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一文读懂 RChain 最新技术布局

2020-09-28 密码朋克来源：链闻

2020 年 9 月 24 日晚，密码极客邀请到了微软 BizTalk 流程编排的首席架构师、微软 Highwire 产品的首席架构师、RChain 创始人和董事会主席Greg做客密码极客大咖直播间，为大家分享海外强阵容技术项目RChain。

此次活动由密码极客与RChain主办。TokenClub联合主办。媒体支持包括星球日报、金色财经、火星财经、链闻、碳链价值、 Blocklike、巴韭特、 CoinVoice、Tokeninsight、博链财经、区块律动等。此外，区分 FIND、币扑、币乎、头等仓等为我们提供了社区支持。

分享环节

大家好，非常感谢能够受邀参加今天的分享。我叫 Greg ，是一名数学家和音乐家，长期以来一直从事计算机科学和数学工作。

或许有些人也了解，我是微软 BizTalk 流程编排的首席架构师。这是第一个互联网级别的智能合约能力，出现在 2000 年，比以太坊早 15 年。它也带来了很多互联网标准，如 BPML, WS Choreography 等，被广泛应用于各个领域，包括英国政府的税务服务中。

同时，我也是微软 Highwire 产品的首席架构师，WSDL1.0 的合著者，ATT/NCR 的 ATM 网络管理解决方案的首席架构师和MCC 的 Rosette / ESS 技术的共同设计师和开发人员。

BizTalk 之后，我发明了 Rho 演算，并将其大量用于 RChain。

我目前和两位同事从事一个研究项目：OSLF (Operational Semantics in Logical Form)。这是逻辑形式的操作语法，它可以让区块链和许多其它的应用更加安全。

1、能否简单介绍一下 RChain?

RChain 的内容非常丰富，它分为许多层。

其中顶层我们希望搭建协调技术，允许人们自我组织。

之所以选择这一领域，是因为我们当前面临气候危机，现有的基础设施，不管是政府还是企业，行动都过于缓慢，因此人们需要自己承担这个责任。

为此，我们要做一个更可扩展的区块链。可扩展性不仅仅意味着更高的 tps，同时也意味着交易是正确的。

因此，RChain 的设计旨在增加 tps，同时确保从区块链的核心协议层到智能合约层，都是可证明正确的。

这是对 RChain 的一个总体介绍，稍后我们也可以探讨更多的细节。

要扩展、增加 tps，我们应该退一步，观察一下过去 20 年的编程范式。

2000 年初，大多数关注这方面的人都意识到：摩尔定律即将终结。这意味着：在 20 世纪 90 年代前，你可以写一些代码，然后等待一年，你的程序速度就会变得更快，因为芯片集速度会更快。

但是这在 2000 年初停止了。代码想要变得更快，你就必须要写能够利用硬件物理并发的代码。

总体来说，我们加速的方式是：在每个裸芯片里放更多核，每个盒子里放更多芯片，每个架子上放更多芯片盒，每个数据中心里放更多架子。

因此，代码必须要并发，才能利用额外的算力。

这是对编程范式和应用自下而上的压力。

对于编程范式自上而下的压力在于：自从互联网商业化后，商业应用需要做到，全天候支持百万级别用户的同时访问。这意味着并发是任何应用，不管是区块链应用还是其它应用，实现扩容的唯一方法。

考虑到区块链，情况更是如此 , 因为大多数交易都是孤立的。想象一下，在上海的街上，有人买块豆腐，这种交易和在西雅图的某个人买一杯咖啡的交易，一定是孤立的。但就是由于这种孤立性，它们是可以同时进行的。

因此，要做的第一件事，就是选择一个并发的编程范式。

如果你还想要做到正确性的话，那么你就不会选择分片的范式，因为众所周知，分片是很难证明正确性的。

然而，有一些计算范式，已发展了将近了 40 年，可以实现并发，以及你所需要的一切其它属性。

事实上，你可以对所有的编程范式从4 个基本属性进行分析。

完整性：众所周知，图灵完备或功能完备的意思就是，你可以写自己想要的程序。

但是还有三个同样重要的属性。

可组合性：你可以用简单的程序组合成更复杂的大型程序。

还要考虑资源：计算使用了多少空间和时间，这对于区块链尤其重要。以太坊也关注这个，如果有资源计数的能力，就可以避免 DDoS 攻击。

最后，还需要并发。

从这四个属性对计算范式进行分析，你就会发现事实上只有一个计算范式家族满足这个条件：移动进程演算（mobile process calculus)。

其中皇冠上的明珠就是Pi-calculus。进而我发明了 Pi-calculus 的一个变体：Rho-calculus，它填补了 Pi-calculus 的一个小的漏洞。这样我们就有了一个强大的功能，和在互联网上一样，可以发送代码。

这就是 RChain 的基础，Rho Calculus 是我们解决并发问题的核心。

因此我们用 Rho Calculus 开发出智能合约语言 Rholang，从而有了一个 CBC 的智能合约语言，我们也用 Rho Calculus 写了存储和执行机制 RSpace，从而有了一个 CBC 的存储和执行机制，这样，编译和解释智能合约语言到 RSpace 的路径也就是 CBC 了。

请问 RChain 和其它技术的区别？

可以将 RChain 的编程范式和其它技术进行比较。

目前，没有任何其它的智能合约区块链语言是自下而上并发的，也没有任何一个其它的语言是基于 CBC 的，或是基于 Reflective 的。但，这是一个非常重要的属性。从 Java 到 c#，这些主流的编程语言都有这个属性。

此外，不仅仅需要证明核心协议是对的，你还要为智能合约提供一种类型系统（type system），这样写智能合约的人就可以少犯错。

要理解进程演算模式的力量，可以看到幻灯片里有对 Rho-calculus 的详细介绍，不到一页。

但是这种模式本身的简单性，就使得不仅仅可以证明正确，而且是自动化证明正确。换言之，可以用自动化工具做形式化验证，这一点是非常非常重要的。

再细看这个模型，你会发现它的核心是一个消息传递模型，也即进程之间彼此沟通，所有的计算都出自于沟通的方式。在区块链里，可以想象传递的消息是数字资产，比如代币。因此我们需要考虑所有的数字资产，包括所有的结构化数据。

由于我们的目标是 RChain 成为一个世界计算机，因此有两个主要的 Construct。

这两个Construct都有三个属性：等待消息，包含一些数字资产，发送消息。这两个 Construct 结合，就形成了交易的概念。

{Construct(send); Construct(receive)}，就是一个交易。

这个交易模型在传统的计算机科学领域，有 TPCC 规范和其它传统数据库规范，但它也覆盖了金融里面交易的概念。

它还给了一个查询语言和交易型查询语言，RChain 有一个智能合约和执行机制，不仅仅实现并发和进程协调。同样给了一个和状态更新直接关联的查询语言。

然后就变成了一种 NoSQL 和 SQL 之间的一种协调。

最后想说一下，为什么要关注数据，为什么需要一个包含上述各方面的平台。

如果关注一下过去 20 多年的互联网发展史，你会发现其实一直都是围绕着数据发展的。

直至目前，所有的互联网经济体的资产，都是以数据为核心的。大多数的企业甚至没有点击付款（click to pay）事件，比如脸书、谷歌地图，谷歌邮箱，Spotify 等等。

它们没有很多点击付款事件，但是有很多点击运行（click to play）事件，也即传输和处理数据相关的事件。

如果想要做一个去中心化的互联网，完全复刻了当前互联网的功能，但是是去中心化的，那么你就需要一个管理数字资产传输和协调数字资产的东西。

这就是 RChain 为什么要专注这个计算范式，因为它满足了上诉种种需求以及区块链的要求。

我们也对 CBC Casper 做了一些改进，使得它的性能更加优越。

2、RChain 在存储方面和 IPFS 的不同，在互操作性上和波卡的不同

RChain 是自下而上，提供一种交易型查询模式。IPFS 最开始是预言机模式，而非查询或交易模式。

但是没有查询和状态更新，存储本身是没有意义的。

你往往是需要基于对象的属性去搜索，而非基于路径查询。路径可以是任意的，且和内容无关。

就互操作性而言，RChain 的并发模型提供了分片和互操作性的基础。RChain 将其它的区块链视为不同的分片。

如果将分片看做是 Unix 文件系统，它们就像是远程文件系统一样挂载。挂载点决定了你需要的交易语法。

不管是就 RChain 的一个分片，还是另一条区块链，比如以太坊而言，设置都是一样的。

波卡想要用状态机保证交易语法，但是从 90 年代开始，就众所周知，状态机是无法实现扩容的。

做进程演算的一个主要原因就是状态机的可组合性不佳。

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因此状态机里的负载会出现指数级增长。这是 Pi-calculus 和 Rho-calculus 中并行组合操作符 (parallel composition operator) 的目的，以实现对状态空间的稀疏表示（sparse representation），这也是我们可以在互操作性后能实现扩容的原因之一。

其它的原因包括我们可以自动检测冲突。给大家看一张非冲突区块并发执行的图：

我们可以检测并处理这些场景，以实现合适的扩容。