为企业应用而生，第3代底层公链开发实操指南

区块链发展到现在，已经被大家喻为下一代互联网，其发展也经历1.0和2.0，在区块链1.0阶段，以比特币为代表的分布式账本实现了不可篡改的点对点转账功能。

在区块链2.0的时代，通过图灵完备的智能合约，实现了代码即法律，最具代表的就是以太坊。随着区块链从一项技术演变成一个行业，越来越多的企业开始使用区块链技术，但是很快就暴露出了区块链2.0问题，性能严重不足。区块链3.0就是为企业应用而生，来应对区块链在大规模应用中的结合和落地问题。

公链之争从未停止过，怎样设计一条公链成为大家关注的话题。

区块链的不可能三角问题

要设计一条公链，首先要了解区块链设计中“不可能三角”问题，即无法同时达到“高效低能（Scalability）”、“去中心化（Decentralization）”、以及“安全（Security）”这三个要求。

• 最大程度的“去中心化”和“安全”则无法达到“高效低能”，比特币、以太坊采用POW共识机制便是目前最去中心化的共识机制。从数据结构上看，它们采用“区块+链”的结构，在可追溯、防篡改上具备安全优势，但是PoW需要很大的算力支持，所以注定无法达到高效。

• 追求“高效低能”和“安全”则无法完全实现“去中心化”，无论是比特币的PoW还是AOA的DPoS，都是用自己的方式选择公共的服务节点，只不过方式不一样，DPoS利用N位受委托人通过投票实现的股份授权证明，实际上都是对“去中心化”的退让，最大程度的降低去中心化就会形成联盟链和私有链，变成一个中心化的数据库账本。

• 优先“高效低能”和“去中心化”则“安全性”将会降低，区块链最大的特点就是在密码学的基础上实现了可追溯，防止篡改，在区块链的处理交易过程中，加密解密也是很耗时的。

公链开发实践

要设计一条公链，还要有一个近乎完美的经济体系。设计良好的经济体系，一方面可以保护区块链安全稳定运行，一方面可以让更多的人以很低的成本使用区块链，在降低使用区块链成本的同时，我们还要尽可能的保证公平性，如果不能兼顾公平性，就会出现以太坊拥堵问题。Aurora公链开发，主要又分了两个大的阶段。

第一阶段

快速的开发第一个版本，来填补区块链2.0到区块链3.0之间的一个过渡阶段，这个版本要解决好区块链下面的问题:

重新设计经济系统和交易上块策略，在新的经济体系中，我们更加关注交易处理的公平性，使用应用智能隔离的方式，通过可变规则对交易进行分析，动态完成。

分类和类内排序，很好保证了不同类型交易互不影响，类内交易可以通过提高费用方式提高处理速度，有效的避免以太坊拥堵问题。

并且我们最大程度的降低了交易过程中手续费的收取，因为我们认为，区块链体系中，收取手续费是对整个经济体系的保护，并不存在免费的系统，EOS所谓的交易免费，只是换个方式而已，它们通过抵押EOS换取资源方式，交易过程中需要消耗资源，反而增加了用户使用区块链的门槛。

通过对不可能三角问题深刻理解，我们在第一阶段选择了以DPoS+BFT为基础重新设计实现共识机制，全新的抵押投票机制，既保证了每个人有参与投票权利，也保证了参与投票每个人真实有效。通过融入BFT产块批量验证机制，减少了区块确认数问题，也降低了自然分叉的几率，提高了交易性能，新的共识机制没有PoW产生的高能耗，又要保证相对公平性，和最大程度的去中心化原则。

优化了P2P网络，提高了广播速度和到达效率，为后期升级到P2P立体网络做准备，我们所希望的区块链，是一个秒级确认的系统，网络优化是个持续改进话题。

引入了多资产功能，多资产不需要写智能合约就可以快速发行Token，没有合约代码，就没有bug，提高了安全性。并且多资产还有通过设置股东投票的方式完成增发，超级管理员完成冻结解冻的附加功能，来应对不同场景对Token的要求。还增加子地址功能，来解决Token资产归集难，归集成本高的问题。

智能合约全面支持多资产操作，让非主链Token操作像主链Token操作一样简单、高效。

第二阶段

寻找高效、简单的共识机制Aurora公链第一阶段版本采用的DPoS+BFT的共识机制，就是为了保证共识速度足够快，提高确认速度，将确认区块降低到一个，但是这也不是最佳的共识机制，我们也在积极的探索新的共识机制，新的共识机制应该像PoW一样高度去中心化，但是非常简单的、不需要大量计算，同时可以到达秒级共识速度，一旦我们技术成熟我们会替换现在共识机制。

例如，我们正在研究的VRF可验证随机函数，随机抽取共识节点，具有不可预知可验证特点，它既保证了公平公正，黑客无法攻击，又能够比较好的让所有人都有权参与产块过程，产快速度还可能做到秒级确认。

多链并行是我们第二阶段重点，现在比较流行的区块链设计:单链，双链，或者DAG，他们在一定程度上都缓解了现在区块链存在的问题，尤其是性能问题，但是问题还是会慢慢暴露出来。

• 随着使用用户增加，行业范围越来越大，它们又要重新面对性能问题，所以区块链处理能力应该是横向动态增加，纵向提高始终有上限。

• 区块链上很多不相关的数据，用户不希望保存，因为增长很快，成本随之增加。

• 不同行业/领域接入区块链，根据流量不同，一定会有拥有一条独立区块链的需求，但是又不能产生信息孤岛，链与链的价值无法传递尴尬情况。

Aurora公链设计的多链结构，可以允许用户通过申请的方式提交发链的请求，Aurora节点投票方式进行审批，如果通过，即可加入到多链的网络体系中，新增加的链是独立运行在网络中，并且随时和其他链产生价值交换。

P2P立体网络，是为了更好的支持多链架构：

• 建立网络的立体分层分区域结构，通过对网络的优化，超级路由器，可以准确的识别出数据的到达区域，来提升通信、广播的速度。

• 更好的数据压缩信息处理方式。

• 智能化的布隆筛选，直接接收转发有效的数据。

• 智能合约

Aurora公链第一阶段选择EVM作为我们优先支持的智能合约虚拟机，是因为，EVM也是以太坊智能合约虚拟机，它的优点也是显而易见:

• 经过大量用户的测试和验证；

• 用Solidity编写的智能合约都会被编译成指令去执行，比较高效；

• 支持以太坊社区的开发者很多，更容易被大家接受。

但是智能合约最好要支持用C++、JavaScript、Java，Go等我们大多数程序员都能编的语言去写智能合约，这样才能够得到普及。或者说，假如开发DApp，也能够让普通开发人员来去写这些智能合约，才能让DApp更快的普及起来，所以我们也在开发集成WebAssembly来支持新的智能合约，这样很多高级开发语言都可以直接编译成WebAssembly的字节码，这种字节码和底层机器码很相似可快速装载运行，性能也是非常高。

如何逐步做到极致安全

现在绝大多数区块链项目采用的均为椭圆算法，但在量子计算面前，基本上几秒钟甚至是一瞬间就会被破解，这将导致我们所有账户余额、私钥都会被破解。在量子计算面前也是毫无隐私，破解后可以造假、转账，做任何事情。所以我们的加密计算方式必须要能抗量子计算，保障无隐私泄露的危险。

• 加密方式要和用户数据分离，这样加密方式升级对用户数据完全没有影响。

• 零知识证明是能够解决，当转账的时候，只能通过验证交易是否正确，并且整个过程不泄露隐私。

• 格计算是一种基于多维空间的数学转换过程，这种多维的空间随着维度每增加一维，它的计算的难度，不仅是指数级的增加，更是一种复杂级别的增加。这种增加使得未来的技术，即使量子计算，也无法破解。

对同行的建议

区块链出现，最大的贡献就是用低成本方式解决信任问题，所以我们在做好公链的技术支持的同时，要不断的探索不同行业/领域结合方式，不能夸大公链能力，造成区块链滥用，做好layer1和layer2的结合。

不同企业需要的不仅仅是区块链技术，更需要的是一个完整区块链生态支持，需要生态中的交易闭环，帮他们解决传统互联网方式解决不好的问题，做好区块链生态，更好的服务于各个行业。

作者：强科臻，Aurora极光链 CTO。吉林大学计算机与软件工程专业，高级软件架构师和技术爱好者，拥有丰富的互联网和区块链开发经验。

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