊鏈領域，對 TEE 應用有一些案例。區塊鏈安全公司 PeckShield 創始人蔣旭憲教授介紹，在區塊鏈領域，有些項目嘗試過用 TEE 來提供鏈上的預言機 Oracle 服務，也有項目用 TEE 來保護私鑰。

不過在Oasis Labs區塊鏈系統的設計中，用這樣的方式來處理智能合約的執行，確保隱私保護。

而對於解決可擴展性的問題，宋曉冬則表示：「咱們的解決方法是，把智能合約的執行與共識拆分。咱們的觀察發現，目前已有的智能合約系統中，共識運做過於昂貴。咱們的網絡協議的設計可讓運算節點和存儲節點處理交易，不需依賴負荷很重的共識協議。」

她進一步解釋：具體而言，當執行每一個智能合約時，會隨機從「運算委員會」中選擇一個運算節點的子集，使用 PoS 的機制。該運算委員會執行智能合約交易，而共識委員會再覈實計算委員會運算結果的正確性。「咱們利用不一樣的數學和密碼學措施，實現覈實運算結果正確性的過程保持高效。」一旦成果核實運算正確，共識委員會向分佈式帳本傳輸結果狀態。

「因爲運算層和共識層分開，共識層只需覈實運算曾的計算結果，實現了更高的可擴展性。」宋曉冬解釋說，「在該平臺中，使用 PoS 機制選擇不一樣節點成員，來執行包括運算、存儲和共識這些不一樣的功能。這個過程當中，能夠實現根據工做量和系統需求，讓不一樣的功能獨立擴容。」

可信硬件是否會成爲瓶頸？

將來，Oasis Labs代幣的使用模式與以太坊很是類似，用戶向礦工支付燃料費來執行智能合約。在Oasis Labs的平臺上，存儲和運算擁有不一樣的訂價模式，可是都經過一樣的代幣結算。

不過，Oasis Labs面臨的挑戰在於，因爲目前公鏈項目的性能和敏感信息處理方面存在的問題有目共睹，有很多團隊和項目在力圖解決這些問題。

好比，核心團隊來自 MIT 媒體實驗室的區塊鏈項目 Enigma 就一直強調本身是保護隱私的分佈式計算平臺。

今年 6 月，硅谷一個名爲「Taxa」的團隊宣稱將開發一個能夠被各類底層鏈和 DApps 通用的「邏輯層」，其架構中，將智能合約的執行與公有鏈的共識機制分離，同時，也經過應用可信硬件確保數據的隱私性。這聽上去同Oasis Labs的架構類似。該項目宣佈已經得到豐元創投、峯瑞資本、貝塔斯曼亞洲投資基金、FBG 資本、Nirvana Capital、鏈接資本等機構的投資。

此外，也有項目評測者提出，利用可信執行環境 TEE 進行敏感信息保護，在目前的狀況下，最經常使用的是使用英特爾 SGX 技術，在 Ekiden 論文的測試中，也是使用的英特爾 SGX 可信硬件。可是，只有 2015 年以後生產的英特爾處理器纔會有該項技術。若是該項目最終選擇使用 Intel SGX 技術的話，會令項目受限。

對於此，Oasis Labs在宣佈融資消息的官方介紹材料中專門強調，宋曉冬教授和她的團隊在加州大學伯克利分校還在開發一個名爲「Keystone」的開源項目，專門從事可信硬件相關領域的研發。因而可知，Oasis Labs的團隊已經在爲可信硬件相關的技術進行儲備。

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