文章框架速读：区块链作为数字经济的可信基础设施，在实现数据可信、资产可信、价值可信方面发挥了至关重要的作用。合作。影响。随着区块链技术列入“十四五”规划，国家明确了发展以联盟链为主的区块链服务平台的目标。更多场景的深入探索和应用，对区块链这一新兴技术提出了更高维度的要求和挑战。联盟链的需求和未来的发展趋势可以分为以下几类：三大一小：网络数量多、存储数据量大、合约规模大、交易延迟小。从基础设施衍生出来，随着“新基建”的不断深入探索，用于承载可信数据的区块链平台的业务模型也将变得更加复杂，导致智能合约逻辑多而复杂，业务量大数据呈指数级增长。更重要的是，联盟链是一个多方协作网络，将会有越来越多的机构和企业参与进来。如此一来，区块链节点网络的部署将更加复杂，网络延迟和丢包率将进一步增加。扩容，导致区块链性能显着下降。因此，“网络数量多、存储数据量大、合约规模大、交易延迟小”是对下一代联盟链最基本的要求之一。一高一低：易用性高，接入成本低对于区块链来说，现在最大的问题就是接入成本太高，易用性不强。目前大量的非区块链应用使用传统的关系型数据库和传统的基于JDBC的JavaWeb相关技术，现在大量的软件开发工程师已经具备了这样的技术栈。现有的使用Solidity、Go、Rust等进行业务逻辑编码的区块链虚拟机，在编码逻辑和数据存储方式上与现有的软件开发思路并不是特别贴近。这也是现有“区块链+”难以落地的原因之一。高强度保护：安全性高，隐私保护强。作为一个多中心化的分布式系统，一般会有多个机构同时参与整个应用生态的建设，这对于数据安全和隐私保护也非常重要。高要求。隐私安全按照细粒度分为链级、合约级和交易级，区块链系统的隐私保护能力需要从网络、执行、存储等几个维度来考虑。软硬件结合：硬件数据自动采集，软件可信数据处理真实数据第一公里问题是困扰区块链的最大问题之一。对于区块链作为“可信基础设施”的定位，很多人都会质疑链上数据的真实性。因此，对于区块链来说，结合物联网等硬件设备自动进行数据采集和验证，也是未来不可或缺的一部分。此外，对于区块链节点本身而言，充分发挥区块链软件的灵活性、硬件极速的计算能力、软硬件的高安全性等特点非常重要。该系统还可以将区块链本身的性能和安全性提高到更高的水平。因此，作为未来的可信基础设施和下一代价值互联网的基石，区块链需要面临更大的挑战。QuChain区块链平台还需要做更多的技术升级和迭代，以满足未来“新基建”提出的重大诉求。全新的区块链网络架构：多层次异构区块链并行网络模型区块链作为一个庞大的可信数据基础设施，需要支持大规模的网络模型。我们认为整个区块链网络需要同时支持“横向”和“纵向”的扩展。在这种网络模型和架构下，可以实现多级异构（同质）子链的扩展和管理，实现多条链之间的互联互通。更适合业务扩展和隔离，更符合“基础设施”相关需求。此外，对于每个平台节点，可以根据节点类型进行划分，实现多类型区块链节点的分层组网模型，形成大规模可管理的区块链网络。因此，从这两个维度出发，我们可以实现“横向和纵向”的扩展方式，形成一种新的多链异构并行架构。这样做最大的好处是，在“新基建”的扩容计划中，我们可以灵活实现“新链”的接入和管理，完全可以实现不同业务之间可靠的链与链互通。链条。信任互操作，实现多链模式下的监管和治理；同时，对于业务拓展过程中“新伙伴”的加入，也可以根据节点类型提供相应的接入模型，实现更细粒度的权限管控，有利于大规模扩大业务。因此，我们认为在未来的发展过程中，多元化的技术一定是并存的。区块链要发挥价值，还必须实现不同业务场景的交互。更重要的是，需要更多合作伙伴的加入，才能实现“价值互联网”。”构建。区块链将不仅仅是一条链，而是基础网络的载体，可以有更强的扩展性和兼容性。专用区块链存储引擎：新一代高效混合存储模型，区别于公有链在联盟链的业务发展速度、业务数据量、业务复杂度都相对比较复杂。比如我们之前做的公积金相关业务，目前累计数据已经达到200亿条。这实际上给区块链本身带来了很大的压力。传统过于简单的区块链存储模型使用一般单机的RocksDB、LevelDB等无法满足这种数据库模型，但是如果直接使用TiKV、Aerospike等分布式数据库，虽然可以解决数据存储的问题，但是会增加读写时的事务延迟非常频繁。这也会大大降低区块链的执行性能。经过分析，我们认为区块链本身具有比较独特的存储模型，可以为其设计更专用的存储架构来满足存储需求。因此，从2019年开始，我们开始迭代升级QuChain区块链平台的存储架构。迭代升级的基本思路是参考传统数据库优化“分库分表”模型的思路，根据自身数据特点进行分库存储，但更重要的是，分库后存储，还需要针对其数据数据库的设计和开发，应该从数据库层面能够适配自身的存储方式，打造专用于区块链的存储引擎。我们在QuChain区块链平台的混合存储模型中分别设计了几个重要的组件和引擎：Filelog，一个基于文件的连续数据存储引擎，适用于区块、交易回执、交易日志等连续数据访问的存储数据库可以实现高效的数据读写、回滚、归档等服务。状态数据多级缓存面向读写均衡、随机性强的区块链状态数据多级缓存。集成读写缓存，可以帮助区块链实现异步批量状态数据写入。实现对不同类型数据库的快速访问。状态数据专用存储引擎VIDB针对状态数据的读写平衡，设计了一种基于新的Merkle树结构的存储模型，优化了存储。更均衡的状态数据访问，更容易实现分布式扩展。一键改链：简单易用的区块链执行引擎众所周知，区块链作为一个基础软件，与业务耦合度最高的就是智能合约，也是智能合约中让用户直观的部分感觉区块链好不好用，所以虚拟机作为智能合约的载体就显得尤为重要。我们始终认为，一个好的虚拟机不仅要有好的性能和扩展性，更重要的是它的易用性，需要对业务开发者和用户更加友好。经过总结分析，所谓的易用性主要有几个方面：1.编程语言的通用性。为了发展，不需要学习一门新的语言，这个语言必须有良好的生态；2、数据存储结构的多样性，可以根据业务逻辑提供更多样化的数据结构，更贴近业务；3、为方便业务系统框架对接，希望能实现业务系统快速对接，降低业务系统开发成本。因此，在上一版本的趣链区块链平台中，很早就推出了我们自研的基于Go的Java虚拟机，其性能相比EVM有了很大的提升。另外，它利用Java语言本身的开发生态，为开发者提供了便利。对于存储数据结构方案，也提供了Map、List、Table等多种类型的数据存储架构。基于此，我们近期也会进一步升级我们的虚拟机，主要着眼于降低与现有业务系统对接的成本。基于现有的K/V状态数据库存储模型，借鉴谷歌的《F1：A Distributed SQL Database That Scales》思想，实现SQL在区块链上的高效解析和执行，我们将在区块链上实现SQL编译处理和SQL转换关键的技术组件——值对存储引擎在保证原始MerkleTree计算的同时，为业务提供更易用的调用方式。但是需要注意的是，并不是所有的需求都适用于区块链。比如非索引查询在目前的区块链系统中是非常不合理的，这也需要存储引擎的配合。再者，对于业务系统来说，仅仅支持SQL执行和表数据存储结构是远远不够的。需要能够支持更方便的业务系统对接，比如如何快速对接SSH、SSM等传统JavaWeb框架中的区域。区块链，一般是在Mybatis或者Hibernate中实现SQL语言的封装和执行，然后通过JDBC实现数据库的访问和调用，我们也需要实现类似区块链的JDBC接口，帮助开发者实现数据的快速访问，实现更加友好的商务通话模式。因此，QuChain区块链平台可以在一定程度上实现业务系统的“一键上链改造”，大大降低区块链开发的门槛和使用成本。天然的隐私保护与并行计算模型近年来，隐私保护也是区块链领域最热门的话题之一。很多区块链平台也推出了自己独特的隐私解决方案，无论是基于密码算法，还是基于TEE，各种解决方案都比较完备。在老版本的趣链区块链平台中，我们也推出了不同类型的隐私保护方案，基于TEE，基于分区共识等，但是这些方案的使用水平和发展水平还是有比较大的差异.限制。我们认为，造成这种情况的根本原因是区块链现有的共识-执行-存储计算架构不适合隐私保护。所有共识节点都需要冗余的计算和存储，这也是造成隐私难以保护的原因之一。因此，只有将执行、验证和存储分离，才能更好地保护隐私，实现数据“可用、可验证、不可见”。执行、验证、存储分离后，更容易实现区块链并行计算。如下图所示，该平台将在未来实现。将区块链的计算和验证分离，充分利用基于TEE或ZKP的可验证计算能力，实现链下计算和链上验证。在架构层面，将是链上和链下的高效协作。同时，更重要的是，借助于QuChain区块链平台的分片架构，可以实现链上验证的并行处理，实现共识节点的水平扩展，更适合高-未来区块链的性能要求。我们相信，在这种计算模型下，区块链可以同时兼顾可扩展性、隐私性和高性能。新一代QuChain区块链平台也将能够进一步提升复杂业务场景下的性能。全链路软硬件一体化解决方案软硬件一体化的方向是我们从Hyperchain推出以来一直贯彻的理念。我们认为，应充分发挥硬件的高安全性和极速计算能力，结合区块链软件本身的特点，打造区块链专用硬件，实现安全、隐私、性能的进一步突破。我们认为主要有三个方向：区块链专用芯片/模块：区块链小型化、以芯片为基础，形成分布式存储和计算软硬件基础设施，加速网络转发能力、共识计算能力、高效存储能力、采集、整个区块链数据的分发、计算、存储，形成完整的安全生态闭环；一体机：满足政府领域对安全的严格要求。、网络共识加速器、可信执行环境等硬件设备和技术，实现软硬件一体化的安全、自主、可控；区块链加速设备：提供区块链专用硬件加速整体解决方案，充分挖掘SSD、FPGA、网卡等硬件潜力，提升计算效率，实现并行多核高效计算，突破区块链性能瓶颈；网络、存储等多维度加速。此外，依托硬件自身的可信执行服务，可以实现细粒度的隐私保护策略，保证数据在执行、存储、传输过程中的全方位加密。最后，我们认为区块链的软硬件融合不应该局限于服务端，更重要的是要考虑整个链路数据的可信度，这也是我们一直在做的事情。未来，我们将秉承更加开放的生态理念，持续开放全功能的趣链区块链试用版，供更多开发者开发区块链应用，构建更具活力的区块链生态。
