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联盟链走向何方

本文摘要:联盟链技术哪家强劲?开源架构Fabric、FISCO BCOS(以下全称“BCOS”)、CITA 技术对比。出品:碳链价值研究院1. 概要第 46 届世界经济论坛达沃斯年会将区块链与人工智能、自动驾驶等悉数列为“第四次工业革命”。《经济学人》曾在 2015 年 10 月的封面文章《信任的机器》中讲解区块链——“比特币背后的技术有可能转变经济运行的方式”。区块链之所以被称作信任的机器源自其分布式和不能伪造的两个核心特性,这也是区块链大同小异传统数据库的核心特性。

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联盟链技术哪家强劲?开源架构Fabric、FISCO BCOS(以下全称“BCOS”)、CITA 技术对比。出品:碳链价值研究院1. 概要第 46 届世界经济论坛达沃斯年会将区块链与人工智能、自动驾驶等悉数列为“第四次工业革命”。《经济学人》曾在 2015 年 10 月的封面文章《信任的机器》中讲解区块链——“比特币背后的技术有可能转变经济运行的方式”。区块链之所以被称作信任的机器源自其分布式和不能伪造的两个核心特性,这也是区块链大同小异传统数据库的核心特性。

这里的分布式包括两层含义:一是传统的分布式存储,二是区块链的底层协议带给的协作性,这里更好的是指代其分布式协作的能力。在区块链中主要通过共识算法、智能合约、管理、跨链、隐私等来构建其“可靠协作”,所以本文将从这几个方面并融合企业应用场景来分析底层技术的差异,来协助企业用户更佳地作出自由选择。同时也不会从传统企业软件的可维护性、性能、开发工具、扩展性、软件协议等方面来展开分析和对比。

就联盟链的历史、以及和公链的区别来说,早期来看差异并不大,但是现在随着细分市场持续深化,公链和联盟链之间的差异更加显著。首先,公链面临的是一个不高效率场景,必须在安全性,性能和去中心化上寻找一个平衡点。而在联盟链企业服务场景中,参与方数量相对来说更为的高效率,联盟链在性能和安全性上更容易有突破。

但也正是由于参与方(节点)的高效率,去中心化这个方面有自己更为独有的设计。除此以外,在公链中,所有的信息都是公开发表半透明可以被按规定的,每一个参与方相对来说较为公平。

但是在工业界中,这是不能被拒绝接受的,有大量的公对公数据隐私必须处置,在企业中也不存在多种的组织模式必须原作权限。基于这些特征,联盟链在发展上还包括节点管理、共识自由选择、权限掌控和合约设计范式差异化多相当大,同时有所不同的框架对于合约的设计范式解读也不尽相同。此外,区块链有开源和闭源之分,但是区块链建构的信任是基于进源代码产生的,没开源就不是确实意义上的区块链系统。因此为了研究的客观,本文主要集中于辩论开源框架。

目前在国内市场用于较普遍的开源架构分别是 Fabric,FISCO BCOS 和 CITA。Hyperledger Fabric 是分布式账本解决方案的平台,该平台以模块化架构为基础,获取高度的机密性,灵活性和可扩展性。

它目的反对有所不同组件的可插拔构建,并适应环境整个经济生态系统中不存在的复杂性。Fabric 最先由 IBM 设计和研发,2015 年将其源代码奉献了 Linux 基金会的Hyperledger 项目。FISCO BCOS 问世于 2017 年,由金链盟发售,是标准的国产底层。

金链盟是由深圳市金融科技协会、深圳前海微众银行、深证合等二十余家金融机构和科技企业于 2016 年 5 月 31 日联合发动正式成立的非营利性的组织。CITA 是一个开源的区块链操作系统内核,以低稳定性,高性能,低可扩展性为设计目标。CITA 开源项目由秘猿科技 Cryptape 于 2016 年发动。目前由溪塔科技等 CITAHub 社区企业联合确保。

CITA 使用微服务架构设计,获取非常丰富的开发工具集,灵活性的区块链管理工具,开发者可为有所不同类型的区块链网络展开二次开发或配备。为了区分区块链有所不同的构建和设计思路,可以首先来具体一下区块链本身的定义。一般来说区块链本身的定义是一个去中心化和分布式账本,同时也是一个记录事件和交易的不能伪造账本。

在这个账本中,不能伪造的特性是由共识算法确保的。由此看来,现有的联盟链可以分成两大类:以 Fabric 为代表,在传统数据库主导的分布式数据库技术;以及更加合乎“区块链精神”的 FISCO BCOS 和 CITA。

Fabric 特性:IBM Fabric 确保了区块链中的分布式和不能伪造性两点,省略了去中心化的共识机制,IBM Fabric 在框架中并没确实的去中心化共识机制。在 Fabric 架构中,将参与方(节点)分为了三种角色即:排序节点、背书节点和递交节点。

对于每一笔交易:共识状态的过程是由客户端、背书节点、递交节点联合参予已完成的;排序节点只负责管理交易顺序的共识,而不负责管理状态共识,在交易状态共识和排序可以分别使用有所不同的策略。排序节点中的共识方式是 Kafka 或者 Raft,这实质上和有数的分布式数据库共识方式是完全一致的,不具备容错性。IBM Fabric 如果作为一个一体化的套件来符合具有角色的分布式数据库业务,是功能十分全面的,但也正是节点的复杂性使得应用于部署较轻,对于环境拒绝较高。

除此之外,由于共识算法使用的是 Kafka 和 Raft,造成节点数量拓展上无法突破,在项目后期拓展上不会较为吃力。CITA 和 FISCO BCOS 的特性:对于 FISCO BCOS 和 CITA 来说,确保以上所述区块链的所有特点,但是在用于的时候设计范式不会和传统项目差异较小。作为一个分布式账本,可以保证数据的不能伪造同时也可以用于了去中心化的共识机制拜占庭容错,网卓新闻网,确保了 1/3 的容错亲率。

在这两种框架中,将链的参与方分为了共识节点和读入节点两种,共识节点即是享有记账权利的参与方,而读入节点是享有查询所有数据的参与方。如果说以太坊代表着区块链的精神,CITA 和 FISCO BCOS 承继自公链。CITA 和 FISCO BCOS 身上对于以太坊虽然在场景和用于上早已和公链几乎有所不同,但是在一些底层逻辑上还是可以看见对于公有链的承继。

从技术上来讲,承继了以太坊的虚拟机,也就是承继了以太坊可观的生态。接下来,本文将从技术构建角度对比三者的有所不同。2. 共识和交易流程共识机制作为区块链的灵魂,无论是公链还是联盟链,共识机制都彻底容许了区块链的交易处置能力和扩展性,同时也是其分布式协作能力的基础。

共识是分布式系统中节点对数据或网络最后状态达成协议的协议。由于网络环境和节点状态的不高效率,共识机制必须同时考虑到性能、可靠性、安全性等多方面问题。共识机制从大的方面,可分成 Nakamoto Consensus 等需要管理制度的共识机制,和 PBFT 等必须管理制度的共识机制两大类。Nakamoto 共识在公链上应用于普遍,但是它的概率模型在获取较高可靠性的同时,壮烈牺牲了效率。

在明确商业应用环境中,许可机制早已确保了一定程度上的节点可信度,这样的前提下,用户更加关心继续执行效率和最后确定性。这是 BFT 类共识在联盟链中风行的原因。

接下来本文将再行分别讲解 FISCO BCOS、CITA 和 Fabirc 共识技术构建,本文再行从性能,应用于场景,扩展性和安全性等几个方面来展开对比分析。技术构建BCOS共识机制效率比较更为传统FISCO BCOS 的共识机制使用了传统的 PBFT 共识,其共识流程主要还包括 Pre-prepare, Prepare 和 Commit 三个阶段:1. Pre-prepare:Leader 节点继续执行区块,产生亲笔签名,并将 Proposal 广播给其他共识节点;2. Prepare:共识节点检验 Proposal 并广播亲笔签名,同时搜集其他节点亲笔签名,节点搜集到 2f + 1 的亲笔签名后,开始广播 Commit 包在;3. Commit:Leader 节点搜集 Commit 包在,节点搜集剩 2*f + 1 的 Commit 包后,改版本地数据库并广播给其他节点,其他节点接到之后改版本地数据库。


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