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分布式算力的区块链后时代

在区块链技术、尤其是并行区块链技术的带动下,分布式计算将会逐步走向规模化的商业应用阶段。

几年前,在云计算发展一片火热的档口,英国数字咨询公司Red Badger的技术主管Viktor Charypar曾在VentureBeat上发文表示,云服务将会迎来末日,并指出点对点网络将会是将来的发展方向:他列举了云计算拓展性能差,集中存储的脆弱及数据信任等问题,非常确信地说解决上面提到的大部分问题,完全分布式的、永久冗余的数据存储、点对点网络技术是我们不可避免的发展方向。

随后而起的比特币,在大多数人眼中示范了数字货币的成功,但在更多专业人士的眼中,它的核心魅力在于设计了一个分布式计算系统的激励体系,为分布式的Web3.0铺下基石。

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什么是分布式计算?

分布式计算并不是一个新技术概念,出现至今已有了50多年历史。过去10年中所有的重要趋势——例如5G、云计算、大数据、人工智能、区块链等热门背后,都有一个共同的技术基础,那就是分布式计算。

但不可否定,不少人对分布式计算还比较陌生。用学术的话术来讲,分布式计算是一种能够允许独立的计算机通过网络跨地理区域地协作的技术,它会让这些计算机好像在同一个环境中工作一样;他们是一组网络计算机、可一起工作、执行同样的工作负载。比较通俗易懂的解释即,分布式计算是将本来需要超级计算机通过长时间的工作才能完成的巨量运算,通过分解成许多小的任务,分配给多台计算机进行处理的计算方法,大大提高计算效率的方法。

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为什么需要分布式计算?

在Viktor Charypar的文章中,举了一个很形象的例子:在现有中心化服务器占主流算力的情况下,大部分的网络应用和服务都需要通过中心服务器完成;比如你和你的朋友要分享照片,这一任务需要先传送到中心化任务器等待处理,处理之后再返回到你朋友的手机上,如果中心化服务器恰巧在此时出现问题,你会发现即使你的朋友在身边,你却仍然无法完成照片在你们设备中的分享。而未来随着技术的发展,用户传送的也许是一段4K高清视频,那么中心化服务器的负荷将会更高,计算量将需要随时扩展,但中心化的计算能力是受设备本身限制的,无法根据需要调动无限量所需的算力。除去计算能力的限制外,带宽也将是中心化服务器所面临的重要制约,试想众多的计算任务同时传向中心化服务器,需要极大的带宽来支撑网络通讯。

除了算力和带宽的制约,中心化算力还有严重的成本问题,由于布局云计算需要大量人力物力,很多公司无法自营,所以,云计算市场由少数几家科技巨头霸占,他们依靠自身高度集中化的服务器资源垄断,抬高价格,令云计算使用者苦不堪言。对比集权式的云计算,分布式计算由公众掌控数据,去“服务器”形态无需为物理空间付费,且所有用户以较低成本参与其中,节约成本的同时,资源服务更便宜。

随着越来越多的用户了解到数据和数据的价值,用户对自身数据的隐私和安全要求越来越高。传统的中心化数据库具有集约性和唯一性,容易遭受攻击;相比而言,由全网节点掌控的分布式数据库则安全无虞,分布式拥有众多“存储位置”,即使遭遇不可抗因素风险,仍能保持数据库完整性和安全性。从另一方面来说,对于不再需要集中存储大量的客户信息的企业和客户来说,将摆脱丢失数据的风险。

而在5G加速连接的时代,5G技术将推动一个经济发展从全局走向垂直局域的过程,传统上的数据中心或云计算拥有很大的计算能力,而对于外部或边缘只是分布式地理位置,它们只负责访问,如能应对新型场景物联网,VR / AR,自动驾驶车辆带来的新应用的成功部署,将需要功能强大的分布式边缘计算、传感器等资源,以推动新型商业应用和改善用户体验。

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分布式计算发展现状?

自 1990 年代以来,人们一直试图建立分布式计算网络;1996 年,因特网梅森素数大搜索计划 GIMPS 使用分布式计算搜索素数,1999 年,Seti@Home 利用志愿者的计算能力搜寻地外生命。

时至今日,随着互联网技术的普及和发展,目前已逐渐形成以网络数据通信平台为中心的数据传输方案,分布式计算也因此得到了广为人知的推广,在近年来的变革中,已逐渐形成以中间件技术、点对点技术、网格化技术为核心的系统化体系架构。

相比于传统数据库存储计算模式,分布式计算带来了不同的影响效果,尤其应用于区块链领域,分布式计算产生了不同的化学反应, 基于区块链的分布式计算基础设施将允许按需、安全和低成本地访问最具竞争力的计算基础设施。而分布式应用程序DApps则可以通过分布式计算平台自动检索、查找、提供、使用、释放所需的所有计算资源,如应用程序、数据和服务器。

目前来看,基于区块链的分布式计算正获得热捧,众多采用这些技术的应用项目如Golem、iExec、SONM等已取得一些进展。Golem希望建立在以太坊上的去中心化的GPU计算资源租赁平台;SONM正在打造通用的去中心超级计算机;法国区块链技术公司iExec为所有计算资源相关的供应商(计算服务商、数据供应商、应用程序供应商)提供了一个资源共享交易的可信平台。

通过简化访问服务器的方式,分布式计算大大降低了数据中心的热能损耗,同时使得数据供应商和消费者更容易获得所需计算资源。另一方面,基于区块链的分布式计算则可以采用贡献证明协议,如实时提供数据集、传输文件、执行计算、提供专业服务等活动引发参与者之间的代币交易,通过编码的激励体制将分布式算力资源彻底盘活。

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区块链对于分布式算力的意义?

分布式算力目前方兴未艾,还有极大的空间有待挖掘。但不同于传统的中心化数据,可以直接将中心化算力作为商品在B端的甲方乙方之间进行交易买卖,分布式的算力存在多个算力提供方,需要有一套体系来计量和计价分布式算力,才能有效地整合利用资源;此外,现行互联网经济大多是中心式、集团式发展,没有给分布式算力带来很好的应用场景,开发合适的商业模式,从而让分布式算力做到有的放矢。

区块链的出现从某种程度上解决了以上两个问题:区块链的分布式账本系统,可以围绕分布式算力设计有效可行的激励体系,将闲置的算力资源组织起来参与市场运行,使得闲置资源参与挖矿服务、节点服务,以产生市场价值并获得相应奖励。

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此外,由区块链构成的去中心价值网络,将激发大量去中心的点对点价值交换场景,结合AI、5G、物联网、边缘计算等多种技术,分布式算力将会找到越来越多的发挥空间,迎来发展的春天。

然而,现有的区块链还不能支持大规模的分布式计算及应用场景。传统区块链的串行结构,决定了其所能支撑的计算量和所能允许参与的节点都有天花板的制约,无法达到分布式计算理想状况下可以根据需求任意调动算力的规模,不但能制约区块链本身所支撑应用的可扩展性,同时制约参与其中分布式算力的可扩展性。

在这方面,采用了基于Paxos算法创造出的Buddy共识算法的并行链,具有天然的优势。Buddy共识采用节点互证原理,可以并行形成局部共识,再有局部共识形成合集,扩展到全局共识。在这样的共识机制下,区块链可以允许多条子链并存,同时可以并行出块,这意味着破除了区块链单位时间内计算量的限制,以及可以参与计算节点数目的限制,可以充分调动分布式计算力,以形成能够产生商业价值的规模;此外Buddy共识不同于传统区块链的PoW等共识,需要通过算力争夺最后只留下一个拥有记账权的节点——产生大量算力浪费,而失去了使用分布式算力以降低成本的初衷,并行区块链采用Buddy共识,可以允许节点根据自身带宽资源、连接及计算性能,参与不同难度的计算,从而进一步充分利用分布式算力,做到资源的合理分配和真正的去中心。

在区块链技术、尤其是并行区块链技术的带动下,分布式计算将会逐步走向规模化的商业应用阶段。

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