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墨客:让DApp落地的公链

作者:蓝狐  时间:2018-03-29  分类:DAPP资讯新闻  

  

  (桌上的紫罗兰花篮,梵高)

  整个区块链世界,目前第一代由比特币代表。比特币一开始的目标是做成点对点电子支付系统,可以不经由第三方实现价值的转移,解决了双花的问题。但由于比特币的高延迟、高手续费,它在普通的支付场景下,很难成为支付手段。它更适合做大额非即时转账,更适合成为区块链时代的价值存储者。

  第二代区块链则由以太坊来代表,以太坊一开始的目标是智能合约和去中心化应用的平台。区块链的智能合约可以根据事先制定的规则来自动转移数字资产,以太坊通过提供带有内置的图灵完备语言的区块链,用它创建合约,用户只需简单代码就可以实现逻辑,创建各种系统。

  不过以太坊依然存在交易费用高、扩展性差、交易速度慢的问题。为了实现去中心化和安全,高性能依然很难实现,这里需要一个平衡。有没有更好的公链来解决这些问题?

  我们知道一些公链或基础操作系统也在解决这些问题,包括大家熟知的eos、小蚁等。蓝狐注意到了一家相对低调的公链墨客,也试图在公链上有所突破。

  墨客试图成为可扩展和有弹性的公链

  跟其它的公链相比,墨客在不少方面有自己的思考。它试图利用PoW和PoS、PBFT共识机制的优点,并通过智能合约层完成复杂任务及搭建子链。在这样的基础上,它要实现一个可扩展和有弹性的区块链的目标。

  目前的公链或多或少都有自己的优势和短板,当然所有的公链都不例外。只是有的优势更突出,代表了更多的市场需求,因此也获得了更大的发展空间。

  总体来说,目前的区块链系统最大的问题是性能、安全和去中心化之间不可能同时满足的矛盾。所有的公链都只能在这里进行一定的平衡,以获得进展。

  跟传统中心化系统相比,区块链系统吞吐量、响应时间都存在很大差距。要想达成分布式的共识,提高性能存在一定瓶颈。同时,随着用户交易的增长,交易费用也随之提高。这也不利于整体用户规模的扩张。

  此外,目前的区块链之间也是孤立的。不同的系统之间,无法进行跨链交互。有不同的共识协议、token模式,无法实现轻松的价值流通。不同的区块链,用户群体也不同,不同区块链系统的矿机和验证节点也无法共享。

  最后,区块链的无法修改和删除的链式特征,让它不容易进行升级。在社区分裂或者被黑客攻击后,会造成分叉,尤其是硬分叉对于社区有很大的伤害,也需要花费很大的精力和经济成本。

  墨客从不同区块链的共识机制PoW 和PoS及DPoS、PBFT的实践中分析其优缺点,在此基础上提出自己的解决方案。

  PoW的优势是可以部署在大型网络,有较高的安全性,是目前为止最大的共识协议,但问题是能源消耗高、高延迟、高费用,不利于用户扩张。PoS和DPoS优势是交易速度快,但它们目前没有还没有得到大规模的网络实践,有待于进一步探索和验证。

  墨客解决方案的核心在提出了一个分层的共识堆栈。它的意思是说,既然目前的共识协议无法解决问题,那么,就在目前的基础上提出一个新的解决方案。

  墨客的解决方案很有意思的地方在于它跟市场上目前大多数主流的解决方案有不同。目前的区块链为了降低交易费用、提高速度和扩展性,一般来说,采用侧链、子链或者分片技术等。

  而墨客的解决方案有它自己的特色,不仅在子链和分片上有自己的想法,在分层架构上也有自己的特点。那么,它到底有哪些方面值得关注?

  墨客的共识架构:分层设计和SCS

  从墨客的分层共识堆栈设计可以看出,墨客对现有的共识协议进行了全面的梳理。它不是单纯采用PoW共识机制,也不是单纯采用PoS或DPoS、PBFT共识机制。它采用了融合的方案。

  首先它的底层主要共识协议是PoW,关键交易和控制流程交易在PoW层处理。而在顶层采用PoS或PBFT协议以及分片技术。这样设计的好处是,既有PoW的安全性,也解决了交易速度等性能问题。

  墨客还提出一个智能合约服务器节点概念,英文为Smart Contract Server,简称SCS。智能合约服务器节点由PoW节点验证其身份。SCS节点则负责处理顶层的交易。

  SCS是目前为止蓝狐第一次听到的技术解决方案。它主要处理智能合约的调用,顶层通过调用智能合约进行交易,部分被选择的SCS节点处理特定交易。

  智能合约服务器节点通过初始化智能合约调用或刷新调用进行选择。调用的本质是把交易传递给PoW节点,并在底层达成共识。通过初始化和刷新调用设定选择合约的SCS的方式、节点的百分比等。每个智能合约服务器节点所对应的PoW节点使用EHDRand算法在SCS上调用初始化或刷新调用。

  当然,这个过程中,智能合约服务器节点可以自行决定是否处理这个智能合约。在选择处理智能合约的节点组合之后,节点之间形成一个可以相互通信的共识小组。共识小组处理智能合约的所有调用。初始化和刷新调用可以设定小组达成共识的方式。

  最终来说,智能合约服务器节点相当于形成了一个子链,执行预定协议或自定义协议的共识。合约的状态一开始保存在智能合约服务器节点上,这个时候,它还没有保存在完整的区块链系统中。

  最后为了达成完整的共识,合约状态会定时或按预定要求写入底层的PoW节点中。当刷新调用时,智能合约服务器节点收到来自底层PoW节点的存储请求,合约状态会被写入底层系统,生成相应的哈希。

  为了提高性能,执行智能合约通过分片技术实现。智能合约服务器节点可以处理不同部分的智能合约。

  采用分片技术,系统的吞吐量可以提高10-100倍。同时,分片的执行组通过流程控制TXc和数据存储TXs把分片状态写入底层PoW的区块链中。

  墨客的分片技术也是采用了分层的办法。底层用PoW方式保持一致的状态,而SCS节点与PoW节点相对应,SCS也由此获得了全局一致性的信息。SCS的每个分片有自己存储,也就是说可以是一个子链,可以有自定义的共识机制,如PBFT和PoS。作为子链,SCS可以有自己的区块生成时间,也有自己不同的共识机制,可以快速完成区块的生成。最后,SCS可以定期向PoW底层刷新结果,获得阶段性的全局一致性。

  总体来说,墨客的大部分交易发生在顶层,小部分流程控制在PoW层处理。它这样处理的目标在于避免PoW交易处理速度慢等问题,同时通过顶层的PoS或PBFT共识机制、分片技术,通过智能合约服务器节点处理智能合约,达到较高处理速度、吞吐量和较低费用的效果。

  墨客的子链:多场景区块链应用发展的基础

  子链往往用来解决区块链的性能和扩展性问题。墨客的子链也不例外。不过,墨客的子链也有自己的独特之处。

  墨客系统支持三种交易:支付交易、数据存储交易、智能合约流程控制交易。三种交易都在底层的PoW共识节点中处理。

  支付交易主要是指将数字token从一个地址转移到另外一个地址的交易。通过私钥签名交易,其他人无法知道私钥是什么,但可以验证私钥的真实性。数据存储交易不会验证跟余额相关的操作。流程控制交易包括初始化智能合约交易,用户指定合约代码和初始资金、进行分片配置等;另外也包括刷新调用交易,它允许PoW节点同意已执行的批量交易,并写入底层区块链。

  在墨客系统上,用户可以用智能合约来定义子区块链的属性,比如系统参与验证节点的百分比、共识机制、安全策略及状态存储等。

  通过控制流程TXc可以完成过子链的创建,有了子链,每个参与的智能合约服务器节点在执行中采用可插入的协议。选定的智能合约服务器节点验证子链上的交易请求。

  子链区块生成可以配置为按需生成,也可以按设定周期生成。如果设置按需生成,好处是只在需要时生成区块,可以节省资源。

  这也是墨客比较独特的地方,它让子链部署变得跟发送智能合约请求一样简单。与此同时,它因为有底层PoW的机制,有相应的PoW节点,保证了底层安全。

  另外,验证的智能合约服务器节点并不是固定的,子链通过刷新操作实现随机更换,实现更好的分布式。升级子链的方式也相对简单,重新部署到更新区块链属性的新集合智能合约服务器节点上即可。

  

  (墨客子链示例)

  总的来说,墨客通过让子链部署变得简单,让更多的区块链应用能够在这里生根。墨客的子链通过它的交易机制、分层机制,在底层状态保持统一的情况下,有更灵活的处理方式,可以满足更多区块链应用的部署和升级。

  由于墨客采用分片技术,支持大量的子链对于系统总体性能影响不大。底层的SCS节点支持PBFT或PoS等共识机制,可以处理智能合约,底层的PoW系统提供一个全局一致的主链,同时,随着SCS节点增加,可以形成IPFS分布式的文件系统。在这样的基础上,如果,墨客上面建立了很多子链应用,那么,这个生态会越来越强健,有机会形成自己的网络效应。

  如果它能做到这一点,有机会成为很多早期区块链应用的基础设施。

  墨客的token体系:更具分布式的奖励机制

   

  墨客有PoW底层共识机制和PoS或PBFT等顶层共识机制,这让它的激励体系扩大了范围。一方面PoW节点通过挖矿获得MOAC token 奖励;另外一方面,SCS节点也可以通过对子链和智能合约的运行提供资源支持获得奖励。

  SCS节点无须像PoW节点一样需要进行算力竞争获得挖矿权,但可以设置一个轻型PoW节点,该节点与SCS服务器节点相关联,其主要目标不是为了进行算力竞争获得PoW采矿权,而是通过为智能合约和子链运行提供支持获得奖励。

  智能合约所有者或子链的创建者都需要支付给SCS节点交易费用,由于SCS节点无需高算力,利于吸引更多人参与进来,形成更大分布式的系统。

  结语

  目前的区块链还处于早期,在区块链应用价值还没有充分挖掘出来之前,公链或操作系统是目前区块链世界最具有价值的资产之一。它是未来区块链世界的基础设施和土壤。

  区块链世界未来是否能够繁荣,很大程度上取决于这些基础设施是否完善,有什么样的基础设施,才能有什么样的生态,正如有什么样的土壤,才能产生什么样的树木和森林。

  比特币的土壤和它的基础设施,产出的是可以进行价值存储的数字货币应用,并由此有了几百上千万用户的支持;同时,比特币缓慢的速度和较高的费用,决定了在它上面无法结出支付应用之果;它没有智能合约,所以也无法产生以太坊的众筹效应。

  以太坊的基础设施和它的土壤,诞生了众筹的应用,它正在消解传统纳斯达克和纽交所的上市机制,它的智能合约基础设施,让它开出了火爆全球的众筹之花,也成就了第二代区块链的代表地位。

  但以太坊目前的性能局限让它无法成为DApp的生态基础设施。在以太坊的坑坑洼洼的泥路上,无法让众多好车跑起来。当然,不排除以太坊通过分片和plasma解决性能的问题,但这一天注定需要很长时间。

  那么,未来第三代的区块链在哪里?有哪个公链或操作系统能为众多的区块链应用提供更好的基础设施?可以平衡高性能、安全性和去中心化的解决方案?

  目前来说,都还在实践中,包括eos、墨客等基础设施或公链。对于墨客来说,它提出了自己解决方案,核心是它的共识堆栈的架构,底层共识通过PoW来解决,同时通过分层,通过智能合约服务器节点,在顶层处理智能合约,同时采用的性能表现更好的PoS、PBFT等共识机制以及分片技术。顶层的智能合约状态通过调用和流程控制方式统一到底层PoW系统中。这样既保证了数据的不可篡改、透明,也保证了较高性能、安全和去中心化等多重要求,这也是有自己特色的区块链系统解决方案。

  总之,墨客的分层架构融合了PoW安全性优点和PoS、PBFT的快速共识优点,它的智能合约层可以搭建各种场景的子链,PoW节点和相应的SCS节点构建了灵活和可扩展的框架,可以服务于多种区块链应用。

  当然,未来表现如何,还需要更多的实践落地进行下一步探索。如果墨客的区块链系统能够实现它的可扩展性、有弹性、且保证安全和高性能,那么,未来很多原来无法实现的区块链应用就有机会跑起来,也就是说,它不再只是一条坑坑洼洼的泥路,而有机会成为一条敞亮的大马路,当然,未来还会有宽阔的快速路、高速路。

  未来的区块链行业突破,不在于区块链应用的突破,而在于这些基础设施的突破,未来会更加精彩,期待墨客能够做出自己的特色。

  风险警示:蓝狐所有文章都不构成投资推荐,投资有风险,建议对项目进行深入考察,慎重做好自己的投资决策。

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