一文讀懂 Livepeer ：去中心化、高度可擴展的實時流媒體傳輸協議

來源：CryptoYC Tech

作者：Uzer

Livepeer是一個建立在以太坊區塊鏈上的去中心化視頻轉碼網絡，旨在提供一個去中心化、高度可擴展的實時流媒體傳輸協議，從而大幅降低視頻流應用的成本。

Livepeer成立於2017年，希望打造視頻領域的基礎設施。LPT是Livepeer生態的原生通證，主要用於激勵生態用戶，為生態賦能。據幣小寶行情顯示，目前LPT暫未上線頭部交易所，可在Gate、Uniswap、MXC、Hoo交易所進行交易。 Livepeer本身並不是視頻平台，而是一個技術協議，主要是應用程序開發者的解決方案，當用戶在播放視頻之前對視頻進行轉碼的協議。 簡單來說，livepeer是一個直播轉碼平台（如下圖所示），他們不提供直播或者視頻，但是通過礦工的GPU和帶寬來進行視頻轉碼工作，從而降低轉碼成本。

Fig. 1: Livepeer工作流程

圖片來源：https://github.com/livepeer/wiki/blob/master/WHITEPAPER.md

為何需要Livepeer

其實究其根本，這個問題是為何轉碼需要區塊鏈技術。這是因為對於企業來說，視頻流應用成本巨大，其中一個原因就是轉碼成本的問題。以阿里雲為例，一個高清的視頻直播平均每小時轉碼成本高達40元。

對於企業來說，僅此一項，每年要花掉數億人民幣的費用。因此，如果能在從技術底層對於視頻進行變革，必將大幅降低使用成本。

Livepeer就是為了解決以上問題而設計的。通過專有的"轉碼器"，用戶可以輕鬆的將自己的計算資源貢獻給網絡，從而獲得LPT代幣獎勵。比特幣礦工通過算力進行挖礦，Livepeer的用戶通過GPU、帶寬的資源進行挖礦，這群人也被稱為視頻礦工。

對於開發者來說，使用Livepeer的轉碼網絡必須支付一定費用，這和我們使用阿里雲付費類似，但這個費用需要以LPT代幣支付，而且會獎勵給視頻礦工。

Livepeer實現了什麼

現有的去中心化開發堆棧（web3）包含了直播視頻平台所需的一些層的解決方案，如文件傳輸和支付，但目前還沒有針對直播視頻的捕獲和接口、轉碼和處理以及服務層的解決方案。

為此，Livepeer推出了Livepeer媒體伺服器 (LPMS) ------一種媒體伺服器的開源實現，它提供了DApp開發人員和現有廣播公司在其應用程序中構建直播功能所需的所有直播視頻特定功能。

作為一個獨立的應用程序，任何開發人員都可以在LPMS之上構建一個實時應用程序，但它仍然是集中的，需要通過傳統方式進行擴展。

然而，當Livepeer網絡上的每個節點都運行LPMS時，協議的經濟激勵確保這些節點將貢獻其處理能力和帶寬來轉碼和分發實時視頻，這是一種自擴展、即用即付的服務網絡可供開發人員使用，他們可以簡單地將他們的直播流發送到網絡中，並抽象出縮放、支付和媒體托管的實現細節。

Livepeer協議

Livepeer協議定義了直播生態系統中的各個參與者如何以安全且經濟合理的方式參與。該協議需要解決的兩個主要領域是以高性能和可擴展的方式從源頭向大量消費者實際分發實時視頻，以及鼓勵以安全和博弈論參與網絡的經濟激勵方式。從高層次來說，該協議旨在：

• 允許任何節點向網絡發送實時視頻，並可選擇付費將其轉碼為各種格式和比特率。

• 允許任何節點從網絡請求視頻。

• 允許參與者貢獻他們的處理能力和帶寬來為視頻轉碼和分發服務，並獲得相應的補償。

在分散的網絡中，參與者根據他們貢獻的工作量獲得獎勵，需要解決的兩大挑戰 是確保安全性：

• 能否驗證節點所做的工作是否正確完成？

• 節點是否因為為網絡貢獻了價值的真實工作而獲得獎勵，而不是為了不公平地獲得代幣分配而做出的虛假工作？

Livepeer協議旨在解決工作驗證和防止虛假工作的問題，同時還提供網絡自動可擴展性的解決方案，並隨著時間的推移在協議演變中進行治理。

Fig. 2: Livepeer具體協議

圖片來源：https://github.com/livepeer/wiki/blob/master/WHITEPAPER.md

核心單元

Livepeer中媒體的核心單元是我們稱之為segment(塊)。Livepeer網絡中的每個塊都是唯一的，並且包含加密證據以驗證廣播公司是否打算將此特定數據用於此特定塊。每個流由許多連續的塊組成，每個塊包含一個序列號，用於標識它們的正確順序。一個塊包含以下字段：流ID，序列號，數據有效載荷，數據hash，廣播公司簽名。

協議角色

Livepeer節點是運行Livepeer軟件的任何計算機。節點又劃分為不同角色：

• 廣播公司（Broadcaster）：Livepeer節點發布原始流

• 轉碼器（Transcoder）：Livepeer節點執行將流轉碼為另一種編解碼器、比特率或打包格式的工作。

• 中繼節點（Relay Node）：Livepeer節點參與直播視頻的分發和協議消息的傳遞，但不一定進行任何轉碼。

• 消費者（Consumer）：Livepeer節點請求流，可能會查看它或通過網關將其提供給他們的應用程序或DApp的用戶。

• Swarm：內容尋址存儲平台。通過SWEAR協議，可以保證在驗證過程中數據暫時可用。

• Livepeer智能合約：在以太坊網絡上運行的智能合約。

• Truebit：保證鏈上計算正確性的黑盒驗證協議（代價高昂）。

共識

Livepeer有一個兩層共識系統。 LPT分類賬和交易由底層區塊鏈保護，例如以太坊。LPT代幣的任何轉移或系統中的任何交易都可以被視為已被確認具有與底層工作證明或權益證明區塊鏈相同的安全性。然而，第二層決定了新生成的LPT的分佈。

這由Livepeer智能合約管理，並由各種參與者參與協議。雖然沒有必要達成共識，但就先前區塊的接受和驗證而言，該協議定義了參與規則以及參與者因未能履行其職責而受到懲罰（削減）的條件。

受Bitshares、Steem、Tendermint和Casper等系統啟發，管理新生成令牌的第二級共識基於委託權益證明 (DPOS)。驗證器在網絡中的作用由轉碼器扮演。

任何用戶都可以將他們的股份委託給轉碼器，轉碼器需要在網絡中執行轉碼工作，參與工作驗證協議，並在特定時間間隔調用鏈上的函數來驗證這項工作。該協議將分配費用和新生成的代幣，並將削減不良行為者的股份。驗證結果將在驗證後通過Truebit記錄在鏈上，因此廣播商和轉碼器之間沒有爭議的餘地。

工作驗證

為了向聲稱已執行轉碼作業的轉碼器分配費用，協議必須能夠以高概率確定該作業實際上已正確執行。為此，Livepeer擴展了對Truebit協議的研究和利用。

Truebit的工作原理是讓一名參與者（求解者）執行實際工作，在這種情況下進行轉碼，然後讓其他參與者（驗證者）驗證工作以檢測錯誤、錯誤或作弊。任務被分解為非常小的步驟，驗證者檢查求解器的工作，以找到與他們預期不同的第一步。

然後，只需要通過智能合約（法官）在鏈上執行這一非常小的步驟，誰可以判斷哪一方正確地完成了工作。經濟激勵，包括強制錯誤激勵驗證者檢查，確保作弊或錯誤挑戰無利可圖，但發揮檢查工作的作用是有利可圖的。

該協議的缺點 是 ，為了 驗證所有工作，它的成本是原始工作成本的5到50倍。Livepeer使用Truebit作為黑匣子來驗證段，但它通過僅隨機驗證一小部分段並在驗證失敗的情況下使用斜線來避免必須支付非常高的驗證稅。

代幣

LivepeerToken（LPT）是Livepeer網絡的協議代幣。持幣者可以將代幣綁定到代碼轉換器以代表您執行工作，並且每天賺取新的代幣和收益。Livepeer的價值所在：工程在開發過程中，開發者可以添加直播的和隨選的視頻。

內容創造者可以看的直播內容多元豐富，包括視頻、遊戲、編碼、娛樂以及教育性的課程；Livepeer的節點都可以創造直播內容，又通過轉碼視頻格式可以賺得LPT；直播者可以進行質管，同時控制基礎結構的費用。

LivepeerToken（LPT）是Livepeer網絡的協議Token。但它不是交換Token的媒介。直播發布者使用以太幣（ETH）在網絡上播放視頻。貢獻處理和帶寬的節點從直播發布者的收費形式獲得ETH。LPT是一個標記Token，參與者想要在網絡上執行工作，以協調工作如何分佈在網絡上，並提供工作將得到誠實和正確地完成的安全性。

LPT有以下目的：它作為一個結合機制，在一個委派證明的股份系統，其中的股權委託給轉碼者（或驗證者）參與協議轉碼視頻和驗證工作。Token和由於協議違反而發生的潛在削減是必要的，以確保網絡免受攻擊。

它通過與賭注和委託Token的數量成比例地通過網絡進行工作，本質上是一種協調機制。它是一個特定的賬戶單位，它形成了一個部門貨幣概念的基礎，適用於未來將要引入的附加功能。諸如DVR、封閉字幕、廣告插入/貨幣化和分析等服務都可以插入到Livepeer生態系統中，並且潛在地利用STPLPT提供的安全性。

挖礦

參與LPT挖礦也十分簡單，僅需一台電腦，運行一個節點，便可以挖礦。節點主要使用GPU對視頻進行轉碼，從而獲得代幣激勵。用戶開始挖礦後，Livepeer網絡會將任務分配到用戶的GPU，轉碼完成後，獲得代幣獎勵。

與比特幣、以太坊挖礦不同，Livepeer挖礦對硬件設備要求比較低，為防止對顯卡的損傷，用戶可以將哈希率降到極低水平。挖礦與需要7*24小時鏈連接到網絡，對網絡連接要求比較高。

與挖礦相比，更為快捷的方式是質押挖礦。代幣持有者可以將LPT質押給Livepeer網絡，變成orchestrators，獲取收益。

小結

本文綜合了Livepeer白皮書以及外界對其的評價，對於Livepeer給出了一個較高層面的介紹。其中Livepeer的安全性 方面 以及實用性來說，筆者存在一定疑慮。安全性而言，轉碼器僅給出一個merkler root作為工作驗證是否容易被攻擊，以及是否足夠。

實用性 而言，工作驗證的Truebit協議是否讓Livepeer整體效率變慢，導致其擴容時TPS不夠？這些僅為筆者一些淺薄疑慮，除此之外，Livepeer不失為視頻轉碼降低成本的良好思路和選項。