公链开发学习笔记(一)

0 引言

进入了区块链行业,有很多东西要学习。

网上关于区块链的资料并不算丰富,能搜索到的大多也是炒币的信息,关于技术的十分稀缺。

最近,硅谷live推出了公链开发课程,课表的内容很充实,我报名参加了,现准备将笔记整理成文。

1 区块链架构:应用层、功能层、核心层

  • 应用层:需要支持各种dApp
  • 功能层:需要能支持dApp的编译器
  • 核心层:需要新的虚拟机,新的交易处理方式
  • 设计包括四个方面:account设计,共识选择,P2P通信选择, transaction设计。其中共识的选择决定了account的设计方式,P2P通信方式的选择决定了transaction的设计方式。

2 公链的演义进程

  • 比特币的诞生时POW的共识机制,相对于BPFT,是有其先进性的,POW是一种工程化的设计
  • EVM的工程化实现,带有智能合约的公链,使得更多的人使用去中心化公链
  • POW设计中的算力问题:设计POW算力的时候需要考虑矿机厂商的跟进造成算力集中
  • POS的自证问题:把区块链当做分布式的数据库,共识解决一致性
  • 匿名公链:Ring Signature(Monaro币)和zk-snark(Zcash币)
  • 操作码:比特币非图灵完备,Ethereum图灵完备(EVM拥有gas限制,针对低gas操作码依旧可以攻击)

3 设计的组成部分

  • 共识设计:点对点通信,通过共识产生顺序,或host节点,保障异步的数据库的数据能增加成功。POW共识设定第一个成为host,剩下的人验证host的正确性。
  • 治理结构设计:保障节点对数据的修改的正确。比特币的链上治理,哈希值前面有多少个零,谁先算出结果谁就可以出块。EOS的dpos,产生委员会节点,给委员会权力,保证链的运行。
  • 验证部分:有一个节点成为host,验证部分需要速度比较快,节点之间的配合度比较高。验证的速度和交易的尺寸有关。
    • 验证部分是每一个区块链的瓶颈;
    • 无论是Proof of X,都需要验证的时间的算法难度是O(1),而不是O(n)或者更大。
  • 交易尺寸设计:例如gas设计,是对验证的设计的前提,从而保证host和验证的顺利的执行。
    • BCH因为比特币的交易尺寸较小而诞生
    • Ethereum设计gas limit为21000
    • 更低的交易尺寸,更小的结构,才能带来更高的并发
  • P2P、智能合约等:共通的设计

4 主流的设计思路

  • 共识设计
    • PBFT
    • POX(POW、POS)
  • 治理结构
    • 链上治理:链上有一系列的惩罚、奖赏机制,相当于既定的社会规则。
    • 链下治理:将账号和公司绑定,对发生问题的账号的公司进行奖惩。属于商业化的治理方式。

5 新数据结构的组合(DAG,HashGraph)

  • DAG
    • 无区块结构
    • 图结构的网络
    • 通过设置见证者做merge部分
    • 瓶颈在于如何建立高自由度的finality的设计
  • HashGraph
    • 使用DAG结构
    • 使用PBFT

6 区块链和DAG的特点

  • 区块链
    • 区块链相当于高速上的匝道,是单行道。
    • 区块链上的交易必须一笔跟着一笔。
  • DAG
    • DAG并非链式结构,而是图的结构。
    • DAG相当于高速的主干道,多通道,可以变道超车。
    • DAG的目的是为了改变区块链的单行道的特点,自由度比较高,但是需要进行相应的改变设计。

7 如何使用新数据结构

  • 学术派:无论如何操作,线上PBFT做验证
  • 工程派:直接新共识配合新的数据结构
  • 吴为龙老师认为数据结构还是用老的比较好,新的数据结构的坑还没有被踩过,直接工程化比较容易出问题。工程化的时候由简入难,先用熟了再用新数据结构。
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