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区块链底层技术峰会Caesar Chad:如何构建高速区块链底层协议?

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Mr.Caesar Chad

2018年11月11日,区块链底层技术学术交流会在中国上海举行,前谷歌工程师、硅谷IBM分布式账本工程师、以太坊代码贡献者Caesar Chad先生,就如何构建高性能区块链,展开深度演讲。

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贝克链多元化技术团队

首先给我们介绍了贝克的多元化技术团队,团队成员分别来自谷歌、IBM、唯品会、华为、京东、GoldmanSachs、以及支付宝等,多元文化架构,来自不同国家的IT工程师,在北京、上海、洛杉矶等五大城市。

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分布式账本技术

今天要讲的就是区块链,那么区块链是什么呢?

它就是Distributed Ledger Technology分布式账本技术,那么分布式账本技术怎么来的呢?首先要感谢Diffie教授1976年发布的密码学新方向论文结构论,1980 David Chaum – Ecash和CypherPunk,都是基于Diffie的密码学所产生的,直到1997 Adam Back的HashCash(比特币经常听到的工作量证明的前身),2008中本聪发现的比特币和2015 Vitalik Buterin的以太坊,由此可得出Diffie奠定了区块链中所有的一切,如果说中本聪是区块链之父,那Diffie就是是中本聪的祖师爷了。

区块链的作用是什么?

首先区块链解决了在互联网环境下,在分布式环境下,完全没有信任中心的环境下信任的问题,在分布式网络当中,其实很难找到一个信任对象,因为所有的网络你不知道背后站的是什么样的人,什么样的机构,什么样的机器。那这时候,区块链运用他的技术就解决了信任的问题,传统的就必须有一个信任中心,例如银行,我们要转账,我们就要相信银行能老老实实的在他们的账目上记载上我们的的转账数据,然后他这样可以解决双方的问题。但你所有的信息和私密活动都被他们所控制,被监控,这样就给很多人的隐私带来很大的挑战,所以区块链技术,通过它独有的共识算法,来解决信任问题。

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区块链三步曲

区块链的三步发展,第一步支付,第二步应用,第三步就是建设一个应用平台。

Bitcoin是第一代的区块链,它非常简单,就是将所有区块链接起来,然后每个区块的哈希值中存储的是你的转账信息,它使用POW算法,实现了一个功能,就是价值传输。

以太坊是第二代,他是在价值传输基础上添加了有向编程能力,这时以太坊他们提出了虚拟和世界计算机这种概念,他们的构想是在全球制造一个虚拟的全球计算机算力平台,可惜他们使用的是POW和POS,有先天性缺陷,一个是速度特别慢,一个是强大的中心化,给很多人造成了作弊的风险。

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贝克链区块链

那么下一代区块链技术是什么样的呢?

首先,我们认为一个交易要在非常短的时间内被确认;第二,几乎没有成本或非常少的成本,那么在这个公有的网络上实现这个传输价格,传输信息,运行程序等功能;下一个一定要大体量,很多用户在使用,大量的用户能同事使用和交互,“兼则融汇天下”最后下一代区块链技术一定要兼容很多的语言,现在的比特币和以太坊都有自己的语言,但也限制了他们的使用范围,根据这些情况,我们有了自己的方向,那我们该怎么做呢?

首先,贝克链将是一个高速公链;第二,它可以运行很多很多分布式应用;现在在手机上,在网络上,你能想到的打车,微信,将来都可以运用在我们的区块链上,与以往不同的是,速度更快,没有中心环节,之后有了系统的多语音兼容,我们只需要学会一门语言就可以了。

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解决方案

那么我们这些想法怎么来的呢?

有句话叫“读历史,而知未来”,我们研究了英特网的发展历史,在英特网的发展中我们发现了三个泡沫时期,第一个泡沫时期是,静态网络传输信息;第二个泡沫时期是,动态网络加入了一点点的编程语言;第三个泡沫时期,是出现了互联网的多种应用平台。很多人都说区块链现在走的是互联网的老路,那么我们映射一下,就能看到区块链下一步会发展成什么样?

1.0时代是比特币、莱特币、传统币的时代

2.0时代是以太坊在价值传输系统上加上了编程语言,在区块链网络上应用程序

3.0就是贝克链要做的,我们要打造一个下一代高速的的区块链网络应用平台和预算平台,你现在的手机入口,比如Apple、安卓,这些系统将会变成我们贝克链区块链的映射,也就是说我们现在做的就是未来区块链世界的底层基础架构,我们上面会有很多应用运行。

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Bit-R量化信誉演示图

我们主要做什么?

首先,在全球来说,现在影响区块链在数量,速度和性能,有3个瓶颈,我们逐一攻破,通过社交图谱和使用DAG,有了设计了新的算法有了我们的POR共识算法,第二步 我们利用五大架构极大提升数据处理,第三步,创新制作了一个金字塔式的状态流程,可以快速的传播状态发生的变化。通过这三种方法,可以实现了我们现在12万的TPS。

这里我要说我们的POR算法,POW实际上是一个电子计算,买来计算机或矿机,用电力和时间去算一个巨大的计算,这就消耗了宝贵的时间和电力及证明数据的正确性;而POS算法,是用的权益来证明正确性,这两种共识机制都有巨大的缺陷,首先,POW耗费了巨大的电能,而POS呢,少数集中的权益使用者,造成中心化的出现。有什么比电、时间和权益更宝贵的呢?

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拜占庭容错

所谓“人不信不利”,信用是可以更好的衡量一个节点的可信度,具体怎么衡量呢?不同于POW和POS都是从一个维度去衡量,我们创新的POR使用了三个维度来衡量,时间,节点互动情况和贡献活跃度情况,这样就可以更加密集的确认节点,他到底是不是真实的,我们再利用有向无环图,所有的交易都有先后顺序。比如:现在要花100元钱,首先我们要知道这100元从哪里来的,之前的交易会决定下一个交易,通过这种方式我们可以在时间轴上记录。然后我们再利用SOCIAL GRAPH社交图谱的方式,我们就可以建立每一个节点,记录他的活动和表达。用数学语言来证明这个数据的正确性,这部分就是PBFT,我们叫他实用拜占庭容错算法,他有个好处是什么呢?首先他具有确定性,一但确定就确定了,你可以直接确定,并达成交易,其次我们使用了POR技术,对交易有了加密性。

最后什么叫拜占庭容错呢?拜占庭容错就是两位将军同时围困一座城堡,同时进攻就会成功,但如果有一方无法按时行动,就会失败。但我们无法知道信息的真假,但在区块链网络当中,其实就是拜占庭容错,你没法确定你过多的信息,是真是假,作弊者还是其他什么,但POR技术恰恰解决了拜占庭容错的问题,有了共识机制但还无法证明我们的12万TPS的技术。

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BLAZE 架构图

第二方面就是资源管理,在计算机当中,我们要运行很多问题,远程查询、本地查询,有时还会做一些本地的高速缓存。这些都非常复杂,直接限制了我们的交易和处理速度,这时我们就有了BLAZE架构,这个就比较复杂了,那这个是怎么来的呢?首先我们都知道在信息时代,他有一个五步的广交设计,我根据这张图来给大家解答从获取数据、解码数据,验证哈希值、更改状态及存储数据分开这五个数据的好处是,哈希运算可以将大量的数据并行处理,那首先就提高了我们这一个机器上的处理问题的使用效率,我们可以每时每刻在操作。还有两点最重要,我们看到的哈希,哈希是什么呢?哈希就是数据验证,比如说你的手机、笔记本、电脑都有多核这种概念,也就是说你一个电脑当中,现在有一个小的CPU处理器,一个CPU总管一个电脑,那通过现在计算机多核的这种架构,我们可以把这种哈希运算单独的拽出来,单独的切片成N多份,拿一份处理现在的任务。例如:现在家庭当中玩游戏的解码是1000多块,它本身带有1000多个算力,算别的不行,算哈希运算是非常快的,通过这种并行的处理方法,他可以极大地提高数据的处理功能,共识机制有了一个很好的资源管理。

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金字塔模式

最后一个问题,就是如何最快的把我们的应用放到区块链上运行,我们设计了叫Pyramid Propagation金字塔模式,把所有问题都分成节点,把Tier0当做一个节点,这一个节点上他的交易,状态确认后,它要传递给下一个叫Tier1和Tier1的节点,Tier1的节点传递给Tier2的节点,Tier2的节点传递给Tier3的节点,它们每次不需要把所有信息都传播出去,可能只是传一个需要确认的,确认时需要再返回数据的时候,我再临时的把数据拼凑起来,这种概念就有点像P2P下载方式,不管存在与否,它都在你的电脑上,你需要的时候他就可以下载下来。

所以通过前面三个验证的方法,我基本上可以说我们通过第一共识算法,第二资源管理,第三快速的传播状态,我们实现了POR技术。

现在我们预计在2019年第一季度,我们会完成一个颠覆,可以有更大的空间,更多的语言,让所有的数据运转,这样就可以有更多的开发者,加入到我们的生态,也就是说未来“得开发者得天下”。我们的这个贝克链对开发者来说非常的好,你不需要学习,只需要进入到我们的生态,就可以得到很大的回报,而且我们还设计了很多套件,方便开发者在区块链应用程序上迅速成长起来,也就是说通过以上几点,证明了我们现在所在做的工作。

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