杭州2021年9月29日 /美通社/ -- 區(qū)塊鏈作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的可信基礎(chǔ)設(shè)施，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可信、資產(chǎn)可信、合作可信發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)被寫(xiě)入“十四五”規(guī)劃，國(guó)家明確了以聯(lián)盟鏈為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)塊鏈服務(wù)平臺(tái)的目標(biāo)。更多場(chǎng)景的深度探索和應(yīng)用，對(duì)區(qū)塊鏈這項(xiàng)新興技術(shù)提出了更高維度的要求與挑戰(zhàn)。

對(duì)于聯(lián)盟鏈的需求以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)趣鏈科技將它們分為以下幾類(lèi)：

• 三大一?。航M網(wǎng)數(shù)量大，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，合約規(guī)模大，交易延遲小。此類(lèi)需求都是由于區(qū)塊鏈作為可信基礎(chǔ)設(shè)施衍生出來(lái)的，隨著“新基建”的不斷深入探索，用于承載可信數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈平臺(tái)的業(yè)務(wù)模式也會(huì)更加復(fù)雜，導(dǎo)致智能合約邏輯多且復(fù)雜，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增加。更為重要的一點(diǎn)是，聯(lián)盟鏈?zhǔn)且粋€(gè)多方協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)，參與的機(jī)構(gòu)和企業(yè)會(huì)越來(lái)越多，由此造成區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)部署將會(huì)更加復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)延遲以及丟包率也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，從而導(dǎo)致區(qū)塊鏈性能大幅度降低。因此，“組網(wǎng)數(shù)量大，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大，合約規(guī)模大，交易延遲小”是對(duì)下一代聯(lián)盟鏈最基礎(chǔ)的要求之一。
• 一高一低：易用性高，接入成本低。對(duì)于區(qū)塊鏈而言，現(xiàn)在最大的問(wèn)題就是，接入成本過(guò)高，且易用性不強(qiáng)。目前大量的非區(qū)塊鏈應(yīng)用程序均采用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，以及傳統(tǒng)基于JDBC相關(guān)的JavaWeb相關(guān)技術(shù)，并且現(xiàn)在大量的軟件開(kāi)發(fā)工程師也已經(jīng)擁有這樣的技術(shù)?！，F(xiàn)有的利用Solidity，Go，Rust等進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯編碼的相關(guān)區(qū)塊鏈虛擬機(jī)在編碼邏輯，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式上都不是特別貼近現(xiàn)有的軟件開(kāi)發(fā)思維。這也是導(dǎo)致現(xiàn)有“區(qū)塊鏈+”難以開(kāi)展的原因之一。
• 高強(qiáng)保護(hù)：安全性高，強(qiáng)隱私保護(hù)。區(qū)塊鏈作為一個(gè)多中心化的分布式系統(tǒng)，在普遍情況下，都存在多家機(jī)構(gòu)同時(shí)參與整個(gè)應(yīng)用生態(tài)構(gòu)建的情況，對(duì)于數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)也有十分高的要求。隱私安全以細(xì)粒度級(jí)別為標(biāo)準(zhǔn)劃分為鏈級(jí)別，合約級(jí)別，交易級(jí)別，且需要分別從網(wǎng)絡(luò)、執(zhí)行、存儲(chǔ)等幾個(gè)維度去考慮區(qū)塊鏈系統(tǒng)的隱私保護(hù)能力。
• 軟硬結(jié)合：硬件數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，軟件可信數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)真實(shí)的第一公里問(wèn)題，是困擾區(qū)塊鏈的最大問(wèn)題之一。對(duì)于區(qū)塊鏈作為“可信基礎(chǔ)設(shè)施”的定位，不少人會(huì)質(zhì)疑上鏈數(shù)據(jù)真實(shí)性的問(wèn)題。因此，對(duì)于區(qū)塊鏈而言，結(jié)合IoT等硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集與校驗(yàn)也是未來(lái)必不可少的一環(huán)。另外，對(duì)于區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)本身而言，充分發(fā)揮區(qū)塊鏈軟件的靈活性、硬件的極速計(jì)算以及軟硬件的高安全特性是至關(guān)重要的，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈專(zhuān)用硬件與軟硬協(xié)同體系時(shí)，也能讓區(qū)塊鏈本身的性能與安全性提升到一個(gè)更高的層次。

因此，區(qū)塊鏈作為未來(lái)的可信基礎(chǔ)設(shè)施與下一代價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的基石，需要面臨更大的挑戰(zhàn)，趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)也需要做更多的技術(shù)升級(jí)與迭代來(lái)滿(mǎn)足未來(lái)“新基建”提出的重大需求。

一、全新的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：多層級(jí)異構(gòu)區(qū)塊鏈并行網(wǎng)絡(luò)模型

區(qū)塊鏈作為一個(gè)龐大的可信數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，需要支持大規(guī)模組網(wǎng)模型。趣鏈科技認(rèn)為，整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)需要同時(shí)支持“橫向”與“縱向”的擴(kuò)展。

在此網(wǎng)絡(luò)模型與架構(gòu)下，能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)異構(gòu)（同構(gòu)）子鏈的擴(kuò)展與管理，實(shí)現(xiàn)多鏈之間的互聯(lián)互通，更加合適去做業(yè)務(wù)的拓展以及隔離，更加符合“基礎(chǔ)設(shè)施”的相關(guān)需求。另外，針對(duì)每條平臺(tái)節(jié)點(diǎn)，可以做到按照節(jié)點(diǎn)種類(lèi)進(jìn)行劃分，實(shí)現(xiàn)多類(lèi)型區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的分層組網(wǎng)模型，形成一個(gè)大規(guī)模可治理的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。因此從這兩個(gè)維度來(lái)看，趣鏈科技能夠?qū)崿F(xiàn)“橫向與縱向”的擴(kuò)展方式，形成一個(gè)新的多鏈異構(gòu)并行的架構(gòu)。

這樣做的最大的好處是，在“新基建”的擴(kuò)展方案中，可以靈活的實(shí)現(xiàn)“新鏈”的接入與管理，并且不同業(yè)務(wù)鏈之間完全有可能實(shí)現(xiàn)鏈與鏈之間的可信互通，實(shí)現(xiàn)多鏈模型下的監(jiān)管與治理；同時(shí)，針對(duì)業(yè)務(wù)擴(kuò)展過(guò)程中的“新伙伴”加入，也能夠依據(jù)節(jié)點(diǎn)類(lèi)型提供相應(yīng)的準(zhǔn)入模型，實(shí)現(xiàn)更細(xì)粒度的權(quán)限管理與控制，有利于做業(yè)務(wù)的大規(guī)模擴(kuò)展。

所以，趣鏈科技認(rèn)為未來(lái)發(fā)展過(guò)程中一定是多元化的技術(shù)并存，區(qū)塊鏈要發(fā)揮價(jià)值，也必須實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景的互動(dòng)，更重要的是需要有更多的合作伙伴加入才能夠?qū)崿F(xiàn)“價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)建。區(qū)塊鏈也不會(huì)只是單單的一條鏈，而是一個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的載體，能夠具備更強(qiáng)的可擴(kuò)展性與兼容性。

二、專(zhuān)用的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)引擎：新一代高效混合存儲(chǔ)模型

與公鏈不同的是，聯(lián)盟鏈的業(yè)務(wù)開(kāi)展速度、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量、業(yè)務(wù)復(fù)雜程度相對(duì)更加復(fù)雜。比如之前趣鏈科技做的公積金的相關(guān)業(yè)務(wù)，目前的累積數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到了200億條，這個(gè)其實(shí)對(duì)于區(qū)塊鏈本身的壓力也是相當(dāng)之大，傳統(tǒng)單一化的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)模型，利用通用的單機(jī)RocksDB、LevelDB之類(lèi)的也無(wú)法滿(mǎn)足這一數(shù)據(jù)庫(kù)模型，但如果直接采用像TiKV、Aerospike等分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，雖然能解決數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)的問(wèn)題，但是在讀寫(xiě)十分頻繁的情況下會(huì)擴(kuò)大交易延遲，由此也會(huì)大大的降低區(qū)塊鏈的執(zhí)行性能。

經(jīng)過(guò)分析，趣鏈科技認(rèn)為區(qū)塊鏈本身存在較為獨(dú)特的存儲(chǔ)模型，可以為其設(shè)計(jì)更為專(zhuān)用的存儲(chǔ)架構(gòu)來(lái)適應(yīng)存儲(chǔ)需求。所以，從2019年開(kāi)始，趣鏈科技就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)的存儲(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行了迭代升級(jí)。

迭代升級(jí)的基本思路還是參照傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化思路“分庫(kù)分表”的模型進(jìn)行展開(kāi)，按照本身的數(shù)據(jù)特征進(jìn)行分庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)，但更為重要的是，在分庫(kù)存儲(chǔ)之后也需要針對(duì)其數(shù)據(jù)特征進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，從數(shù)據(jù)庫(kù)層面就應(yīng)該能夠適配其本身的存儲(chǔ)模式，打造區(qū)塊鏈專(zhuān)用的存儲(chǔ)引擎。

趣鏈科技在趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)的混合存儲(chǔ)模型中，單獨(dú)設(shè)計(jì)了幾個(gè)重要的組件與引擎：

• 基于文件的連續(xù)型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎Filelog。適用于區(qū)塊、交易回執(zhí)、交易Journal等連續(xù)型數(shù)據(jù)存取的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、回滾、歸檔等服務(wù)。
• 狀態(tài)數(shù)據(jù)的多級(jí)緩存。面向于讀寫(xiě)均衡且隨機(jī)性很強(qiáng)的區(qū)塊鏈狀態(tài)數(shù)據(jù)的多級(jí)緩存，集讀寫(xiě)緩存于一體，能夠幫助區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)異步的批量的狀態(tài)數(shù)據(jù)寫(xiě)入，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)快速接入。
• 狀態(tài)數(shù)據(jù)專(zhuān)用存儲(chǔ)引擎VIDB。針對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)較為均衡的情況，設(shè)計(jì)了基于對(duì)存儲(chǔ)優(yōu)化好的新型默克爾樹(shù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)模型，進(jìn)行“存儲(chǔ)和計(jì)算的融合”，減少讀寫(xiě)放大，能夠?qū)崿F(xiàn)更為平衡的狀態(tài)數(shù)據(jù)存取，同時(shí)更容易實(shí)現(xiàn)分布式擴(kuò)展。

三、一鍵鏈改功能：易用的區(qū)塊鏈執(zhí)行引擎

眾所周知，區(qū)塊鏈作為一個(gè)基礎(chǔ)軟件，跟業(yè)務(wù)最耦合就是智能合約，而讓使用者能夠直觀(guān)感受到區(qū)塊鏈?zhǔn)欠褚子玫囊彩侵悄芎霞s部分，所以，作為智能合約的載體虛擬機(jī)就顯得尤為重要。

趣鏈科技始終認(rèn)為，一個(gè)好的虛擬機(jī)不僅僅是擁有很好的性能、可擴(kuò)展，更為重要的是它的易用性，它需要對(duì)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)者和使用者更加友好。經(jīng)過(guò)總結(jié)分析，所謂的易用性主要有幾個(gè)方面：

1.編程語(yǔ)言的通用性，對(duì)于開(kāi)發(fā)而言，不需要額外的學(xué)習(xí)一種新的語(yǔ)言，并且這種語(yǔ)言要有很好的生態(tài)；2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的多樣性，能夠按照業(yè)務(wù)邏輯提供更為多樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其更貼近業(yè)務(wù)；3.對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)框架對(duì)接的便利性，希望能夠?qū)崿F(xiàn)快速的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對(duì)接，降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成本。

因此，在趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)的之前版本中，很早就已經(jīng)推出過(guò)趣鏈科技自研的基于Go實(shí)現(xiàn)的Java虛擬機(jī)，性能較EVM也得到了較大的提升，另外利用Java語(yǔ)言本身的開(kāi)發(fā)生態(tài)，為開(kāi)發(fā)者提供便利，對(duì)于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方案，也提供了Map，List以及Table等多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)。

基于此，近期趣鏈科技也將對(duì)虛擬機(jī)做進(jìn)一步升級(jí)，主要會(huì)聚焦在對(duì)于已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對(duì)接成本降低方面?；谝延蠯/V的狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模型，借鑒Google的《F1：A Distributed SQL Database That Scales》的思路，在區(qū)塊鏈上實(shí)現(xiàn)高效的SQL解析和執(zhí)行，趣鏈會(huì)在區(qū)塊鏈上實(shí)現(xiàn)SQL的編譯處理以及將SQL轉(zhuǎn)化到鍵值對(duì)存儲(chǔ)引擎的技術(shù)組件，在保證原有的Merkle Tree計(jì)算情況下，提供了對(duì)業(yè)務(wù)更加易用的調(diào)用模式。但是需要注意的是，并不是所有的需求都適合于區(qū)塊鏈，例如基于非索引的查詢(xún)?cè)谀壳暗膮^(qū)塊鏈系統(tǒng)中就顯得很不合理，這也需要存儲(chǔ)引擎的配合。

更進(jìn)一步，對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)而言，單單的支持SQL執(zhí)行以及表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要能夠支持更便捷的業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接，例如如何在傳統(tǒng)的SSH、SSM等 JavaWeb框架中快速對(duì)接區(qū)塊鏈，一般在Mybatis或者Hibernate中實(shí)現(xiàn)對(duì)于SQL語(yǔ)言的封裝和執(zhí)行，然后再通過(guò)JDBC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)和調(diào)用，而趣鏈科技也需要實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的區(qū)塊鏈JDBC接口幫助開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)存取，實(shí)現(xiàn)更加友好的業(yè)務(wù)調(diào)用模式。

因此，趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的“一鍵鏈改”，大幅度降低區(qū)塊鏈的開(kāi)發(fā)的門(mén)檻和使用成本。

四、天然的隱私保護(hù)與并行計(jì)算模型

近年來(lái)，隱私保護(hù)也是區(qū)塊鏈領(lǐng)域最熱的話(huà)題之一，不少的區(qū)塊鏈平臺(tái)也推出了自己獨(dú)有的隱私方案，不論是基于密碼學(xué)算法的，還是基于TEE的，各類(lèi)的方案都是比較完善的。在趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)的舊版本里，趣鏈科技也推出過(guò)不同類(lèi)型的隱私保護(hù)方案，基于TEE的，基于分區(qū)共識(shí)的等等，但此類(lèi)方案，在使用層面還是開(kāi)發(fā)層面還是有比較大的限制。趣鏈科技認(rèn)為，造成這種情況的根本原因是，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈的共識(shí)-執(zhí)行-存儲(chǔ)的計(jì)算架構(gòu)，不適合去做隱私保護(hù)，所有的共識(shí)節(jié)點(diǎn)都需要冗余的計(jì)算存儲(chǔ)，也是造成隱私保護(hù)難的原因之一。

所以，只有做到執(zhí)行、驗(yàn)證、存儲(chǔ)分離，才可能做到更好的隱私保護(hù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“可用可驗(yàn)不可見(jiàn)”，而在做到了執(zhí)行驗(yàn)證存儲(chǔ)分離之后，也更容易做到區(qū)塊鏈的并行計(jì)算。如下圖所示，平臺(tái)在未來(lái)會(huì)實(shí)現(xiàn)，區(qū)塊鏈的計(jì)算與驗(yàn)證分離，充分發(fā)揮基于TEE或ZKP的可驗(yàn)證計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)鏈下計(jì)算，鏈上驗(yàn)證，在架構(gòu)層面做到鏈上鏈下的高效協(xié)同。

同時(shí)，更為重要的是，借助趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)的分片架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)鏈上驗(yàn)證的并行處理，實(shí)現(xiàn)共識(shí)節(jié)點(diǎn)的橫向擴(kuò)展，更適合未來(lái)區(qū)塊鏈的對(duì)于高性能的要求。趣鏈科技認(rèn)為，在此種計(jì)算模型下，區(qū)塊鏈能夠同時(shí)兼顧可擴(kuò)展性、隱私性與高性能。新一代趣鏈區(qū)塊鏈平臺(tái)也將能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)情況下性能的進(jìn)一步提升。

五、全鏈路的軟硬一體化方案

軟硬一體化方向，是趣鏈科技從Hyperchain面世以來(lái)始終貫徹的理念，趣鏈科技認(rèn)為應(yīng)當(dāng)充分的發(fā)揮硬件的高安全與極速計(jì)算的能力，結(jié)合區(qū)塊鏈軟件本身的特性打造區(qū)塊鏈的專(zhuān)用硬件，實(shí)現(xiàn)安全性、隱私性、性能的進(jìn)一步突破。主要的方向趣鏈科技認(rèn)為有三個(gè)：

• 區(qū)塊鏈專(zhuān)用芯片/模組：區(qū)塊鏈小型化、芯片化，形成分布式存儲(chǔ)與計(jì)算的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，加速網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)能力、共識(shí)計(jì)算能力、高效存儲(chǔ)能力，整個(gè)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的采集、分發(fā)、計(jì)算、存儲(chǔ)形成了完整的安全生態(tài)閉環(huán)；
• 一體機(jī)設(shè)備：符合政務(wù)領(lǐng)域?qū)Π踩杂袊?yán)格要求的場(chǎng)景下軟硬一體機(jī)設(shè)備，集成區(qū)塊鏈密碼卡、網(wǎng)絡(luò)共識(shí)加速器、可信執(zhí)行環(huán)境等硬件設(shè)備與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軟硬件一體化的安全自主可控；
• 區(qū)塊鏈加速設(shè)備：提供區(qū)塊鏈專(zhuān)用硬件加速整體解決方案，充分挖掘SSD、FPGA、網(wǎng)卡等硬件潛力，提升計(jì)算效率實(shí)現(xiàn)并行多核高效運(yùn)算，突破區(qū)塊鏈性能瓶頸；

去年，趣鏈科技發(fā)布了與中科曙光合作的區(qū)塊鏈一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)專(zhuān)用設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，助力驗(yàn)簽、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等多個(gè)維度的加速。此外，依賴(lài)于硬件本身的可信執(zhí)行服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)粒度的隱私保護(hù)策略，保證數(shù)據(jù)在執(zhí)行、存儲(chǔ)、傳輸過(guò)程中的全方位加密。

最后，趣鏈科技認(rèn)為區(qū)塊鏈軟硬一體化不應(yīng)只局限于在服務(wù)器端，更需要考慮的是全鏈路數(shù)據(jù)可信，這也是趣鏈科技一直在做的事情。未來(lái)，趣鏈科技將會(huì)秉持更加開(kāi)放的生態(tài)觀(guān)，持續(xù)開(kāi)放趣鏈區(qū)塊鏈全功能試用版本供更多開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)區(qū)塊鏈應(yīng)用，構(gòu)建出一個(gè)更具活力的區(qū)塊鏈生態(tài)。