摘要：秘猿科技創(chuàng)始人等在做了很多次，當(dāng)時講了為什么我們需要許可鏈。所以，在年初，我們設(shè)計與開發(fā)了企業(yè)級高性能區(qū)塊鏈內(nèi)核，并于年開源。第一朵烏云，是區(qū)塊鏈的性能問題。

2016 年年初，Eris Industry 最早把 BFT 的共識引入到區(qū)塊鏈中，創(chuàng)造了許可鏈。秘猿科技創(chuàng)始人等在 Ethfans 做了很多次 Meetup，當(dāng)時講了為什么我們需要許可鏈。簡單來說，在比特幣的區(qū)塊鏈上我們實現(xiàn)了不記名資產(chǎn)，但是在很多金融場景里面我們會需要很多記名資產(chǎn)。我們需要知道資產(chǎn)是登記給誰的、身份是明確的、可追溯的，而不是一個完全匿名的環(huán)境。區(qū)塊鏈如果要真正做到商業(yè)落地，身份融入?yún)^(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€必要條件。所以，在 2016 年初，我們設(shè)計與開發(fā)了企業(yè)級高性能區(qū)塊鏈內(nèi)核 CITA，并于 2017 年開源。CITA 從開源至今已經(jīng)有超過 10 個版本的穩(wěn)定迭代，目前已經(jīng)有包括招商銀行，中鈔區(qū)塊鏈研究院等多家銀行和國有大型機構(gòu)使用 CITA 搭建自己的底層架構(gòu)。（P.s 本文首發(fā)于 2016 年 6 月的個人博客）

秘猿科技區(qū)塊鏈小課堂第 4 期
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2007年，中本聰踏上征程，開始尋找困擾密碼學(xué)愛好者多年的一個問題的答案：我們能不能在數(shù)字世界中構(gòu)建一個點對點的現(xiàn)金系統(tǒng)？

2008年，在一群密碼朋克的聚集地metzdowd郵件列表上，比特幣白皮書悄然問世。這篇劃時代的論文算上引用只有短短9頁，簡潔明了的描述了一個前所未有的系統(tǒng)。

2011年，我從正熱衷于挖礦的好友那里聽說了這個項目，但真正引起我極大興趣的，是名為Paul Bohm的用戶對Quora上一個提問的回答，他在文章中將比特幣和拜占庭將軍問題聯(lián)系到了一起。這篇文章為我打開了一個新世界的大門，這個世界的基石不是密碼學(xué)貨幣，而是區(qū)塊鏈。（最帶勁的是，這個世界沒有奇怪的防沉迷系統(tǒng)...）

區(qū)塊鏈實際上是一種新型的分布式數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫與以往的分布式數(shù)據(jù)庫之間最大的不同，在于它能夠容忍所謂的拜占庭故障。拜占庭故障是一種最寬松的故障類型，節(jié)點被黑客控制所能表現(xiàn)的任意行為也是一種拜占庭故障。可以容忍拜占庭故障的分布式數(shù)據(jù)庫，只有在網(wǎng)絡(luò)中的多數(shù)數(shù)據(jù)庫節(jié)點同意時，才會執(zhí)行客戶端請求的操作。換句話說，沒有任何一個單一節(jié)點，或者容忍數(shù)量之內(nèi)的多個節(jié)點，可以擅自修改這個數(shù)據(jù)庫里面的數(shù)據(jù)，因此即使這些節(jié)點被黑客惡意控制，他也無法寫入錯誤數(shù)據(jù)或者篡改以前的數(shù)據(jù)。

這樣一個不能被篡改的共同維護的數(shù)據(jù)庫，記錄的是從數(shù)據(jù)庫開始運行以來所有的操作和數(shù)據(jù)。任何人都不能否認(rèn)這些數(shù)據(jù)的真實性，它是一個唯一的可信數(shù)據(jù)源，可以作為其它需要信任的業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。它將一座座的信息孤島連接成了一個完整的世界。有了這樣一個數(shù)據(jù)庫我們就可以創(chuàng)造出許多以前不可能存在的應(yīng)用。中本聰用這個數(shù)據(jù)庫記錄了一個現(xiàn)金賬本，于是比特幣誕生了。在這樣一個由遍布全球的節(jié)點共同維護的網(wǎng)絡(luò)上，每一筆轉(zhuǎn)賬記錄實際上都可看作數(shù)據(jù)庫中的一個操作：把 A 的賬戶余額減少 100，再把 B 的賬戶余額加上 100。

如果在數(shù)據(jù)庫里面記錄誰擁有多少股票，我們就得到了一個股權(quán)登記系統(tǒng)，如果在里面記錄域名和 ip 的對應(yīng)關(guān)系，它就變成了一個域名注冊系統(tǒng)。最棒的是，這些數(shù)字形態(tài)的股票，域名，各種各樣的資產(chǎn)，還能夠在這個 7*24 小時持續(xù)運行，無人可篡改，多地備份強力容災(zāi)的系統(tǒng)上自由流轉(zhuǎn)！
共同維護一個數(shù)據(jù)庫，也就意味著無需對賬，降低了結(jié)算清算的成本。資產(chǎn)可在網(wǎng)絡(luò)中輕松流轉(zhuǎn)，交易摩擦幾近于零。而數(shù)據(jù)無法篡改的性質(zhì)，又完美的響應(yīng)了監(jiān)管機構(gòu)的要求，根據(jù)摩根士丹利的分析，僅這一項就能為銀行節(jié)約百億美元規(guī)模的合規(guī)成本。

“完美?！?/p> 成繭

可惜事情并不如想象的那么簡單。在比特幣之后，人們按照這些想法在公有鏈上進行了一系列的嘗試（染色幣，二代幣，etc.），卻漸漸的發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈的萬里晴空上，還飄蕩著兩朵烏云。

第一朵烏云，是區(qū)塊鏈的性能問題。以比特幣為例，目前整個系統(tǒng)的吞吐量最大為每秒 10 筆左右（與單筆交易數(shù)據(jù)大小有關(guān)），而一筆交易需要至少 10 分鐘才能得到確認(rèn)響應(yīng)（更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)下需要 60 分鐘）。這樣的表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達到諸多場景下的實用標(biāo)準(zhǔn)。

烏云之二，是所謂的確定性問題。確定性的意思是，當(dāng)你得到一筆交易的確認(rèn)響應(yīng)之后，這筆交易應(yīng)該就算是最終確定，永遠(yuǎn)不能撤銷了（除非法院判決之類的事情發(fā)生）。如果不能保證這一點，我們無論如何無法將房產(chǎn)股票這些資產(chǎn)放到鏈上進行流轉(zhuǎn)。

無論是工作量證明 PoW，還是權(quán)益證明 PoS，實際上都是由制造后面區(qū)塊的人，不停的對之前的每一個區(qū)塊進行投票。以 PoW 為例，每個新制造的區(qū)塊是一票，算力高的人，將獲得更多的投票機會。由于投票一直在持續(xù)，永不結(jié)束，因此理論上每個區(qū)塊都沒有最終確定，因為后面還有無窮多的票可以用來否認(rèn)它的有效性?，F(xiàn)實中，投反對票的成本與被投票區(qū)塊的年齡有關(guān)，年代越久遠(yuǎn)的塊需要越多的反對票才能推翻（也就等于需要越多的算力）。只要區(qū)塊中包含的交易價值夠高，高過推翻這個塊所需要的成本，攻擊者就有動力去實施這樣的進攻。

無論是性能問題，還是確定性問題，根源都在于公有鏈的共識算法設(shè)計上。公有網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)決定了，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點都是匿名的，沒有真正的身份，所以公有鏈的共識算法必須基于這一點來設(shè)計，如果不能正確的限制匿名節(jié)點，很容易就會陷入女巫攻擊的汪洋大海。還是以比特幣為例，因為節(jié)點都是匿名沒有身份，中本聰天才的將原本設(shè)計用來防垃圾郵件的招數(shù)，工作量證明用于出塊節(jié)點的選擇，再由之后的出塊節(jié)點對前面的區(qū)塊投票，以算力的限制代替了節(jié)點身份的限制。

雖然在比特幣之后，又有包括 GHOST, Inclusive Blockchain Protocol 等各種改進出現(xiàn)，但是受制于匿名網(wǎng)絡(luò)這道深層的藩籬，區(qū)塊鏈的性能問題并沒有根本性的進步 - 以太坊的共識設(shè)計可以算是代表了當(dāng)前的最高水準(zhǔn)，也僅僅做到了平均 15 秒的時延（區(qū)塊間隔），吞吐量也依然停留在個位數(shù)每秒。更糟糕的是，無論哪一種研究，都沒能給出確定性問題的解決方法。

隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)，從更底層去看，區(qū)塊鏈實際上是融合了點對點網(wǎng)絡(luò)，密碼學(xué)簽名，哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及共識算法的一種新型技術(shù)組合。點對點網(wǎng)絡(luò)保證了無單點故障甚至多點故障，密碼學(xué)簽名使得每一個操作都可鑒權(quán)可審計，哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得所有的數(shù)據(jù)融為一體，無法多帶帶修改其中的一點，而共識算法則是所有節(jié)點能形成合力的關(guān)鍵。這個組合模式才是區(qū)塊鏈的本質(zhì)。我們也許應(yīng)該回頭看看，在這個框架之下，什么是可以改變的。

于是就像經(jīng)典物理天空的兩朵烏云給世界帶來了相對論與量子力學(xué)，區(qū)塊鏈也迎來了新的思路。

當(dāng)我們坐下來重新審視區(qū)塊鏈的大部分應(yīng)用場景時，會意識到一個特點：無論是房產(chǎn)，股票還是域名，都與身份有關(guān)。在這些場景里面，我們必須先明確的知道誰是誰，然后才能把某種資產(chǎn)登記在他的名下。換句話說，我們要處理的問題是記名資產(chǎn)，而不是中本聰在比特幣白皮書里所說的，現(xiàn)金，一種不記名資產(chǎn)。

如果將區(qū)塊鏈用于記錄記名資產(chǎn)，這個網(wǎng)絡(luò)上的用戶自然不再是匿名，于是其中的共識算法只要針對一個非匿名的網(wǎng)絡(luò)來設(shè)計。只要修改后的共識算法依然能夠容忍拜占庭錯誤，那么一個由這樣的共識算法，哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，密碼學(xué)簽名以及點對點網(wǎng)絡(luò)所組成的體系，依然是區(qū)塊鏈，它保留了區(qū)塊鏈的所有優(yōu)點。

而非匿名網(wǎng)絡(luò)中的拜占庭容錯（簡稱BFT）共識算法已經(jīng)是一個碩果累累的領(lǐng)域。以 Leslie Lamport 在 1982 年發(fā)表的 為開端，老爺子給同步網(wǎng)絡(luò)中的拜占庭容錯共識輕輕的劃了一條不可逾越的邊界。接著 Fischer, Lynch, Paterson 在 1985 年發(fā)表的 又否定了異步網(wǎng)絡(luò)中拜占庭容錯共識的可能性，給這一領(lǐng)域又套上一條枷鎖。直到 2001 年 Castro 和 Liskov 在 發(fā)出一聲吶喊使得人們發(fā)現(xiàn)，證明了不可能又怎么樣，一個實用的算法不需要面面俱到！于是更多的實用性算法如雨后春筍般涌現(xiàn)，拜占庭容錯共識算法無論在時延還是吞吐量上都有了巨大的進步。

這些現(xiàn)成的 BFT 算法還有另外一個好處，由這一類共識接受的交易是完全確定的！每一筆交易在經(jīng)過身份可信的節(jié)點驗證之后就永久固定下來，再也不能被推翻。于是很奇妙的，對需求的分析將匿名的藩籬化解之后，區(qū)塊鏈的性能和確定性兩大問題也隨之消散。不僅如此，由于網(wǎng)絡(luò)上用戶的身份可知，諸如 KYC/AML 之類的常見合規(guī)需求也變得十分容易。

一個這樣的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其中可能有數(shù)十個可信節(jié)點承擔(dān)維護網(wǎng)絡(luò)共識處理用戶請求的任務(wù)，其它節(jié)點可以是代表用戶自己的節(jié)點，也可以是中間服務(wù)商運行的節(jié)點，為用戶設(shè)備上的輕節(jié)點提供服務(wù)，還可以是監(jiān)管機構(gòu)運行的節(jié)點，監(jiān)督整個網(wǎng)絡(luò)中的交易數(shù)據(jù)。這樣的區(qū)塊鏈系統(tǒng)和公有鏈并無本質(zhì)上的不同，只有管理上的差別：公有鏈允許任何匿名用戶隨時加入退出，而我們的新型區(qū)塊鏈系統(tǒng)則只允許通過身份認(rèn)證的用戶加入網(wǎng)絡(luò)，這樣的區(qū)塊鏈可以被叫做許可鏈，又可以依照其中節(jié)點的所有權(quán)而劃分為聯(lián)盟鏈（節(jié)點由一個企業(yè)聯(lián)盟維護）或是私有鏈（節(jié)點由單個企業(yè)維護）。

公有鏈與許可鏈服務(wù)于不同的場景，不同的目的，在未來會扮演各自的角色。我們覺得在很多場景會需要有身份，許可鏈?zhǔn)且粋€自然的，有身份的區(qū)塊鏈系統(tǒng)；許可鏈和聯(lián)盟鏈，它的共識范圍更小，適合更多的場景。所以，基于這兩點，許可鏈還有很大的潛力和探索空間。這也是秘猿科技Cryptape 成立的目的。我們相信，這些產(chǎn)生信任的機器可以為這個世界尤其是這個國家?guī)砭薮蟮膬r值。