Celer network研究分析

转发原文标题：链下扩容的终极解决方案-Celer network研究分析

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今天我们讲一个牛逼的项目，是链下扩容的终极解决方案，一旦实现TPS上亿都不是问题，所以目前的这些什么Rollup,ZK都是弟弟，但是实现难度巨大，它就是Celer network，目前市值1亿美金，排名199名。

简介

Celer Network是个高性能Layer 2扩展性平台，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。它不是一个独立的区块链，而是一个在现有和未来区块链上运行的通用网络系统。它通过创新链式缩放技术和激励对齐的隐含经济学，提供前所未有的性能和灵活性。说白了，就是致力于以链下扩容技术为基石构建匹配互联网规模的区块链应用入口平台，让所有人都能够在该平台上便捷快速地开发、运行与使用高性能的分布式区块链应用。

项目亮点

链下扩容技术允许相互不信任的主体之间在链下而非链上进行智能合约交互。参与方共同维护并各自复制一个多签名无法篡改的链下状态机，仅在绝对有必要（如多方无法达成一致）时才会诉诸于链上共识。链下扩容是在保障区块链无需信任与去中心特性的同时实现能够横向扩展且保护隐私的分布式应用（dApp）的唯一方式。它是区块链技术大规模普及落地的转折点，并将成为所有可扩展 dApp 的引擎与基石。

技术概况

作为一个可以建立在现有或未来区块链上的全面综合的平台，Celer Network 包含一个清晰的分层架构，将复杂的链下平台分离为各个层级模块。这种架构大大降低了系统设计、开发和维护的复杂性，以便每个组件都可以轻松迭代并适应变化。一个设计良好的分层架构应该具有开放的接口，只要它们支持相同的跨层接口，就鼓励在每个层上启用不同的实现。每一层只需要专注于实现自己的功能。受互联网成功的分层设计的启发，Celer Network 采用了一种链下技术堆栈，可以在不同的区块链上构建，命名为 cStack，它由以下几层组成，按自底向上的顺序排列：cChannel：广义状态通道和侧链套件cRoute：最佳价值传输路由cOS：链下应用程序的开发框架和运行环境

Celer 架构为所有层提供创新解决方案。下面我们详细介绍 cChannel，cRoute 和 cOS 的技术挑战和关键特征。

cChanne

l这一层是离底层区块链最近的一层，直接与基础公链产生交互，并且在有限的时间内，为有共同抽象结构的上层提供实时状态更新。cChannel 使用状态通道和侧链技术，这些都是链下扩展平台的基石。状态通道允许互不信任的各方在链下程序上迅速与最新约定的状态达成一致，并通过链上的债权合约保证其不可篡改的安全性。这一理念最初是由闪电网络引入，以支持高吞吐量的链下比特币的小额交易。自闪电网络理念提出以来，已经有一些研究工作在支付通道网络的背景下解决了不同的问题，例如路由算法，时间锁定优化。然而，链下网络仍旧处于早期发展阶段，在其模块化、灵活性和成本效益方面面临一些重大的挑战。cChannel 通过创建一系列新的功能来应对当前的挑战。广义链下状态传输。链下传输可以是依赖于 DAG 的任意状态传输。这使得Celer Network 能够支持复杂的高性能离线 dApp，例如游戏，在线拍卖，保险，市场预测和去中心化交易。灵活和高效的价值传输。提供了多种状态通道和侧链结构，多样的效率和不可篡改性的权衡策略，以支持具有通用条件的快速价值传输，最小化的链上交互以及最小化资金锁定。纯链下合约。任何与链上存款不直接相关的合约都不需要任何链上的操作或初始化，除非会由此引发争议。每个纯粹的链下合约或对象都有一个唯一可识别的链下地址，只有在需要时才在区块链上进行部署，并且由内置的链下地址转换器分配链上地址。

cRoute

Celer Network 是一个高度可扩展的 dApps 平台，在平台上提供支持高吞吐量的价值传输是其最重要的承诺之一。链下价值传输是许多链下应用的基本要求。虽然 Celer Network 有着比支付解决方案更大的愿景，但它还是对链下支付路由进行突破性的改进，因为它直接决定了生态系统内可以传输多少价值以及传输多快。所有现有的链下支付路由，都可归结为传统的“最短路径路由”算法，由于链路模型的根本差异，这可能会让链下支付网络具备较差的性能。计算机网络的链路容量是稳定且无状态的（不受过去传输的影响）。然而链下支付网络的链路容量是有状态的（即由链上存款和过去支付确定），这导致在高度动态的网络中拓扑结构和链路状态会不断变化，这使传统的最短路径算法很难收敛，从而产生低吞吐量、高延迟甚至中断的结果。Celer Network 的支付路由模块意识到了这一根本挑战，cRoute 介绍了使用分布式拥塞梯度的的分布式路由平衡算法（DBR）。可证明的最佳吞吐量 我们证明了对于任何一笔支付交易请求速率，如果存在可支持该速率的路由算法，则 DBR 就一定能算出这个算法。根据我们的评估显示，与最先进的解决方案相比，DBR 的吞吐量提高了 15 倍，信道利用率提高了 20 倍。透明通道平衡 自“闪电网络”以来，“保持通道平衡”一直是一种直觉要去做的事。然而，现有的尝试都是探索式的将大量的链上或链下进行协调来达到低保证的平衡。DBR 将信道平衡过程与路由结合起来，并保持网络的平衡，而不需要任何额外的协调。完全分散 DBR 算法是一种完全分散的算法，其中每个节点只需要在状态通道网络拓扑中与其临近的节点进行通信。DBR 在协议中的消息传递成本也很低。故障弹性 DBR 算法对故障具有很高的弹性：它可以对无响应的节点进行快速检测并适应，支持剩余可用节点上的最大可能吞吐量。隐私保护 由于其多路径性质，DBR 算法自然而然地保留了有关传送值的隐私，而不需使用任何额外的隐私保护技术（例如 ZKSNARK）。更重要的是，DBR算法可以与洋葱路由，无缝集成以保护源和目的地的匿名性。

cOS

链上的 dApp 只是一个简单的连接区块链的前端，链下 dApp 虽然具有高扩展性的巨大潜力，但要将它构建在传统的公链上并不容易。Celer Network 引入了cOS，这是一个能让每个人都可以轻松开发、操作和与可扩展的链下 dApp 进行交互的开发框架，从而减少了由于链下扩展带来的额外的复杂性。Celer Network让开发人员更专注于应用程序逻辑的开发，并创建最佳的用户体验，而 cOS 则处理繁重的工作，包括以下任务：

找出任意链下状态和链上状态的依赖关系。

处理链下状态的跟踪，存储和争议。

中间节点故障容错和透明。

支持多个并发的链下 dApp。

统一实施到不同的链上和链外模块。

链下激励机制Celer Network的链下扩容解决方案主要基于以下几个关键概念：

状态通道（State Channels）：Celer Network使用状态通道技术来实现链下扩容。状态通道是在区块链上开设的一种双方或多方之间的私有通信通道。在这些通道中，参与者可以执行大量的交易，而只有最终的结算结果会被提交到区块链上。这可以大大减少链上交易的负担，提高效率。

流水线计算（Off-chain Computation）：Celer Network允许链下参与者执行复杂的计算任务，而不必等待区块链网络的确认。这些计算可以包括智能合约执行、游戏逻辑、数据处理等。只有最终结果会提交到区块链上，以确保安全性和透明性。

条件付款网络（Conditional Payment Network）：Celer Network引入了条件付款网络，允许用户在状态通道内执行具有条件的支付操作。这意味着支付可以与特定条件相关联，例如时间戳、事件触发等。这为更复杂的链下应用程序提供了更多的可能性。

网络互通性（Network Interoperability）：Celer Network的扩容解决方案设计成可与不同区块链网络互操作，例如以太坊、比特币和其他区块链。这意味着可以在不同的区块链之间传输资产和数据，实现更广泛的生态系统互联。CELER的实现层完全依赖于经济设计模型，通过流动性承诺证明POLC，流动性支持拍卖LIBA和状态卫士网络SGN来维护和运转整个CELER网络。1流动性承诺证明(POLC):链下支付的前提是有开启的通道，而且还要质押一定的代币。那么现实存在的问题是有钱的不一定有技术，有技术的不一定有钱，所以CELER设计了一个流动性承诺证明，即通过锁定资产挖矿，这样将锁定的资产提供给链下服务提供商，可以保证一个很好的链下资产流动性。锁定周期越长，获得的CELER代币将会更多。挖矿奖励机制，在有限的时间内，Celer Network计划给那些把CCC(担保承诺合约)锁定用来支持系统的NLB(流动性支持者)相比预挖多20％的CELR作为激励，激励跟每个NLB(流动性支持者)的PoLC算力成正比。如果R i 表示i的激励，那么它就有：2流动性拍卖(LIBA):除了锁定挖矿的方式解决流动性之外，CELER还设计了拍卖的方式解决流动性问题，联系服务商可以通过”民间借贷”的方式争取流动资金。3状态卫士网络(SGN):当用户下线后，状态守护网络是一个特殊紧凑的来保护链下状态的侧链。CELER代币持有者可以将CELER自主成SGN,然后变成状态守护者。当一个用户下线前，她可以通过支付一些费用将她的状态提交给SGN,让保护人替她在一定时间内保护她的状态。然后根据状态散列和”责任分数”随机选择一些守护者来负责这个状态。

该拍卖机制的基本过程是：OSP （借方）在 Celer 网络提交所需借款资金量和借款时间等信息以创建标准的 LiBA 智能合约，并发起流动性资金支持拍卖（ LiBA ）过程。该拍卖过程为匿名拍卖，其竞价信息包括出借方期望的贷款利率、可抵押的流动资金数量（抵押时长为竞拍发起者 OSP 所要求的时间）、CELR Token 数量等。为了便于 PoLC 矿工（ NLB ）参与竞拍，该竞拍机制允许矿工通过 CCC 合约提供流动性资金参与竞拍。拍卖过程采用 VCG 拍卖机制((该竞拍机制可保证竞拍者按照真实估值出价，但机制较复杂，此处略过)，拍卖过程中根据竞拍者的竞价信息计算得到一个“幸福指数”，并根据一定规则筛选出最终的竞拍获胜者。尤其需要指出的是，如果竞拍者分数相近，那么持有 CELR Token 数量较多者胜出。拍卖结束后， OSP（借方）需要向 LiBA 拍卖合约预先支付利息，而拍卖合约收到预付利息后会按照 1:1 的比例生成 IOU Token 发送给 OSP 所在的状态通道合约（ cCurrency，以抵押金为 ETH 为例，则生成cETH ）。该 IOU Token 将被用于链下状态通道中的价值转移媒介。一般而言，在拍卖合约到期之前，OSP 会将所有借到的 cETH 发送回拍卖合约来进行负债清算，至此该拍卖合约失效。由于 cETH 与 ETH 之间为 1:1 关系，用户可随时无风险的终止链下交易并提取资金。（3） SGN 网络（通过 SGN 网络让用户在离线时能进行链下状态托管，防止交易失败或中断，提升 Celer 网络的可用性）SGN 网络即为链下状态守护网络，是一条为离线客户守护链下状态的侧链。CELR Token 持有者可通过抵押 Token 成为链下状态守护者，所提交的链下状态任务的守护者会基于状态哈希和”责任分数”来随机挑选。但抵押 Token 越多则有更大概率被委派守护链下状态的任务，并获得更多手续费收益。通过支付一定的费用，Celer 网络的用户可在离线前将链下状态提交到 SGN 网络托管一段时间（如防止对方擅自撤销不利交易等）。综合而言， LiBA 和 PoLC 集中于如何以更容易的方式将状态交互过程的中间环节引入链下，而 SGN 则专注于保护链下状态转换过程，旨在能将链下状态在必要时带回链上（如对方尝试欺诈时）。在整个经济系统中，CELR Token 可用于流动性资金借贷防欺诈债券的抵押金、支付通道注册费的支付媒介、交易手续费以及其他可能的服务费。此外，在系统运行的前 5 年，新的 CELR Token 将通过 PoLC 挖矿产生，而 LiBA 只需要将 Token 进行抵押，抵押期后 CELR 仍归属于贷款方。当 5年 PoLC 挖矿期结束后，LiBA 将开始消耗 CELR ，被消耗的 CELR 将不再返回给贷款方，而是作为连续的 PoLC 挖矿奖励注入系统。在安全性方面，Celer 具有如下设计：1、NLP 倾向于选择向没有任何违约记录的 OSP 进行贷款。2、新铸造的 cETH 只被允许转账到位于白名单中的状态通道合约中。3、cETH 只能以一个上限的速度以下被逐渐花费。4、OSP 可以做很多事情来维护一个安全的基础设施，如分区多节点部署，网络基础设施安全访问规则的形式化验证等。

团队

上面其实也说明了整个celer 网络的架构以及链下的激励设计，其实整体而言思路是比较清晰的，但是需要很强的实现能力，所以团队配置非常重要，当然celer的团队还是非常的强大而且都是实名的：创始人，董沫：毕业于上海交通大学，于2017年在UIUC获得CS博士学位。曾是网络形式验证安全公司Veriflow的创始成员，并在其中担任工程团队leader与产品经理。董博士是分布式技术、区块链圈的早期参与、开发、步道者。早前开发的分布式系统和网络协议形式验证软件已经有被部署在世界五十强的企业中，并于2017年开始教授区块链智能合约开发课程，为社区培养了一大批开发者。

1.核心成员

刘俊达：毕业于清华大学，于2011年在UC 伯克利取得CS博士学位。7年Google工作经历。第一个提出使用DAG进行路由的人，实现比业界领先1000倍的网络修复能力。

李小舟：毕业于清华大学，并在普林斯顿取得CS博士学位。2年Barefoot network工作经历。梁清凯：毕业于上海交通大学，并在MIT取得CS博士学位。

1. 运营团队(权重45% 得分42.75)王鹏颖：毕业于波士顿大学。MIT-CHIEF（麻省理工学院-中国创新与创业论坛）副主席。

李思蓉：罗切斯特大学商业分析硕士学位。500强公司工作经历，有多个项目的成功营销案例。团队总人数12人，技术开发者9人。

1. 投资顾问Christos Kozyrakis：斯坦福大学电子工程教授、计算机教授。Alan Mishchenko：乌克兰首都Glushkov Institute ofCybernetics的计算机系PhD。UC 伯克利的全职研究员和工程师。张首晟：斯坦福大学物理学教授。丹华资本创始人兼董事长。

Token经济

项目是在19年的时候上的，最大供应量10,000,000,000 CELR，目前已经流通了7,743,424,107 CELR，流通率77.4%，目前币价在0.013美金，最高点$0.1984 (2021-09-26)，目前也是跌了90%以上，在代币分配上，团队拿了18.3%，然后基金会17%，也就是他们拿了35%,比例还是比较高的，然后看了下cbridge上的TVL有8800万美金。因为它的主网还没有上线，所以有这个体量还算不错的了。

最后我们总结下，这个项目还是很有想法的，该项目定位于链下可扩展性解决方案。其在传统链下解决方案的基础上提出了新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有数量级的性能提升。项目开发团队实力不俗，且有著名的名校研究员和著名开发工程师为顾问指导，有望在链下扩展性方面取得突破性进展。但是，状态通道也存在天然的局限性，比如其更适用于多方用户的高频互动，而不适用于用户频繁变动的低频交互。即便如此，链下状态通道作为公有链的可扩展性增强套件，一旦成功突破将有利于推动区块链的实用化。但是项目实现难度巨大，其实目前来看TPS并不是越高越好，目前的visa也就24000也就够用了，而且现在的高速公链包括L2其实也可以满足目前的需求，没有必要追很高，但是这个项目就是目前来看非常有想法的一个方案，目前市值也是比较低的，至少和同级别其他的L2相比目前是低估值区间，因为他还没做出来，一但主网可以上线，那么一定会有一波暴涨，可以加入到我们的观察清单。

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