HPB(芯鏈)公鏈,走了一條不尋常的道路

買賣虛擬貨幣

引子

那是個酷熱至極的夏天,杭州的天氣預報顯示連續好幾天的溫度已達40度。當然比起天氣的火熱,傭兵感受得更多的是加密貨幣世界的火熱。

2017年8月,加密貨幣市場的投資者見面都不會問資產賺了百分之幾,而是直接問翻了幾倍還是幾十倍。當時可能連比特幣到底是什麼都講不清楚的我,也是市場的投機者之一。在1CO火熱的那個階段,我每天都能在微信群裡看到幾個甚至幾十個新專案出來做1CO,當時韭菜們很難分辨到底哪個專案是靠譜的,因為反正只要上了交易所,基本就是沒有虧的。當時的我,就看到了HPB這個專案的1CO和它的創始人汪曉明。我對HPB印象非常深刻,因為在那個專案滿天飛的年代,HPB卻是唯一一個號稱從硬體端結合區塊鏈來做的專案。當時,基本不具備區塊鏈認知的我,對這種冒出的新噱頭十分不感冒。因為大學階段嵌入式技術出身的我,深知硬體設計的難,所以要從硬體端改造區塊鏈世界,我認為肯定是在蹭熱度的專案。

但是,當時很清晰得了解到,HPB創始人汪曉明不僅是區塊鏈資深的行家,還是一位技術大咖。其ID「藍蓮花」在技術社羣屬於頂尖大咖位置,所以當他宣佈要結合硬體來改造區塊鏈世界時,輿論也確實都在看好。所以,我印象在媒體看到「藍蓮花」在國外發布HPB專案並進行1CO時,臺下的觀眾都把釋出會圍得水洩不通,可見確實人氣很旺。

直到2017年9月4日,中國七部委釋出了《關於防範代幣發行融資風險的公告》,在中國境內叫停包括1CO在內的所有代幣發行融資活動,清理整頓1CO平臺並組織清退1CO代幣。這時,市場冷下來了,許多剛釋出1CO計劃的專案方,只能選擇退幣來遵守政府法規,HPB也不例外,也按照了規章釋出了退幣計劃。但是在那漫長的熊市裡(其實也就2個月時間,最近才是熊市大週期),我聽到最好的觀點就是:熊市才是最好顯現專案方價值的時候,因為往往潮水褪去,你才知道到底誰在裸泳。牛市專案方吹的牛,卻令投資者難以判斷。

時至今日,外面寒風陣陣,杭州的天氣幾近迫近零度,在上上週也剛下了寒冬的一場雪。而行情呢,總愛和天氣呼應,加密貨幣市場也跌至寒冬時節,讓許多投資者學會了敬畏市場。在這漫長的熊市裡,投資的情緒逐漸冷靜後,技術出生的我開始學習了區塊鏈的基礎知識,並在輸出價值時不斷提高自身的認知。

時間確實見證了許多專案方的成長,也讓許多圈快錢的專案方選擇不作為而離開了市場。94當年看到的專案,許多已經在這寒冬裡消聲滅跡,剩餘的專案自然是那些真正推動行業發展的專案方。這裡面自然包括HPB(芯鏈),一個紮實地推動區塊鏈技術、推動區塊鏈商業專案落地的公鏈專案。

再見HPB(芯鏈),已然發展成為一個初具規模的創新性高效能公鏈平臺,而我也終於看懂了其中的價值。

HPB(芯鏈)的獨特魅力

採用POW的比特幣,讓世人見證了記賬和發行貨幣這個事,完全可以在一個人人參與見證的環境裡完成,而無需再依賴貪婪的中心化機構(銀行和政府)。這種啟發式的、分散式見證、資料不可篡改的思維,散發出更為理想的社會狀態。導致在商業機構和技術社羣中,許多人開始嘗試想要將這個不可篡改的資料庫技術應用到社會的各種場景裡,發揮獨特的魅力。這時候,將比特幣底層的區塊鏈技術抽離出來,並結合智慧化的程式設計,為這項專案方搭建一個通用性的區塊鏈計算平臺成為了剛需。

以太坊的出現被譽為「第一臺世界性的區塊鏈計算機」,底層採用了類似比特幣的區塊鏈技術,確保了以太坊上的資料都是不可篡改的。而在這個計算機平臺上,不僅有礦工透過礦機提供的硬體平臺,還有以太坊虛擬機器提供的圖靈完備程式設計環境,讓開發DAPP成為了可能性。從此,區塊鏈進入了DAPP生態繁榮的時代。

但是在與現實生活結合過程中,許多DAPP開發發現了以太坊上的效能問題,也就是所謂的TPS(每秒能處理多少條資料)。其中以太坊上15~40TPS的吞吐量,對比目前網際網路APP幾萬~幾十萬的TPS,讓許多商業落地的DAPP難以落地起效。因此,高效能區塊鏈計算平臺成為了下一階段的公鏈技術突破難題。

2018年公鏈爆發以來,以EOS為首的DPOS共識演算法、NEO的DBFT共識甚至前幾天我調研的POR共識演算法,都是下足功夫在「軟體」層面下足了功夫。但是,公鏈作為未來的世界性計算機,其軟體設施最佳化加速了,那硬體難道不需要進行提速麼?汪曉明作為資深的技術大咖,不僅看到了共識機制的問題,也看到了硬體技術的瓶頸,從而提出了一個「全新的區塊鏈軟硬體體系架構」,利用高效能運算平臺HPB為區塊鏈提供一個高TPS和低延遲的公鏈平臺。

打個不太恰當的比方,比如今天你在使用著最新版的作業系統Window10,但電腦硬體卻是一臺奔騰868,相信最佳化再快的作業系統在上面跑,計算機在執行復雜軟體時依然是卡得嚴重。但如果利用效能更好的硬體和作業系統,那必然會讓計算效能達到更最佳化。這就是目前HPB在探索的創新之路。

芯鏈專用硬體——BOE

BOE加速引擎

不同於其他公鏈最佳化方案,芯鏈提出了一套針對針對區塊鏈計算進行定製化升級的方案,稱之為BOE加速引擎(區塊鏈解除安裝引擎)。

我們深知在區塊鏈上,每時每刻都會發生著交易資料。而參與維護這個網路的礦機,都需要在每個區塊產生週期內,把交易資料同步到整個網路的每一臺礦機上,並參與驗證後將真實可靠的資料上鍊。因此,在資料同步過程中,將資料傳送到每臺電腦節點(交易廣播)、進行確定交易有效(交易驗證)、獲得記賬權的節點廣播將一個打包好的區塊告訴其他人(區塊廣播)、將區塊上鍊(區塊生成)等,都會涉及到資料連線和傳輸的問題。

以前這些傳輸行為,在原有的硬體架構上,只能傳輸了一條交易資料,才能繼續接受第二條,這種序列的傳力方式,當網路交易資料增加、網路節點增多時,那麼這個傳輸過程會變得十分緩慢。

因此,HPB提出了利用BOE技術,結合CPU序列能力和FPGA/ASIC晶片的並行處理能力,自行設計了一套BOE硬體,讓網路傳輸的交易資料不再像以往那樣,在傳輸資料時排長隊。打個比方,在其他公鏈專案上,每臺硬體裝置在傳輸資料時,只有一條道路來流通,但在BOE引擎上,則是一條八通道(甚至不止這樣的提升)的道路,那麼通行的資料速度必然大大提升。

BOE內嵌其餘加速硬體

1.簽名器加速

在區塊鏈網路中,每一筆交易都需要簽名和簽名驗證。簽名和簽名驗證對應的是加密和解密的過程,是一項非常複雜的數學運算。目前公鏈上的處理方式都利用純軟體進行計算,只能達到每秒上千次。當未來需要面對每秒百萬級交易時,難以達到需求。BOE內嵌的ECDSA模組,則是利用硬體進行計算的模組,分擔了CPU的計算資源,大幅提高簽名驗證速度。

2.資料分片廣播處理
BOE加速引擎採用的區塊資料分片廣播處理技術,能讓高TPS處理資料時,讓區塊能第一時間讓參與節點都獲知,從而進行下一區塊處理,減少無謂的運算資源浪費。

效能總結

綜合了以上技術的BOE加速引擎,可實現大併發的連線。透過對特定的資料流通進行加速處理後,BOE加速引擎在網路傳輸層面上,是通用計算平臺節點的處理效能的100倍以上。

創新點的共識演算法

在HPB網路中,除了對硬體進行了必要的最佳化外,為了達到高速的效能目標,採用的還是雙層選舉機制,即外層選舉和內層選舉。

外層選舉

外層選舉是利用節點以往的參與區塊的貢獻程度,從而選舉出一批高貢獻值節點。

其中在評定指標時採用的一下四個指標進行計算:
(1)是否配有BOE硬體引擎
(2)網路寬頻貢獻度
(3)信譽值評估
(4)持有通證的時間

從這個評估體系來看,外層的選舉評估是比較科學的,透過持有代幣時間和節點信譽值,能評估出節點的忠誠度和記賬貢獻程度。而作為一個十分重視網路吞吐量的網路,透過寬頻貢獻度能明顯瞭解網路貢獻程度。從這個體系中,能讓以往對網路貢獻大的節點浮現,讓網路趨向健康發展。

內層選舉

內層是建立在外層選舉的基礎上,讓透過外層選舉的高貢獻節點在每個投票週期開始之後,讓高貢獻節點透過硬體BOE分別進行計算後,提交自己計算好的區塊資訊,並打上Commitn的標誌。

在統計階段,即投票計算後,投票池會收到每個高貢獻節點提交的commit,並在最後的計算階段,按照固定的權重演算法迅速計算出每個節點在該區塊的生成優先順序,從而讓優先順序最高的獲得記賬權。

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