墨群 区块链：基于并行异步共识组的高性能区块链系统

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墨群区块链：基于并行异步共识组的高性能区块链系统(NSDI2019)

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墨 群 区 块 链 ： 基 于 并 行 异 步 共 识 组 的 高 性 能 区 块 链 系 统 墨 群 链 开 放 平 台 B e t a 首 页 登 录 / 注 册 释 放 可 计 算 信 任 的 无 限 潜 能 基 于 异 步 共 识 组 的 高 性 能 区 块 链 系 统 P R E D A 区 块 链 编 程 语 言 套 装 能 够 并 行 区 块 链 合 约 编 程 语 言 编 译 和 执 行 系 统 ； 拥 有 完 全 国 内 自 主 知 识 产 权 ； 开 发 环 境 支 持 全 桌 面 平 台 登 录 并 下 载 突 破 区 块 链 的 三 难 困 境 实 现 一 个 高 性 能 的 区 块 链 系 统 是 一 个 巨 大 的 挑 战 ， 以 至 于 有 人 甚 至 认 为 它 是 不 可 能 的 。 人 们 发 明 了 很 多 类 型 各 异 的 共 识 算 法 尝 试 解 决 这 个 难 题 ， 但 还 未 能 达 成 本 质 上 的 提 升 。 墨 群 区 块 链 从 一 个 独 特 的 角 度 解 构 问 题 ， 突 破 了 这 个 三 难 困 境 。 我 们 发 现 区 块 链 性 能 问 题 的 根 本 原 因 是 “ 过 度 冗 余 ” ， 每 个 节 点 都 在 重 复 着 全 网 络 的 工 作 量 。 我 们 的 解 决 方 案 是 ： 使 用 异 步 共 识 组 将 整 个 网 络 的 工 作 量 进 行 切 分 。 全 网 交 易 在 各 个 分 组 中 没 有 重 复 地 并 行 处 理 ， 记 账 和 维 护 。 从 而 获 得 吞 吐 量 和 状 态 容 量 随 着 分 组 数 量 上 升 而 线 性 增 长 ， 吞 吐 量 可 以 轻 松 到 达 万 级 每 秒 以 上 ， 并 可 承 载 数 十 亿 数 量 级 以 上 的 用 户 。 这 个 方 案 超 越 了 传 统 的 区 块 链 分 片 模 式 ， 再 也 无 需 依 赖 于 信 标 链 ( B e a c o n ) 或 者 根 链 。 所 有 的 分 组 都 是 平 等 ， 独 立 ， 同 质 和 完 全 分 布 式 的 。 特 性 高 性 能 的 线 性 可 伸 缩 性 通 过 并 行 分 组 ， 线 性 扩 展 吞 吐 量 和 系 统 容 量 毫 不 妥 协 的 安 全 性 攻 击 单 个 分 组 和 攻 击 全 网 一 样 困 难 完 全 的 分 布 式 不 需 要 信 标 链 ( B e a c o n ) ， 或 者 其 它 中 心 化 的 协 调 机 制 ， 彻 底 规 避 单 点 失 效 组 件 异 步 共 识 组 我 们 最 关 键 的 创 新 是 将 全 网 的 负 载 分 割 到 多 个 互 不 交 叠 的 分 组 。 在 不 需 要 信 标 链 ( B e a c o n ) 或 根 链 的 情 况 下 ， 实 现 了 一 个 完 整 的 去 中 心 化 系 统 ， 并 且 能 够 并 行 地 处 理 事 务 ， 执 行 工 作 负 载 和 维 护 全 局 状 态 。 最 终 原 子 性 这 是 关 键 的 共 识 协 议 ， 它 允 许 在 恒 定 开 销 下 进 行 大 规 模 并 行 可 伸 缩 交 易 处 理 。 为 此 ， 我 们 针 对 我 们 的 并 行 计 算 架 构 ， 精 心 设 计 了 编 程 语 言 P R E D A 。 诸 葛 连 弩 共 识 算 法 将 全 网 划 分 为 多 个 共 识 组 时 ， 这 个 关 键 协 议 确 保 实 现 大 规 模 并 行 交 易 处 理 的 同 时 ， 系 统 的 安 全 性 如 同 单 链 系 统 一 样 可 靠 。 多 共 识 组 并 行 出 块 学 术 研 究 我 们 的 解 决 方 案 基 于 论 文 ： M o n o x i d e : S c a l e o u t B l o c k c h a i n s w i t h A s y n c h r o n o u s C o n s e n s u s Z o n e s ， 该 论 文 经 过 同 行 评 审 研 究 并 发 表 在 计 算 机 网 络 领 域 顶 级 会 议 N S D I 2 0 1 9 。 中 国 计 算 机 学 会 ( C C F ) A 类 会 议 ， 论 文 被 授 予 2 0 1 9 年 度 最 佳 区 块 链 学 术 论 文 奖 。 阅 读 原 文 产 品 特 性 高 吞 吐 量 和 系 统 容 量 的 区 块 链 系 统 系 统 负 载 分 布 在 共 识 组 中 。 单 个 节 点 将 不 会 有 不 断 增 加 的 工 作 量 。 任 何 拥 有 普 通 带 宽 和 计 算 能 力 的 计 算 机 都 可 以 加 入 网 络 并 成 为 网 络 的 节 点 。 并 行 中 继 执 行 的 系 统 架 构 为 了 适 配 并 行 中 继 执 行 的 系 统 架 构 ， 我 们 设 计 实 现 了 P R E A L 语 言 ( P a r a l l e l R e l a y e d E x e c u t i o n A r c h i t e c t u r e L a n g u a g e ) 。 P R E A L 语 言 支 持 函 数 编 程 模 型 ， 可 轻 松 定 义 异 步 跨 组 交 易 逻 辑 和 状 态 。 可 编 程 的 签 名 支 持 多 种 灵 活 的 签 名 ： 单 签 ， 多 签 ， 甚 至 可 以 自 定 义 交 易 验 证 逻 辑 。 我 们 的 技 术 方 案 还 设 计 了 基 于 社 交 关 系 的 密 钥 恢 复 机 制 和 企 业 密 钥 管 理 体 系 。 支 持 多 种 签 名 算 法 并 存 ， 包 括 国 密 加 密 算 法 以 及 抗 量 子 密 码 学 。 基 于 共 识 的 随 机 数 发 生 器 墨 群 链 基 于 区 块 共 识 的 熵 ， 构 造 随 机 数 生 成 器 ， 为 智 能 合 约 提 供 使 用 随 机 数 的 能 力 。 其 中 安 全 随 机 数 可 以 杜 绝 区 块 创 建 者 对 随 机 数 种 子 的 操 控 ， 实 现 安 全 的 链 上 随 机 行 为 。 链 上 持 久 化 存 储 支 持 将 大 型 数 据 文 件 存 储 在 链 上 ， 以 实 现 稳 定 的 持 久 性 。 这 些 数 据 不 依 赖 于 外 部 的 存 储 服 务 ， 实 现 永 久 的 高 可 用 性 。 藉 由 分 组 共 识 的 架 构 ， 分 摊 存 储 和 服 务 的 工 作 量 ， 不 会 在 单 个 节 点 上 累 积 工 作 负 担 。 链 上 名 字 空 间 墨 群 链 附 带 了 一 个 内 置 的 可 编 程 名 字 空 间 系 统 ， 该 系 统 允 许 以 用 户 友 好 的 形 式 命 名 地 址 ， 合 约 和 D A p p ， 也 可 以 解 析 为 任 意 类 型 的 信 息 ( 如 I P 地 址 ) ， 并 以 去 中 心 化 的 方 式 完 成 解 析 。 联 系 我 们 ： c o n t a c t @ m o q u n . c n © 2 0 1 9 ， 墨 群 计 算 开 发 团 队 区 块 链 信 息 服 务 备 案 3 1 0 1 1 5 2 1 5 1 2 9 6 6 9 4 0 0 1 X 号 沪 公 网 安 备 3 1 0 1 1 5 0 2 0 1 7 9 4 6 号 沪 I C P 备 2 0 0 0 3 1 3 9 号

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