Hyperchain 信任链接价值


随着新一轮的科技革命和产业变革席卷全球,区块链技术的研发和应用推广发展势头持续猛烈,并且受到金融界和IT界越来越广泛的关注和认可。区块链是以数据加密、时间戳和分布式共识算法为依托,实现链式存储、智能合约和隐私保护等高级功能的分布式账本技术,被认为可以用于解决新一代互联网价值交换问题以及网络传输的信用问题。

随着区块链技术的快速发展,区块链所提供的信任机制已从金融领域延伸到实体领域,如电子存证、版权管理和交易、产品溯源、数字资产交易、物联网、智能制造、供应链管理等领域。虽然目前还没有超大规模的区块链商业应用场景,但通过区块链实现可信价值传输和分布式协作的规模化应用,必是大势所趋。

趣链科技作为区块链行业的领先企业,长期以来,持续发力研究区块链底层技术,推出国产自主可控的Hyperchain区块链平台,并积极布局区块链生态,在金融、医疗、能源、贸易等若干领域实现“区块链+”,充分发挥区块链作为下一代价值互联网的底层支撑作用,实现技术服务业务,业务推动技术的良性生态。

Hyperchain平台面向企业、政府机构和产业联盟的区块链技术需求,提供企业级的区块链网络解决方案,是符合ChinaLedger技术规范、通过工信部区块链标准测试的区块链核心系统平台。



Hyperchain核心架构


Hyperchain平台的特性架构图如下图所示,平台的核心架构集中在P2P网络,共识模块,账本模块和智能合约引擎。平台提供了一系列技术特性,包括多级加密机制、隐私保护机制和区块链治理机制等保证了Hyperchain的安全性,而消息订阅机制,数据管理体系,多语言智能合约合约执行引擎保证了Hyperchain的易用性,另外Hyperchain提供的BaaS平台、开发者平台、监控平台以及运维管理工具等,为用户创建了完备可定制的区块链生态系统。

P2P网络体系

P2P网络是节点之间共识和信息传递的通道,是Hyperchain平台的网络基础。

Hyperchain平台由验证节点(VP)和非验证节点(NVP)组成:

验证节点 是指区块链网络中参与共识验证的节点。

非验证节点 指区块链网络中不参与共识验证,仅参与记账的节点,需要连接验证节点。

验证节点之间通过gRPC远程调用服务实现通信构成P2P网络,其中gRPC服务采用protobuf3 进行数据的序列化和反序列化,能够确保数据的完整和传输的高效和安全。

Hyperchain同时提供了热备切换机制,当VP节点出现故障时,NVP节点可自动升级为VP节点。

高效共识算法RBFT

共识模块是区块链系统的核心模块,共识是指在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法,共识速度决定了区块链系统可承受的交易量大小。

Hyperchain采用可插拔的共识机制,可以针对区块链的不同应用场景提供优化的共识算法。目前Hyperchain共识模块在实现了PBFT算法的改进版本RBFT(Robust Byzantine Fault Tolerant),该算法基于AllenClement等人在2009年提出的Aardvark算法进行改进,在保证BFT系统强一致性的前提下,提升了系统的整体交易吞吐能力以及系统稳定性。

RBFT是高性能鲁棒共识算法,可以稳定达到3000-10000的TPS,并可以将交易执行时间控制在300ms左右,为区块链的商业应用提供高性能的解决方案,拓展了区块链的应用场景。同时Hyperchain可使用基于GPU的验签加速,进一步提升整体性能。

后续Hyperchain将集成其他共识算法(比如RAFT),以适配不同的业务场景需求。

高性能存储

账本模块是区块链系统的数据处理中心,账本是指所有存储到区块链上的数据, 在底层区块链数据存储部分,Hyperchain使用开源的高性能存储系统LevelDB。LevelDB性能非常突出,其随机写性能达到40万条记录每秒,而随机读性能达到6万条记录每秒。在Hyperchain联盟链的应用场景中, LevelDB在确保数据可靠存储的前提下,实现了对数据的高效查询和维护。

智能合约引擎HyperVM

合约执行模块是区块链系统的交易执行器,智能合约是指内嵌于区块链上的自定义程序逻辑。

HyperVM 是Hyperchain自主研发的可插拔智能合约引擎通用框架,允许不同智能合约执行引擎接入,目前实现了兼容Ethereum的Solidity语言的HyperEVM和支持Java语言的智能合约引擎HyperJVM,后续将持续集成JSVM、WVM。



Hyperchain的核心特性


Hyperchain平台 在核心框架上开发了诸多机制保证平台的安全性和易用性。

Hyperchain平台的多级加密机制、隐私保护机制和区块链治理机制等保证了平台的安全性,消息订阅机制,数据管理体系,多语言合约引擎提升了Hyperchain的易用性。

多级加密机制

Hyperchain采用了可插拔的加密机制对于业务完整生命周期所涉及的数据、用户、通信连接等都进行了不同策略的加密,通过多级加密保证平台数据的安全。

  • 数据安全 :实现安全哈希算法,为消息生成体积小、不可逆的数字指纹。
  • 身份安全 :实现数字签名算法对交易进行签名,防止交易数据被篡改。
  • 通信安全 :实现密钥协商技术对传输层数据加密,保证通信双方可以不共享任何秘密进行加密通信。
  • 机构安全 :实现基于CA的权限控制与准入机制。

隐私保护机制

最初的区块链系统中,所有节点都可以访问链上数据,在大部分商业应用场景中,需要对链上信息进行隐私保护,Hyperchain平台提供了分区共识(Namespace)、同态加密、合约访问控制三种隐私保护机制。

  • Namespace :Hyperchain设计基于Namespace的分区共识机制通过区块链账本的分区维护,交易的分区共识实现了敏感交易数据的存储和执行空间的隔离。Namespace机制允许部分区块链节点创建属于它们的Namespace,这些Namespace成员之间的数据交易以及存储对其他Namespace中节点不可见。
  • 同态加密 :Hyperchain通过同态加密的思想实现区块中交易金额和账户余额的加密。同态加密算法的这个特性,可以使验证节点在不知道账户的余额和交易的金额的情况下,进行交易合法性验证,并将通过验证的交易记录到区块链上。
  • 合约访问控制 :合约编码者可以在合约中定制合约函数的访问权限。合约编码者可以在合约中为一些高权限的函数设置权限控制,使得该函数只能被固定地址的调用者调用,从而实现访问权限控制。
  • 隐私交易 :Hyperchain可支持交易粒度的隐私保护,发送交易时指定该笔交易的相关方,该交易明细只在相关方存储,隐私交易的哈希在全网共识后存储,既保证了隐私数据的有效隔离,又可验证该隐私交易的真实性 。

区块链治理机制

Hyperchain通过联盟自治机制和节点权限管理来进行区块链的治理。

  • 自治联盟组织 (ACO,antonomousconsortium organization) 是一个被部署在区块链上的系统智能合约,通过这个自治的组织,每一位组织成员可以提出提案(比如系统升级、节点加入),审议提案(投票),最终以去中心化的形式决定某项提案通过与否。
  • 权限管理 :联盟链的准入机制虽然能一定程度上保障其安全性,但为了支撑更丰富复杂的商业应用场景需求,Hyperchain提出了分级的权限管理机制,进一步保障商业隐私和安全。链级管理员:参与区块链级别的权限管理,包括节点管理、系统升级、合约升级的权限控制;节点管理员:参与节点级别的权限管理,包括节点访问权限的控制、SDK接口的权限分配等。

消息订阅机制

Hyperchain作为一个“共享状态”的区块链实现,其运转通过不断地进行状态变迁实现。每一次状态变迁,都会产生相应的一系列事件作为本次状态变迁的标志。Hyperchain提供了基于WebSocket和基于MQ的两种消息订阅方式,以便于外部系统捕获、监听系统及合约的状态变化,可供订阅的事件类型包括新区块事件、虚拟机日志事件(合约事件)、系统异常事件等。

Hyperchain将该消息订阅系统视为智能合约与外界通信的消息通道,合约编码者可以在合约中定义一系列的事件类型,当合约进行相应动作时,可以主动向外界抛出预定义的虚拟机事件,事件中可以记录定制化的消息内容,从而实现了链上链下的消息互通。  

数据管理

Hyperchain对于区块链数据开发了完备的工具进行管理和监控。

  • Radar :提供了用于合约数据可视化的服务Radar,Radar能够在区块链正常运行的同时将区块链中合约的状态变量的信息导入到关系型数据库中,使得合约状态可视化、可监控。
  • 数据归档 :提供了一种基于“状态快照”的数据归档方法,以解决区块链数据的存储问题,实现区块链节点存储压力的减负以及快速的数据库内容恢复。  



Hyperchain挑战和机遇并存


Hyperchain 具有多级加密机制、高效共识机制、图灵完备的高性能智能合约执行引擎、数据可视可控等核心特性,是一个功能完善、性能高效的联盟链基础技术平台。在面向企业和产业联盟需求的应用场景中,Hyperchain能够为数字资产清算、数据可信存证和去中介交易等应用提供优质的底层区块链支撑技术平台和便捷可靠的一体化解决方案。

区块链自诞生以来,一直在技术和应用上受到各种质疑及误解,目前开发者和用户的门槛过高,商业化项目落地困难等问题仍旧存在。Hyperchain在不断发展自身技术之外,一直致力于加速区块链的应用与普及,我们始终认为,区块链技术的发展和区块链生态构建是相辅相成的,区块链技术是区块链生态系统构建的支撑,而一个完善成熟的区块链生态系统才使不断发展的区块链技术有了用武之地。

挑战与机遇并存的时代

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