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Cartesi评述 (CTSI)：扩展以太坊智能合约

FastDaily

2022-07-04

导读：鉴于对可扩展性的高度重视，以及以太坊2.0扩展可能需要数年时间才能实现的事实，像Cartesi这样的第二层扩展项目非常受欢迎。

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作者：Steve Walters

随着DeFi革命的持续发展，以及以太坊成为一个越来越重要的网络，人们对提高这种交易中使用的智能合约的可扩展性和降低费用给予了极大的关注。

一个负责Cartesi项目的创新开发团队正在寻求通过解决以太坊网络中的高额交易费用和对可扩展性的需求等紧迫问题来改善智能合约。

它通过使用一种基于Optimistic rollup的变体来实现这一点，更重要的是，它通过允许开发者使用更多主流软件堆栈而不是Solidity来进行编码，从而彻底改变智能合约的创建。

理解智能合约很重要，因为它们有无限的潜力和无数用例，因为它们允许将传统部门移植到区块链中。

考虑到目前可用的区块链技术，开发人员已经很清楚地意识到构建dApps的困难。Cartesi正在开发一种解决方案，让dapp在链下运行其所有复杂而昂贵的计算，消除区块链的高昂成本和区块链技术带来的其他限制。

事实上，使用Cartesi构建的dapp有能力执行比在链上运行时密集数百万倍的计算。

Cartesi通过提供Linux运行环境实现了这一点。这使得它成为唯一一个基于软件的可验证链下计算系统。通过使用Linux，开发人员现在可以选择使用过去30年开发的大量软件，这些软件运行着当今使用的许多互联网应用程序。

Cartesi功能

Cartesi具有许多功能，这使其成为一个有吸引力的开发环境。以下是推荐在dApp开发中使用Cartesi的三个主要功能:

满足现实世界计算的区块链：区块链在开发时并没有考虑密集的计算。这些苛刻的计算类型需要一个现实的平台。使用Cartesi，外部计算可以在Linux操作系统下使用RISC-V处理器在外部运行。这使开发人员能够使用过去30多年来为Linux开发的所有工具、服务和库。

Cartesi是区块链和现实世界计算的交叉点。

可跨多个区块链移植：Cartesi节点不知道什么区块链正在使用它进行计算，这使得它能够为任何区块链运行计算。这将去除区块链的详细信息，使计算变得孤立。反过来，这使它们具有可移植性，同时也提供了不可变性和安全性，并允许部署支付系统。

保证共识：在区块链之外运行的计算可以很容易地被任何相关方验证。当出现争议时，它们会被Cartesi自动排序。这也使区块链内的任何必要计算保持在最低限度。

Cartesi的可扩展性解决方案

有了Cartesi, dApps能够运行任何计算，而不用担心交易费用和其他区块链限制。另外，在Cartesi节点内进行的所有计算都是可复制和可验证的。这就保持了区块链所需的去中心化，以及区块链的安全保障。节点内部达成本地共识，任何争议都移交给主链解决。

Cartesi通过节点和侧链提供可扩展性。

这使得Cartesi成为链下可扩展性解决方案。可扩展性一直是区块链当前发展的关键问题，因为缺乏可扩展性一直是dapp大规模采用的限制因素。随着基础设施层对可扩展性的明显需求，有相当数量的公共区块链将其开发工作集中在可扩展性问题的解决方案上。

目前，这些项目主要致力于两种类型的可扩展性问题的解决方案：第一层解决方案和第二层解决方案。

在第1层解决方案中，区块链的可扩展性是通过实施对底层机制的更改来改善的。这方面的一些例子是正在实施分片解决方案的项目，或正在寻找改善共识机制的方法的项目。

第2层解决方案的不同之处在于，它们着眼于解决区块链外的可扩展性问题。这样一来，就有可能把任何一个专注于侧链、Plasma解决方案和状态通道的项目称为Cartesi的同行。这使得该解决方案的竞争相当激烈，但截至2021年初，还没有任何理想的技术解决方案被提出并推向市场。

第2层技术提供了区块链以外的可扩展性。

Cartesi希望以其独特的方法率先提高可扩展性。这涉及到执行复杂的链下计算，以创建一个可信的节点环境，然后通过提供验证计算结果的奖励来解决任何争议。

Cartesi节点的链下本地共识

区块链的一个问题是，与其他软件解决方案相比，它们运行速度非常慢。这种速度的缺乏是因为区块链需要许多计算机来达成共识。像这样的全球共识是非常耗时的，而且还相当昂贵。当然，这也使可扩展性问题变得复杂。

然而，任何去中心化的应用都不需要达成全球共识，在大多数情况下，它只需要达成本地共识。这使得像Cartesi这样的解决方案能够将链上的重要进程从不那么重要的进程中分离出来，并在Cartesi VM中运行这些进程。通过尽可能使用本地共识，Cartesi可以降低dApp的成本，同时提高速度。

Cartesi分割计算，并在可能的情况下使用链下共识。

Cartesi VM并不具有排他性。它是对以太坊2.0和其他第二层扩展解决方案的补充。这些解决方案包括侧链、ZK证明、状态通道和Plasma。所有这些其他的第二层解决方案都能够指定“在其交易中进行完整的Cartesi计算”。

Cartesi的去中心化博弈

到目前为止，在去中心化博弈方面已经采取了两种方法。第一种解决方案使用区块链与NFT交互。第二种方法使用完全去中心化的博弈逻辑来提供一个可证明公平的博弈解决方案。第二种类型更适用于诸如锦标赛之类的情况，因为它可以防止任何作弊行为。

在去中心化的逻辑博弈中，不需要使用中央权威机构来验证分数。更好的是，这类博弈本质上是开源的，这使得其他开发者可以创建游戏的分叉。此外，他们甚至可以以与DAO相同的方式进行治理。

Creepts是第一个完全去中心化的塔防应用。

Cartesi通过塔防游戏《Creepts》展示了这一技术。这是第一个完全去中心化的塔防dApp，通过使用去中心化逻辑，游戏的结果是可证明的公平。

因为Creepts建立在去中心化的Linux平台上，所以它能够使用极重的计算负载，如果在链上运行游戏，这是不可能的。因为游戏是在第二层解决方案上运行的，所以它既便宜又快速。虽然这个和其他的dapp都是在游戏和赌博领域，但Cartesi还有很多其他的用例。其中包括人工智能市场、物流和DeFi。

Cartesi核心

我们已经讨论了很多关于Cartesi的链下方面，以及它如何提高速度和成本的问题，但Cartesi使用了一种混合的链上/链下方法。大多数计算工作都是在链下完成的，但诸如支付等重要任务仍在链下完成。整个系统由三个主要核心组件组成:Cartesi节点、Cartesi机器和Cartesi数据分类账。

什么是Cartesi Node？

Cartesi Node包含应用程序的所有链下组件和计算。节点由硬件和软件组成。为了在Cartesi上运行任何应用程序，用户都需要与节点进行交互。在每个节点中都有一个Cartesi Machine，这是一种运行分布式Linux的虚拟机。应用程序的所有去中心化逻辑都在VM中运行和复制。

什么是Cartesi Machine？

如上所述，Cartesi Machine是一个包含在Cartesi Node中，运行去中心化Linux版本的虚拟机。所有由Cartesi Machine处理的计算都是可重复和可验证的。Cartesi Machine的核心能够确定哪些计算需要重复，哪些不需要，并相应地划分它们。通过以这种方式划分计算，Cartesi Machine能够使系统的速度和存储容量与其他现代系统保持一致。

数据分类帐

虽然第二层项目解决了成本和速度问题，但如果其中一方在交易过程中脱机，它们也会出现数据可用性问题。Cartesi通过添加一个名为Data Ledger的股权证明侧链来解决这个问题。这个数据分类账侧链用于许多事情，包括“短期存储、垃圾收集、分片、链下模拟计算和本地化共识”。

Cartesi的潜在用例

正如我们已经看到的，Cartesi能够运行Linux，完成大量的计算，并构建可扩展的dapp。虽然它目前最明显的用途是创建《Creepts》塔防游戏，但Cartesi的用途远远超出了游戏。它可以用于改善任何类型的应用程序的性能，从而将其效用扩展到任何细分领域，包括:

去中心化金融(DeFi)

物流
外包
市场
研究

除了塔防游戏《Cartesi》，它还专门面向开发者社区推出了两款产品、；Descartes和Noether。

Descartes

Descartes是一个SDK，允许开发者使用Linux而不是Solidity编写智能合约。对于那些不熟悉Solidity，但可能已经使用Linux多年，甚至几十年的开发人员来说，这样做更容易。使用熟悉的编程语言创建和部署应用程序可以显著减少开发时间。

Descartes可以使dApp逻辑在链外操作系统中得到处理，从而显著降低智能合约成本。

Noether

Noether是Cartesi创建的另一个开发者产品。Noether是一个用于短期数据存储的侧链，特别是用于在以太坊上运行的Cartesi dApp。Noether很有用，因为与应用程序交互时使用的很多数据只需要临时存储。

有了Noether，开发者就可以按需获得具有高吞吐量的廉价存储。Noether将说服开发者使用Cartesi来部署dApp，因为他们知道自己不会因为存储成本上升或交易瓶颈而受到影响。

CTSI储备采矿和股权证明

Cartesi团队在2020年第四季度进行了大量工作，以提供CTSI储备采矿和股权证明系统。就在年底之前的2020年12月27日，CTSI储备采矿和股权证明系统在Cartesi主网上线。如果你感兴趣，Cartesi还提供了关于如何质押和运行节点的详细指南。简而言之，该系统提供:

矿工每认领一个区块可获得2900 CTSI的奖励。平均每30分钟创建一个区块。
用户的资金在持有质押合约时是安全的，并由SlowMist进行正式审计。
不会因节点故障或不可用而对主体造成任何损失和风险。
奖励直接分配到用户的钱包，消除额外的ETH交易费用。

CTSI储备采矿是作为引导Noether侧链的一种手段来实施的，并为用户提供了一个用于临时存储的高度优化的数据可用性oracle。这将成为Cartesi计划的可扩展性堆栈的一个非常重要的部分。

一旦完成，Cartesi质押的最后计划阶段将是正在计划的创新质押拍卖系统。该系统将为质押者带来许多好处，例如能够提前定义他们的机会成本和质押奖励。

Catesi仍在按照其最新的路线图前进。

以下是完整的质押系统计划时间表:

2020年12月:股权证明主网启动
2021年Q1:委托系统
2021年:Noether，Cartesi的优化数据可用性oracle
2022年:采用质押拍卖的创新宏观经济体制

Cartesi团队对完整的CTSI宏观经济有一个非常详细的描述，简短的版本如下:

Cartesi侧链节点运营商可以通过购买质押权质押CartesiToken。质押权使CTSI保持锁定，直到一个质押周期结束，在此之后，之后它向所有者支付锁定的本金以及CTSI的奖励。质押权通过定期的荷兰式拍卖获得，并给予所有者执行奖励采矿任务的权利，直至其到期。

Cartesi团队

Cartesi项目于2018年由四位联合创始人发起:Erick de Moura、Augusto Teixeira、Diego Nehab和Colin Steil。这四个人最初对区块链感兴趣是因为Augusto Teixeira与IOTA创始人Serguei Popov是朋友。Cartesi启动后，Popov就成了该项目最早的投资者和顾问之一。

Augusto最初提出的想法是为数据科学家创建一个无信任的人工智能市场。然而，项目开始后，团队意识到他们正在扩大范围，Cartesi发展成了一个基于linux的第二层解决方案，用于解决区块链dApp的可扩展性和计算问题。

Cartesi现在的CEO是Erick de Moura，一名在软件行业有20多年经验的连续创业家和技术领袖。在获得电气工程学士学位后，他在20年的时间里从事了各种软件设计和开发工作。

Cartesi最初的创意来自Augusto Teizeira，他现在仍然担任首席科学官。他还是巴西里约热内卢Matematica Pura e Aplicada学院（IMPA）的教授。Augusto 拥有苏黎世联邦理工学院的数学博士学位，职业生涯都在学术界度过。

Diego Nehab继续担任Cartesi的首席技术官，同时也是IMPA的研究员。他拥有普林斯顿大学的计算机图形学博士学位，在他的职业生涯早期，他曾在微软担任研究员。

Colin Steil是Cartesi的首席运营官。他毕业于阿尔伯塔大学，获得了国际商业和金融学位，并曾在风险投资公司担任多个职位，致力于帮助技术型初创企业。

CTSI Token

Cartesi区块链通过股权证明达成共识，并由节点运营商网络维护。在这种情况下，区块链的本地Token是使系统运作的一个关键因素。CTSI Token提供了以下所有功能:

质押：由于区块生成者将根据他们在经济中的质押比例进行选择，因此需要有一种方法来查询和锁定系统中每个人的余额。
选择区块生产者：矿工将根据他们的Token余额的比例被挑选出来提出区块，这样网络就由一个粉碎利益相关者的社区来运行。
削减：通过锁定并可能削减不诚实的行为者的Token来抑制不良行为。
交易费用：尽管侧链比底层主链便宜几个数量级，但用户或DApp开发者仍然需要为他们的交易支付费用，以便其他人处理、传输和临时存储他们的交易。这些费用将通过CTSI Token支付给节点运营者。
挑战计算：为了挑战区块链上发布的计算结果，CTSI Token也很重要。这将作为一种退出机制，保证DApp的正确执行并阻止不良行为。

CTSI Token的总供应量为10亿，目前流通供应量为2.15亿。该团队过去曾举办过几次私人销售，通过这些私人销售共筹集了80万美元。在2020年4月的一次ICO中，以每枚0.015美元的价格出售了1亿个CTSI Token，这为Cartesi团队额外筹集了150万美元。

CTSI Token在2020年4月24日ICO之后就上市并开始交易。它以比ICO价格高出200%以上的价格开盘，最初几天的交易价格在0.05美元以上。在几周内，它迅速跌至0.03美元以下，但随后反弹，并在2020年8月18日达到了0.1298美元的历史高点。自那以来，它从未跌破0.03美元，截至2021年2月，它的交易价格为0.06770美元。