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資訊專欄INFORMATION COLUMN

Hello，CKB：構(gòu)建加密經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)的重要里程碑

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摘要：年，包括分層的網(wǎng)絡(luò)以及一個(gè)作為共同知識(shí)庫(kù)的區(qū)塊鏈，都已經(jīng)成熟。是一個(gè)在設(shè)計(jì)上非常不同的公有鏈協(xié)議，也是網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)層，是整個(gè)加密經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)的信任引擎。主要指責(zé)是記錄和更新本地累計(jì)工作量最高的鏈，并維護(hù)鏈上數(shù)據(jù)的索引。

說(shuō)到“猿”起，這些心里的想法能追溯到 2016 年，甚至更早。2017 年，包括分層的網(wǎng)絡(luò)以及一個(gè)作為共同知識(shí)庫(kù)（Common Knowledge Base）的區(qū)塊鏈，都已經(jīng)成熟。因此 2018 年元旦一過(guò)秘猿科技的技術(shù)團(tuán)隊(duì)就迫不及待的行動(dòng)了起來(lái)，聚集在一間小小的辦公室，進(jìn)行了 CKB 想法的第一次分享，第一次整理了開(kāi)發(fā)計(jì)劃，在 1 月 23 日寫(xiě)下了第一行代碼。


從那時(shí)起到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去了 300 多個(gè)日日夜夜，經(jīng)歷了多個(gè)迭代和沖刺，CKB 的版本終于來(lái)到了 0.1.0。設(shè)計(jì)框架基本成型，包括共識(shí)、Cell 模型、虛擬機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在內(nèi)的組件都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，開(kāi)源的準(zhǔn)備都已經(jīng)完成?，F(xiàn)在，我們終于可以說(shuō)一句，Hello CKB！


我們朝著心中的加密經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)了歷史性的一步！

秘猿科技區(qū)塊鏈小課堂第 15 期

CKB 開(kāi)源倉(cāng)庫(kù)

Nervos 網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)分層架構(gòu)的分布式應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。CKB 是一個(gè)在設(shè)計(jì)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(gè)加密經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)的信任引擎。CKB 從分層架構(gòu)的角度出發(fā)，目標(biāo)是成為資產(chǎn)存儲(chǔ)層和上層協(xié)議的仲裁層。

CKB 的開(kāi)源倉(cāng)庫(kù)如下：

https://github.com/nervosnetw... - CKB 主倉(cāng)庫(kù)
https://github.com/nervosnetw... - CKB 虛擬機(jī)倉(cāng)庫(kù)。CKB 虛擬機(jī)是我們專門(mén)為區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)的，使用 RISC-V 指令集[1]，用來(lái)執(zhí)行CKB上智能合約的虛擬機(jī)。

CKB 的編程模型由 Cell 模型和 CKB-VM 組成，在 CKB 上運(yùn)行的 DApp 都有計(jì)算和驗(yàn)證兩個(gè)部分[2]，計(jì)算在鏈外運(yùn)行，驗(yàn)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(guò)如下三個(gè)倉(cāng)庫(kù)提供了合約代碼及 SDK 示例：

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

請(qǐng)注意，CKB 還在快速開(kāi)發(fā)迭代中，這里只是提供簡(jiǎn)單的示例參考，CKB 的 API、編程模型和其它設(shè)計(jì)在未來(lái)都有可能發(fā)生變化。

作為一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，Nervos 通過(guò) RFC (Request for Comments) 流程來(lái)定義規(guī)范和改進(jìn)協(xié)議。我們歡迎社區(qū)通過(guò)RFC流程來(lái)和我們一起推動(dòng) Nervos 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。Nervos RFCs 倉(cāng)庫(kù)位于：
https://github.com/nervosnetw...

CKB 特點(diǎn)

使用 Rust 作為主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 通過(guò)不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)緊湊，完整的區(qū)塊鏈底層系統(tǒng) 基于 Cell 模型來(lái)擴(kuò)展 UTXO

模型并支持存儲(chǔ)通用狀態(tài) 基于 Cell 模型和 CKB-VM 實(shí)現(xiàn)智能合約，合約計(jì)算驗(yàn)證分離，計(jì)算發(fā)生在鏈下，驗(yàn)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(jí)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)智能合約

使用 Flatbuffer 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的序列化，無(wú)需解析直接訪問(wèn)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(shí)現(xiàn)模塊通訊機(jī)制，在高性能，以及底層存儲(chǔ)訪問(wèn)和索引訪問(wèn)使用共享內(nèi)存加鎖實(shí)現(xiàn) 安全的 P2P

網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，具有更好的網(wǎng)絡(luò)安全性，對(duì) DoS 和日蝕攻擊等有更好的抵抗性 更高效的節(jié)點(diǎn)間發(fā)現(xiàn)，同步協(xié)議

CKB P2P Network 示意圖

CKB 主要模塊

SRC 模塊
存儲(chǔ)了 Main 函數(shù)，是整個(gè)項(xiàng)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(shí)配置，該配置會(huì)寫(xiě)入創(chuàng)世塊。不同配置的節(jié)點(diǎn)直接無(wú)法通信。

SHARED 模塊
用于保存各個(gè)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(chǔ)使用的是 KV 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)有兩種，一種是基于 RocksDB 的實(shí)現(xiàn)，利用 RocksDB 將數(shù)據(jù)持久化到磁盤(pán)。另外一種實(shí)現(xiàn)是基于內(nèi)存的模擬持久化實(shí)現(xiàn)，主要用于測(cè)試和開(kāi)發(fā)等場(chǎng)景。

CHAIN 模塊
實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。使用 DB 模塊進(jìn)行持久化。Chain 主要指責(zé)是記錄和更新本地累計(jì)工作量最高的鏈，并維護(hù)鏈上數(shù)據(jù)的索引。在更新鏈時(shí)需要進(jìn)行驗(yàn)證，并同時(shí)更新索引。

POOL 模塊
Pool 模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)交易池，CKB 的 Pool 的特點(diǎn)是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整出塊時(shí)間，這樣會(huì)更合理的利用網(wǎng)絡(luò)資源和帶寬。交易池的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的最大挑戰(zhàn)是要同時(shí)兼顧多個(gè)目標(biāo)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)對(duì)的通訊的底層實(shí)現(xiàn)相關(guān)代碼，對(duì) Rust-libp2p 進(jìn)行了封裝，并將一些基礎(chǔ)協(xié)議通過(guò)服務(wù)的方式暴露出來(lái)。通過(guò)對(duì) Libp2p 的抽象實(shí)現(xiàn)未來(lái)可定制的 Libp2p 更加方便。

SYNC 模塊
實(shí)現(xiàn)了 CKB 的網(wǎng)絡(luò)同步協(xié)議，包括兩個(gè)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(diǎn)之間高速下載區(qū)塊數(shù)據(jù)。Relayer 協(xié)議是節(jié)點(diǎn)之間用來(lái)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(jì)等功能。

CKB-VM 模塊
CKB-VM 是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)。從實(shí)現(xiàn)角度，CKB-VM 是 RISC-V 的硬件 CPU 指令集的實(shí)現(xiàn)，所有的實(shí)現(xiàn)完全遵循 RISC-V 的標(biāo)準(zhǔn)。所以可以將 CKB-VM 當(dāng)作一個(gè) General Sandbox Runtime Module，CKB-VM 在項(xiàng)目中的作用是驗(yàn)證狀態(tài)和執(zhí)行智能合約，讓整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算層保持了最大限度的靈活性，如通過(guò)更新 Cell 中存儲(chǔ)的系統(tǒng)合約可以實(shí)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(jì)為執(zhí)行合約提供了強(qiáng)大的運(yùn)行安全保障。

MINER 模塊
通過(guò)可插拔實(shí)現(xiàn)了不同的共識(shí)算法替換，目前為了開(kāi)發(fā)方便，實(shí)現(xiàn)了 CPU 和 Cuckoo 兩套內(nèi)置共識(shí)算法，并且可方便增加外部實(shí)現(xiàn)的共識(shí)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(shí)現(xiàn)的腳本，用于開(kāi)發(fā)過(guò)程中方便向區(qū)塊鏈發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)。

代碼閱讀建議

閱讀代碼需要具備一些基礎(chǔ)知識(shí)，比如對(duì) Rust 語(yǔ)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(duì)區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)概念如共識(shí)協(xié)議，智能合約等概念有一定的理解。

建議可以通過(guò)三條路徑來(lái)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(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，協(xié)議的實(shí)現(xiàn)等，主要看 Protocol，Network，Sync 三個(gè)模塊。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)持久化實(shí)現(xiàn)，主要看 Core，DB，Chain，Pool 等模塊。
共識(shí)協(xié)議，需要對(duì)共識(shí)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?；钴S的開(kāi)發(fā)階段，代碼還沒(méi)有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)環(huán)境驗(yàn)證，功能，模塊可能在未來(lái)還有較大調(diào)整，所以項(xiàng)目狀態(tài)和說(shuō)明請(qǐng)以 GitHub 上最新源碼為準(zhǔn)。

開(kāi)發(fā)者鏈接

開(kāi)發(fā)者論壇：talk.nervos.org
Nervos RFC 入口：t.me/nervos_rfcs
Nervos CKB Dev Telegram：t.me/nervos_ckb_dev

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