摘要：模塊鏈的共識配置，該配置會寫入創(chuàng)世塊。主要指責是記錄和更新本地累計工作量最高的鏈，并維護鏈上數(shù)據(jù)的索引。消息使用序列化。協(xié)議是節(jié)點之間用來處理廣播和轉(zhuǎn)發(fā)新的交易。

by Nervos CKB Team

在 2017 年底，我們感到心里的一些想法，包括分層的網(wǎng)絡(luò)以及一個作為共同知識庫（Common Knowledge Base）的區(qū)塊鏈，都已經(jīng)成熟。因此 2018 年元旦一過我們就迫不及待的行動了起來，聚集在一間小小的辦公室，進行了 CKB 想法的第一次分享，第一次整理了開發(fā)計劃，在 1 月 23 日寫下了第一行代碼。

從那時起到現(xiàn)在已經(jīng)過去了 300 多個日日夜夜，經(jīng)歷了多個迭代和沖刺，CKB 的版本終于來到了 0.1.0，設(shè)計框架基本成型，包括共識、Cell 模型、虛擬機以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在內(nèi)的組件都已經(jīng)實現(xiàn)，開源的準備都已經(jīng)完成。我們終于可以說一句，Hello CKB～

Nervos 網(wǎng)絡(luò)是一個分層架構(gòu)的分布式應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。CKB 是一個在設(shè)計上非常不同的公有鏈協(xié)議，也是 Nervos 網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)層，是整個加密經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò)的信任引擎。CKB 從分層架構(gòu)的角度出發(fā)，目標是成為資產(chǎn)存儲層和上層協(xié)議的仲裁層。

CKB 的開源倉庫如下：

https://github.com/nervosnetw... - ckb 主倉庫

https://github.com/nervosnetw... - ckb 虛擬機倉庫。ckb 虛擬機是我們專門為區(qū)塊鏈設(shè)計的，使用 RISC-V 指令集 (https://riscv.org/)，用來執(zhí)行CKB上智能合約的虛擬機。

CKB 的編程模型由 Cell 模型和 CKB-VM 組成。在 CKB 上運行的 DApp 都有計算和驗證兩個部分 ，計算在鏈外運行，驗證在鏈上由 CKB-VM 執(zhí)行。由于這是一種新的編程模型，我們通過如下三個倉庫提供了合約代碼及 SDK 示例：

https://github.com/nervosnetw...

https://github.com/nervosnetw...

https://github.com/nervosnetw...

請注意，CKB 還在快速開發(fā)迭代中，這里只是提供簡單的示例參考，CKB 的 API、編程模型和其它設(shè)計在未來都有可能發(fā)生變化。

作為一個開放的網(wǎng)絡(luò)，Nervos 通過 RFC (Request for Comments) 流程來定義規(guī)范和改進協(xié)議。我們歡迎社區(qū)通過RFC流程來和我們一起推動 Nervos 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。Nervos RFCs 倉庫位于：

https://github.com/nervosnetw...

使用 Rust 作為主要開發(fā)語言

通過不同的功能模塊實現(xiàn)一個緊湊，完整的區(qū)塊鏈底層系統(tǒng)

基于 Cell 模型來擴展 UTXO 模型并支持存儲通用狀態(tài)

基于 Cell 模型和 CKB-VM 實現(xiàn)智能合約，合約計算驗證分離，計算發(fā)生在鏈下，驗證則在鏈上

支持智能合約的代碼邏輯和狀態(tài)分離

CKB-VM 使用 RISC-V 指令集，支持使用如 Ruby，Python 等高級語言來編寫智能合約

使用 Flatbuffer 實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的序列化，無需解析直接訪問序列化數(shù)據(jù)以及基于 zero-copy 的高效內(nèi)存使用效率

系統(tǒng)內(nèi)部基于消息和 channel 實現(xiàn)模塊通訊機制，在性能要求較高的如存儲和索引訪問等模塊中，用共享內(nèi)存加鎖方案實現(xiàn)

安全的 P2P 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，具有更好的網(wǎng)絡(luò)安全性，對 DoS 和日蝕攻擊等有更好的抵抗性

更高效的節(jié)點間發(fā)現(xiàn)，同步協(xié)議

SRC 模塊

存儲了 main 函數(shù)，是整個項目的編譯入口模塊。

CORE 模塊

用于保存 CKB 的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，包括 block，cell，transaction 等核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

SPEC 模塊

鏈的共識配置，該配置會寫入創(chuàng)世塊。不同配置的節(jié)點直接無法通信。

SHARED 模塊

用于保存各個模塊公用的邏輯和代碼。

db 模塊

封裝了底層的數(shù)據(jù)持久化層，CKB 底層存儲使用的是 KV 數(shù)據(jù)存儲，對應(yīng)的實現(xiàn)有兩種，一種是基于 RocksDB 的實現(xiàn)，利用 RocksDB 將數(shù)據(jù)持久化到磁盤。另外一種實現(xiàn)是基于內(nèi)存的模擬持久化實現(xiàn)，主要用于測試和開發(fā)等場景。

Chain 模塊

實現(xiàn)了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。使用 DB 模塊進行持久化。CHAIN 主要指責是記錄和更新本地累計工作量最高的鏈，并維護鏈上數(shù)據(jù)的索引。在更新鏈時需要進行驗證，并同時更新索引。

POOL 模塊

Pool 模塊的主要功能是實現(xiàn)交易池，CKB 的 pool 的特點是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動態(tài)調(diào)整出塊時間，這樣會更合理的利用網(wǎng)絡(luò)資源和帶寬。交易池的設(shè)計和實現(xiàn)的最大挑戰(zhàn)是要同時兼顧多個目標并取得平衡。包括考慮交易的排序，依賴關(guān)系，以及整體性能，尤其是降低節(jié)點之間需要同步的數(shù)據(jù)并且合理的使用緩存。

PROTOCOL 模塊

用于存放節(jié)點間消息的結(jié)構(gòu)定義，以及消息體的 builder。消息使用 flatbuffers 序列化。

NETWORK 模塊

點對的通訊的底層實現(xiàn)相關(guān)代碼，對 rust-libp2p 進行了封裝，并將一些基礎(chǔ)協(xié)議通過服務(wù)的方式暴露出來。通過對 libp2p 的抽象實現(xiàn)未來可定制的 libp2p 更加方便。

SYNC 模塊

實現(xiàn)了 CKB 的網(wǎng)絡(luò)同步協(xié)議，包括兩個協(xié)議，分別是 Synchronizer 協(xié)議和 Relayer 協(xié)議。Synchronizer 協(xié)議的工作方式是 head-first，更高效的利用網(wǎng)絡(luò)帶寬提升區(qū)塊下載效率，用于節(jié)點之間高速下載區(qū)塊數(shù)據(jù)。Relayer 協(xié)議是節(jié)點之間用來處理廣播和轉(zhuǎn)發(fā)新的交易。Sync 模塊在 Bitcoin 的 Head-first 同步，Compact Block 等協(xié)議的基礎(chǔ)上，結(jié)合了交易提交區(qū)，叔伯快統(tǒng)計等功能。

CKB-VM 模塊

CKB-VM 是一個獨立的實現(xiàn)。從實現(xiàn)角度，CKB-VM 是 RISC-V 的硬件 CPU 指令集的實現(xiàn)，所有的實現(xiàn)完全遵循 RISC-V 的標準。所以可以將 CKB-VM 當作一個 General Sandbox Runtime Module，CKB-VM 在項目中的作用是驗證狀態(tài)和執(zhí)行智能合約，讓整個系統(tǒng)的計算層保持了最大限度的靈活性，如通過更新 Cell 中存儲的系統(tǒng)合約可以實現(xiàn)添加新的加密算法或其他功能等，并且 CKB-VM 的 Sandbox 的隔離性設(shè)計為執(zhí)行合約提供了強大的運行安全保障。

MINER 模塊

通過可插拔實現(xiàn)了不同的共識算法替換，目前為了開發(fā)方便，實現(xiàn)了 CPU 和 Cuckoo 兩套內(nèi)置共識算法，并且可方便增加外部實現(xiàn)的共識算法，如 ProgPow 算法。

NOTIFY 模塊

是一套用于內(nèi)部模塊之間消息通訊的 pub/sub 模塊。

DEVTOOLS 模塊

包含用 Ruby 實現(xiàn)的腳本，用于開發(fā)過程中方便向區(qū)塊鏈發(fā)送測試數(shù)據(jù)。

閱讀代碼需要具備一些基礎(chǔ)知識，比如對 Rust 語言和生態(tài)，以及一些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法熟悉，對區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)概念如共識協(xié)議，智能合約等概念有一定的理解。

建議可以通過三條路徑來閱讀代碼

數(shù)據(jù)同步，這部分的邏輯跟網(wǎng)絡(luò)相關(guān)，會涉及到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，協(xié)議的實現(xiàn)等，主要看 protocol, network, sync 三個模塊。

數(shù)據(jù)存儲，可以了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)持久化實現(xiàn)，主要看 core, db，chain，pool 等模塊。

共識協(xié)議，需要對共識算法有一定的概念理解，主要看 spec, pow, sync, chain 等模塊。

Nervos CKB 仍然處于非常活躍的開發(fā)階段，代碼還沒有經(jīng)過生產(chǎn)環(huán)境驗證，功能，模塊可能在未來還有較大調(diào)整，所以項目狀態(tài)和說明請以 Github 上最新源碼為準。

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