币安Launchpad上线项目Celer Network全解

投资要闻

币安 Binance Launchpad 最新公告：Layer 2明星项目 Celer Network（CELR） 将于北京时间2019年3月19日晚10:00开启公募。转瞬，Celer Network 变得炙手可热，被各大媒体与社区疯狂传播，整个区块链投资圈一时为之倾倒。

然而作为世界顶级加密货币基金 BlockVC 早已在Layer 2领域布局良久。早在2018年6月，BlockVC已战略投资了Celer Network，曾推出万字长文对该项目进行全方位的深度测评，更立足于行业剖析视角，于近日推出区块链趋势研究报告，重磅解读那些熠熠生辉的Layer 2技术，力图洞见区块链底层技术未来，剖析区块链财富密码。

重温：一文读懂Layer 2明星项目 Celer Network

BlockVC观点

Celer Network 定位于链下可扩展性解决方案，从而构建互联网规模的区块链应用入口。其突破了传统链下解决方案的固有模式，创新性地提出了新颖的技术解决方案和经济模型，且该方案经过实验模拟结果显示：将在现有状态通道技术的基础上出现数量级的性能提升。

项目核心团队实力不俗，毕业于世界顶级名校（麻省理工学院、普林斯顿大学、加州大学伯克利分校以及UIUC），拥有丰富的分布式系统开发研究经验，有望在链下扩展性方面取得突破性进展。链下状态通道作为公有链的可扩展性增强套件，一旦成功突围将有利于加速区块链的实用化进程，打破区块链无法落地的尴尬局面。

行业背景

比特币和以太坊作为区块链1.0和2.0的典型代表，时至今日依然难以走向实用化，首当其冲的原因在于可扩展性不足，性能受限，无法满足项目设计之初的使用需求。

一般而言，可扩展性是指：系统在面对扩大的业务需求时，通过增加资源的方式（一般是增加硬件投入）能提升系统总吞吐量或处理能力。定位于“点对点支付系统”的比特币的吞吐量只有约7 TPS，在区块固定的情况下几乎没有可扩展性。即使BCH 将区块大小由1 MB 提升到8 MB，其TPS 也仅提高到60，而作为区块链2.0象征的以太坊，其TPS 也仅达到15.6，远远不能满足日常支付或其他需求。而根据VISA 官网披露，其支付交易处理能力日平均约2000 TPS，日高峰可达4000 TPS，甚至可以处理极限高达24,000 TPS 的业务需求。因此，在不牺牲去中心化和安全性的前提下，超越VISA 的交易处理能力也被称为区块链的“圣杯”。

2018年是当之无愧的区块链元年，因为这一年爆发了第一次争夺区块链圣杯的战争：千币混战，百链并存。经过长达一年的激烈角逐，虽然最终胜负未分，但已经呈现ETH、EOS和TRON三足鼎立之势。 

该阶段技术战争的核心思想是“链上扩展”，主要从区块链本身的共识机制、存储结构、网络传输等方面进行改良和创新。然而，许多公链能否在保证一定去中心化程度的基础上确保网络性能和安全仍有很长的路要走。此外，链上技术升级往往事关全网安全，又需要协调各方利益，使全网节点达成共识，否则极易因共识分歧和利益纷争导致社区分裂，前车之鉴如比特大陆吴忌寒一般的利益集团进行强悍的算力战争，终归反噬自身，并将比特币现金带入深渊。

有鉴于此，远见卓识之人早已预见到链上扩容的艰难和局限，遂将目光聚焦到“链下扩展”的思路上来。一场以“链下扩展”为核心的技术革命悄然而来，时至今日，目光长远的机构和团队早已布局良久，蓄势待发，随时准备摘取那区块链的荣耀圣杯。

项目解析：Celer Network: 高性能Layer 2扩展性平台

上帝说要有光，于是便有了光。

                        -《圣经》旧约.创世纪篇

Celer Network期望通过一套完整的分层架构在以下四个方面去解决区块链这的可扩展性瓶颈: 

• 支持任意dApp 和链下智能合约状态快速更新的通用性状态通道与侧链；

• 具有最优证明的分布式支付网络路由算法； 

• 高性能dApp 开发架构与运行环境； 

• 创造网络效应，给运营节点提供充足资金，以及保障链下状态安全性的新经济模型。 

Celer 旨在通过以上技术革新实现将互联网规模带入区块链，帮助区块链商业化落地的宏大愿景。

项目亮点

1、分层架构

Celer的分层架构设计借鉴了典型的互联网分层协议模型，从下到上分为：

• 状态通道层cChannel

该层对应于互联网TCP/IP 模型中的网络接口层，其基本作用是提供链上和链下之间的过渡和连接，负责两者之间的通道创建和管理，并且进一步将提供底层安全支持的Layer 1主区块链进行抽象和隐藏，从而可以兼容各种不同的区块链主链作为自己的底层宿主。该层主要用于实现链上与链下状态的安全交互，并为上层的应用开发隔离底层区块链的技术细节，简化开发流程和复杂度。在设计上，Celer Network将支持所有基于EVM的公链平台（如以太坊，Thunder Token，Oasis Lab等）。

• 路由层cRoute

在状态通道层之上，类比于互联网的网络层，即众所周知的IP 协议。其主要的职责是维护一个实际的网络拓扑结构，主要解决最佳路由选择、拥塞控制和网络互联的问题。而且将Celer 路由层单独区分出来的好处就是可以仿照互联网网络层那样支持将某一个支付进行拆分后分开进行路由和传达，甚至每个拆分下来的碎片可以走不同的路径， 类似于一个端到端的信息可以实际拆分出多个IP 数据报( datagram )一样。

• 操作系统层cOS

本层对应于常规的操作系统，主要功能是：隔离底层技术细节，提供一个易于开发、运行且能与dApp层实现简单有效地互动。本层的好处在于：结合封装良好的输出层，可以允许第三方应用程序的开发更加方便、直观且不易出错，从而避免开发者处理复杂的链下通信协议和链下状态管理，提升开发者的开发体验和终端用户的使用体验。

Celer Network的分层架构

2、广义状态通道模型

在聚焦于Layer 2状态通道（支付通道）的解决方案中，闪电网络和雷电网络均是着眼于链下的简单支付（也即A 愿意支付钱给B ，至少在系统看来是无条件的支付），从而试图减少主链的负担。然而随着以太坊平台的成功普及，链上的带条件支付已经能通过智能合约来简单实现和部署。智能合约的存在使得很多人为的条件判断和仲裁可以进行自动执行，为区块链的商业落地场景平添了许多想象力。但是链上智能合约的执行均需要经过全网共识，不仅昂贵且交易速度慢，极大的限制了其进一步的商业应用。

Celer Network通过提出新的广义状态通道模型，实现链下智能合约与相应的条件状态转换，实现区块链应用运行的快速、低成本、灵活和可扩展性等特性。Celer Network 的广义状态通道实现了一套标准，能够使得各类区块链应用都方便地接入和符合这样的标准来进行开发。Celer 中最基本的状态通道是多人双向广义状态通道连接（Generalized Payment Channel GPC ），和传统的闪电网络类似，需要将存款存入主链来创建通道，但不同的是，Celer Network 定义了一套广义状态通道模型标准。该模型在数学上定义了通道状态，状态证明，条件状态转换，条件状态转换群的抽象模型，通过这些抽象模型，提供来链下智能合约与任意状态转换的基础。

带条件的广义状态通道模型

3、基于拥堵梯度和通道平衡的高效路由算法（DBR）

状态通道组成的网络中，任意两人之间均建立直接的通道无疑会导致整个网络过于复杂和低效，而且状态通道的建立均需要进行链上操作，显然是不切实际的。因此，在状态通道网络中实现任意两节点之间的高效路由就显得极为重要。

目前，在多跳网络中，基于两人通道间的路由策略大部分都是基于最短路径的路由算法或者其改良版本。最短路径路由是传统计算机网络中被广泛使用的算法，但是并不适合链下网络。其主要原因是传统计算机网络的带宽是“无状态”的，比如你一条100 Mbps的链路带宽就是100 Mbps 不会改变，但是链下网络则不同，随着价值交换的进行，每条通道的可用带宽（余额）是一直在发生变化的（比如一个存了10ETH的通道，转了10 ETH 之后通道就变成0带宽无法再使用），这就造成了网络的拓扑和状态频繁改变。由于任何实际的最短路径路由算法都是分布式的，在网络拓扑变化时都要花一定时间重新收敛到新的最短路径。因此，在链下网络这种网络状态频繁变化的场景下，最短路径路由算法可能一直处于不稳定的状态而无法收敛，找到的价值传递路径大多数情况下并非最佳选择。同时，最短路径算法没有考虑到通道平衡这一点，会使得大多数的通道都变成单向传输，进而使得网络中大量通道都变得不平衡（比如一端带宽是100，另一端是0）以至于无法继续传递价值。

最短路径路由算法易导致状态不平衡而引发频繁的拓扑结构变化

简单举例，假设A、B、C三者之间的初试状态如上图左一所示，按照A 给B 100，B 给C 100 ETH，C 给A 100ETH发起连锁支付。如果按照最短路由算法就会使得状态不平衡，需要频繁的拓扑结构调整（上图中间），但是如果在C给A 100 ETH 时，绕个远路经过B，那么支付完成后通道依然平衡，而无需任何调整（如下图）。

拓扑结构稳定的动态路由算法（虚线所示）

显然，最短路径算法并不能适应这种高动态的网络拓扑，为此，Celer Network引入了一种基于拥堵梯度和通道平衡的高效路由算法(DBR算法)。该算法将拥堵程度作为节点“势能”，同时根据状态通道的特殊性加入了调整通道平衡的权重以帮助通道进行余额再调整。Celer Network通过对77个节点和254 个双向状态通道组成的支付网络进行模拟实验，实验结果证明这套路由算法比闪电网络之类(采用最短路径路由算法)的路由性能提高了15 倍，各通道的利用率提高了20 倍。

DBR算法的实验模拟结果

4、链下区块链操作系统cOS

Celer Network在其网络的最上层提供了一套被称为cOS 的链下区块链应用操作系统，并为开发者提供了一套开发环境和运行环境。该操作系统将状态通道相关的技术细节进行封装和隐藏，旨在为开发者简化开发流程和复杂度，帮助其更容易的使用链下扩容技术。

5、新颖实用的加密经济模型

传统的链下扩容解决方案往往要求交易双方负担高昂的保证金才能开启和维持状态通道，且要求交易双方一直保持在线状态，这极大地限制了其商业化应用场景。因此，项目方综合考虑了网络中Token的流动性、链下扩容的可扩展性和可用性三大因素，提出了能使三者相互平衡和协调的Token经济体系，即cEconormy （如下图所示）。

Celer Network的经济模型cEconomy

cEconormy 中一共有4 种类型的参与者：终端用户（EU，End User，仅使用支付服务）、网络流动性资金供应商（NLB，Network Liquidity Backer，提供网络所必须的流动性资金）和支付服务提供商（OSP，Off-chain Service Providers，提供状态通道）和状态守卫者（SG，State Guardian，托管用户状态）。此处的用户EU 不一定指代人类，也包括物联网IOT 设备、流媒体供应者、CDN 供应者甚至是链上/链下智能合约等。其中，OSP 通过为链下交易提供状态支付通道来赚取交易手续费（类似于银行收取转账手续费），其职责在于维持状态支付通道的正常功能（类似于银行保障转账渠道畅通）；NLB 则通过将闲散资金锁定在Celer Network网络中一定时间来赚取CELR奖励和利息，其主要职责是为Celer Network提供足够的流动性资金（类似于客户在银行进行定期存款为银行提供流动性资金，存款方可获得奖励和存款利息）；而SG 则负责在用户不便时进行状态托管（类似于应酬等饮酒后不便于驾驶而找代驾一样）。 

综述

综合而言，在项目开发实现方面，Celer Network后来居上，领先于其他Layer 2状态通道类区块链项目，目前已经开发出公测版本的Celer SDK 和CelerX 钱包。此外，该项目对Lighting Network、Raiden Network等Layer 2解决方案的优劣进行了深刻的思考。例如，其选择了安全性良好的智能合约平台-以太坊为Layer 1首发支持的主链，以此规避主链的安全隐患和状态通道网络可能出现的极端垄断隐患。该项目还首次完整的提出了从Layer 2到应用层的完整分层模型，并极富创意的提出了解决状态通道网络中流动性资金门槛过高难题的经济模型。

可以相信，只要该项目的设计能得以贯彻落地，假以时日，Celer Network必然会成为区块链Layer 2领域内一颗耀眼的明星。

特别鸣谢

此处特别鸣谢来自分布式区块链项目测评组织-NPC源计划的知行者、谢骏毅、Goliath、周徒子、Leo等人的鼎力相助，感谢NPC成员及社区的全力支持和帮助

（作者：CoinVoice，内容来自链得得内容开放平台“得得号”；本文仅代表作者观点，不代表链得得官方立场）