初鏈(TrueChain)是全球最早的混合共識公鏈，設(shè)計和實現(xiàn)初鏈混合共識協(xié)議，將PBFT和POW共識結(jié)合在一起。初鏈解決了區(qū)塊鏈領(lǐng)域最重要的問題之
初鏈(TrueChain)是全球最早的混合共識公鏈，設(shè)計和實現(xiàn)初鏈混合共識協(xié)議，將PBFT和POW共識結(jié)合在一起。初鏈解決了區(qū)塊鏈領(lǐng)域最重要的問題之一: 去中心化和性能的矛盾。
“用戶體驗至上”的初鏈產(chǎn)品體系讓用戶和企業(yè)能夠快速便捷發(fā)布和管理智能合約的全生命周期，包括Steller – 初鏈合約全生命周期管理平臺，Dapp Warehouse – 初鏈去中心化應(yīng)用倉庫，TrueScan Explorer和初鏈錢包等。
初鏈主創(chuàng)之一，也是帶領(lǐng)初鏈全球技術(shù)團隊的CTO Eric Zhang日前攜同核心技術(shù)團隊中的幾位成員，在剛落成的初鏈舊金山辦公室，與大家說明初鏈近期的技術(shù)進程。
Eric: 初鏈主要創(chuàng)始人之一，CTO，工信部中國軟件行業(yè)協(xié)會區(qū)塊鏈人才標(biāo)準(zhǔn)專委會專家，畢業(yè)于牛津大學(xué)計算機系
Ren X 和 Jesper: 初鏈技術(shù)和共識研究負責(zé)人
Felix: 初鏈Steller產(chǎn)品前端負責(zé)人
初鏈為什么選擇混合共識?
Jesper: 在主流共識設(shè)計領(lǐng)域中，PoW共識可以實現(xiàn)大規(guī)模的去中心化，節(jié)點數(shù)目有公認的可擴展性(Scalability)，但在性能上有明顯的瓶頸。
而以PBFT為代表的拜占庭容錯協(xié)議雖然在一定條件下可以有較高的性能，但是它們通常被設(shè)計于私有場合使用，即所有節(jié)點需要在協(xié)議開始前知道相互的身份(公鑰等)，并且節(jié)點不能自由出入網(wǎng)絡(luò)。
這些特性使得BFT協(xié)議自身難以適用于區(qū)塊鏈的場景。
眾多的去中心化應(yīng)用對性能是有要求的，這就要求有新的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施，同時滿足兩個條件，首先要比原有的基于PoW的公鏈有明顯的性能提升，同時保證去中心化和低參與或部署成本。
混合共識(Hybrid Consensus)是目前看來同時滿足性能要求和公鏈要求的幾個最具有前景的設(shè)計方案之一。自提出至今，它在學(xué)術(shù)界已經(jīng)有了比較扎實的理論基礎(chǔ)，同時有比較強的可實施性。
此外，在這個領(lǐng)域仍有一些在研究上尚未解決的或者是工程上將會遇到的問題，例如在混合共識內(nèi)部的邊角情況處理(corner case processing)改善潛在的leader處理能力瓶頸、混合共識場景下的節(jié)點(node-stimulating)策略、可信的外部數(shù)據(jù)獲取等等。我們將在主網(wǎng)上線前逐步公布我們對這些問題的解決方案或者優(yōu)化方案。
混合共識的優(yōu)勢在哪里?
Jesper: 混合共識一定意義上來說滿足了節(jié)點數(shù)目的可擴展性，可以在BFT參與者中敵手?jǐn)?shù)目低于閾值且網(wǎng)絡(luò)環(huán)境穩(wěn)定的時候保持高性能的交易處理能力?；旌瞎沧R的安全假設(shè)清晰明確。相比較一些基于無環(huán)有向圖的設(shè)計，混合共識對于分布式應(yīng)用的支持比較友好。
盡管如此，混合共識也不是完美的，我們?nèi)孕枰诂F(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上做出許多的努力。
初鏈的混合共識在設(shè)計上考慮哪些元素?
Jesper: 對于混合共識的BFT部分我們采用久經(jīng)考驗并被嚴(yán)格證明安全的PBFT協(xié)議，雖然PBFT對于網(wǎng)絡(luò)延遲有一定的假設(shè)，但是我們認為這些假設(shè)在極端網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(例如洋蔥路由網(wǎng)絡(luò))以外的條件下是合理的。此外，PBFT滿足在混合共識中的BFT部分需要滿足的一些額外特性要求。
我們將重用主流的PoW代碼并加以必要的修改，以希望在安全假設(shè)得到保證的前提下以最小的工作量盡快實現(xiàn)上線。
節(jié)點如何加入初鏈的網(wǎng)絡(luò)?
Jesper: 新節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)將會是協(xié)議設(shè)計的一部分。對于用戶而言，只需要下載初鏈的全功能版本的客戶端并簡單設(shè)置運行即可。由于一些客觀設(shè)計原因，預(yù)計會對節(jié)點的運算能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬有一定的需求。
Ren,你能介紹一下初鏈的測試網(wǎng)及其功能嗎?
Ren X: 初鏈測試網(wǎng)是一個基于超級賬本 Fabric(Hyperledger Fabric)的實例，運行在我們的公有云中，旨在測試和登錄最初的分散式應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)。我們將測試主要針對混合共識的變化。除了測試網(wǎng)之外，我們還提供了一個豐富的儀表板，提供了Fabric必須提供的所有用例，還提供了一個去中心化應(yīng)用(Dapps)的倉庫，它將主管各種Dapps供用戶開始使用。
我們還支持網(wǎng)絡(luò)界面設(shè)計(Web UI)的組件，支持瀏覽器內(nèi)鏈碼編譯(而不是簡單的字節(jié)碼提交)，或者幫助用戶在各自的環(huán)境中編寫鏈碼。這將是一個目前Composer Playground功能的修改版，但根據(jù)初鏈的用戶需要定制。我們最終將用我們自己的PBFT實現(xiàn)來替換基于kafka的初始化模型，將其徹底替換為一個新的混合共識。
我們能從主網(wǎng)中得到什么呢? 能夠跟我們分享更多關(guān)于今年夏天將要啟動的主網(wǎng)嗎?
Ren X: 今年夏天推出的主網(wǎng)將有一個可以在去中心應(yīng)用里(Dapps)使用的主幣來充當(dāng)我們的TRUE代幣,用于獎勵我們混合共識中的礦工，并且建立和原有TRUE token的映射。我們將會用一種智能合約機制來為用戶交換他們自己的代幣(交換資產(chǎn)的貨幣)和錢包(在Fabric之上)，該機制將根據(jù)用戶是選擇成為礦工或僅僅是最終用戶來與任一貨幣進行交互。
我們將允許最終用戶使用跨平臺編譯的程序包來啟動初鏈的客戶端，該程序包將使初鏈客戶端擁有自己的儀表板，用于任何一部分的鏈碼(智能合約)。他們可以選擇從儀表板啟動一個新的鏈碼，以及自己的TRUE代幣(如果他們想的話)。
我們最初還會為那些沒有挖掘資源的用戶提供我們自己的公共云實例。我們將允許他們以一定的費用使用它，并在他們有自己的資源時幫助他們成功遷移。
可否談一下初鏈的規(guī)模擴展工程?
Ren X: 我們目前可以預(yù)見由建立在初鏈的混合共識之上的TPS規(guī)模帶來的的流量負載，所以我們將使用測試網(wǎng)進行模擬并做出適當(dāng)?shù)母淖儭Ｎ覀冎匦率褂昧薴abric中基于golang的組件，但是我們將把我們自己的版本推廣到Github組織里。 與原有功能不同的是， 我們將fabric改造成為一個無權(quán)限的框架來處理自動擴展的問題。
我們再次進行規(guī)模擴展測試，以確定其容量規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、適用于區(qū)塊鏈的不同系統(tǒng)的IOPS，適用于區(qū)塊鏈的系統(tǒng)設(shè)計原則， 和在公共云中的SSDs等功能的讀/寫同步時間。我們希望通過CI/CD策略的高強度迭代來基本實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)通信復(fù)雜性的線性可擴展性，并最終改進我們與R/D應(yīng)用(demo)驅(qū)動開發(fā)的一致性設(shè)計。 初鏈自始至終都是為高性能應(yīng)用程序服務(wù)的，所以這是我們將在整個開發(fā)和設(shè)計階段重點關(guān)注的領(lǐng)域。
就性能而言，我們能夠期待什么?
Ren X: 我們正在試驗我們的共識機制，并將很快發(fā)布一份關(guān)于性能的黃皮書。然而，基于良好的共識設(shè)計基礎(chǔ)，我們非常有信心能實現(xiàn)成千上萬的TPS。同時我們將繼續(xù)研究一致性設(shè)計和評估組件，比如在Fabric中使用的默認Gossip協(xié)議。
在積極解決諸如激勵設(shè)計、智能合約中的數(shù)據(jù)交互模型，和鏈之間的數(shù)據(jù)遷移等一系列難題的同時，我們當(dāng)然也對數(shù)據(jù)分片的想法很著迷。我們將執(zhí)行針對Dapp的特定領(lǐng)域的性能測試，以優(yōu)化初鏈平臺的每個組件，并將發(fā)布基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，比如在新的對等點上同步整個網(wǎng)絡(luò)所需的時間。
初鏈?zhǔn)墙⒃贔abric的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的，而我們都知道Fabric一直被用于私有鏈，那么初鏈將對它進行哪些主要的更改以適應(yīng)公鏈的要求?
Ren X: 我們將使Fabric“無權(quán)限化”，意味著我們會顛覆諸如“會員服務(wù)提供商”這樣的基本概念。此外，還有一個主要的代幣和一個錢包。我們還改變了當(dāng)前啟動鏈碼的方式(在單獨的容器中)，因為原有方式僅適用于私有鏈，并且會導(dǎo)致共享鏈碼的問題。 “一個鏈碼對應(yīng)一個容器”的策略對于在公共鏈上部署的數(shù)千個智能合約將不起作用，因為這意味著在所有節(jié)點中啟動同樣多的容器。
我們還將在fabric之上增加一個安全層，以驗證zkSNARKS以及一個分析監(jiān)視模塊，以幫助人們利用這種分布式經(jīng)濟的數(shù)據(jù)模型來吸收實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
除此之外，我們還公開提供了命令行API以及網(wǎng)絡(luò)用戶界面(儀表板)、移動應(yīng)用程序和鏈碼倉庫。具體來說，我們是這樣重新使用HLF中的用戶界面和基礎(chǔ)設(shè)施組件的方法。
HyperLeagram Cello被認為是Fabric的編配規(guī)定平臺，它能處理docker Swarm、docker host和kubernetes(k8)。它包括一個用戶授權(quán)模型以及一個基于節(jié)點的軟件開發(fā)工具包，該工具包使用GRPC調(diào)用和TLS證書與下層結(jié)構(gòu)進行交互。這樣就提供了一種通過前端實現(xiàn)REST API與鏈碼交互的方法。它有啟動多個鏈的方法，并提供選擇許多可插入?yún)f(xié)議產(chǎn)品中的一個(solo，pbft，noops)。這是由楊寶華和其他幾位IBM研究人員提出的。雖然這不是可以直接使用的(因為我們將公開并提供我們自己的共識)，但我們將從中提取基礎(chǔ)設(shè)施組件。
超級賬本Composer被認為能強化智能合約的業(yè)務(wù)邏輯，或者在Fabric術(shù)語中被稱為“鏈碼”的代碼。
Hyperledge blockchain-explorer僅用于區(qū)塊鏈的KPI，主要用作交易追蹤器。我們并不需要把精力放在對它的強化上，而是應(yīng)該直接從Stellar產(chǎn)品中獲取用戶界面的相關(guān)功能。 在這方面的加強將能為初鏈添加更多分析功能， 并將其納入到CouchDB中。
也就是說，我們還將需要和廣大區(qū)塊鏈社區(qū) (特別是超級賬本社區(qū))來一起討論、貢獻和驗證我們的方法。這本質(zhì)上將是一個開源協(xié)作的實戰(zhàn)練習(xí)，而這正是我們希望通過公有鏈實現(xiàn)的。我們愿意為屬于我們fabric的一支多做貢獻，并希望最終能為Kubernetes、 Fabric和整個過程中所涉及的一系列組件做一些貢獻。
說過了工程，基礎(chǔ)設(shè)施，初鏈最終是面向用戶，企業(yè)和開發(fā)者的，在產(chǎn)品端是怎樣計劃的?
Eric: 我們在初鏈的產(chǎn)品設(shè)計中一直都強調(diào)以用戶為核心的原則. 在公鏈的世界里，我們認為技術(shù)和用戶體驗同樣重要。我們規(guī)劃了初鏈的產(chǎn)品矩陣，主要包括這幾個部分：
Fabricated TrueChain - 初鏈測試網(wǎng)絡(luò)
Steller - 初鏈企業(yè)和用戶合約管理平臺
TrueScan - 優(yōu)化版的初鏈區(qū)塊鏈瀏覽器
TRUE Consensus - 初鏈混合共識
TRUE Wallet - 初鏈輕錢包
TRUE Node - 初鏈全節(jié)點封裝
我們一定要為區(qū)塊鏈的應(yīng)用發(fā)布者，企業(yè)提供最好用的基礎(chǔ)設(shè)施，這件事在初鏈和共識同等重要的。
初鏈的前端產(chǎn)品采用了哪些技術(shù)? 在前端產(chǎn)品的用戶體驗上是怎樣考慮和設(shè)計的?
Felix: 在前端開發(fā)中主要考慮的是讓用戶能夠更加直觀、簡單的進行操作。因此在設(shè)計上沒有使用過多的色彩和圖案，保持頁面的清爽，讓用戶可以直觀的看到更關(guān)鍵的信息。在技術(shù)方面主要使用了Vue.js漸進式框架，構(gòu)建了前端路由和優(yōu)秀的數(shù)據(jù)渲染組件：一方面呈現(xiàn)給用戶更為清晰的菜單目錄結(jié)構(gòu)，另一方面為后續(xù)的功能拓展提供了有力的框架支持。
初鏈的團隊怎樣組織?
Eric: 整個技術(shù)團隊現(xiàn)在是“特種部隊”狀態(tài)，因為混合共識這個領(lǐng)域在設(shè)計和工程實現(xiàn)上都還處于理論相對完善，但工程上有很多細節(jié)，最好的工程師和分布式/密碼學(xué)研究者分布在世界各地，初鏈的幾個技術(shù)創(chuàng)始人分別在美國和印度，而我們的產(chǎn)品團隊在中國。后面隨著開發(fā)的深入，我們會逐漸讓團隊集中起來。
另外一個很重要的部分，也是接下來的工作，是初鏈會建立開發(fā)社區(qū)，我們會用接下來半年的時間讓開發(fā)社區(qū)增長到比較大的規(guī)模，并且把很多重要的任務(wù)交給社區(qū)，逐漸把核心的開發(fā)向社區(qū)轉(zhuǎn)移，目標(biāo)是讓初鏈的技術(shù)逐漸“去中心化”。
那么通過開發(fā)者社區(qū)進行開源項目的開發(fā)有什么好的方法嗎?
Eric: 首先我們會通過自己組織和參與眾多的Hackathon來向社區(qū)宣傳并分發(fā)問題，這些問題都是很具體的問題，用一周末的時間解決一個問題，同時也會了解我們的codebase，我們不僅會線下參與hackathon，還會通過多個社區(qū)和極客的通道進行線上，跨地域地分發(fā)。
另一個問題是社區(qū)管理，我們維護一個小規(guī)模的團隊進行技術(shù)社區(qū)管理，逐漸讓社區(qū)自動轉(zhuǎn)起來，這里有很多技巧，可以后面專門為大家介紹。
初鏈的技術(shù)在今年有什么樣的規(guī)劃?
Eric: 我們的測試網(wǎng)已經(jīng)內(nèi)部部署，共識在3月30號已經(jīng)開源并且完成測試，后面我們會向外部發(fā)布一版穩(wěn)定的測試網(wǎng)，并且讓很多Dapp開始上鏈。我們其實已經(jīng)有很多合作伙伴，就等著我們上鏈。比預(yù)期稍晚了一點，原因是測試和一些細節(jié)多用了一些時間。
今年夏天我們會發(fā)布混合共識，并上線主網(wǎng)，同步發(fā)布我們的全節(jié)點，到時我們歡迎大家加入初鏈的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，并且用我們的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)布合約。
