区块链BaaS云服务（15）复杂美chain33

Posted 2021-06-08 thefist11

1. 整体架构

采用模块插件化的设计，模块可插拔，适应多种场景。

• 应用层
  EVM虚拟机， WASM虚拟机，GO语言原生合约以及JVM虚拟机（研发完成，测试中）
• 共识层
  支持POS，DPOS以及POS33的公链共识、Tendermint及pbft联盟链共识、Raft私链共识、平行链共识等。
• 数据层
  数据存储方式支持可扩展，目前支持MPT、MAVL、KVDB、MVCCKVDB多种方式，其中我们自研的MVCCKVDB能避免了状态树膨胀而导致性能下降的问题，支持LevelDB、ES等多种后端存储。
• 加密算法
  兼容国际标准以及国密标准（SM2,SM3,SM4，SECP256K1,ED25519）
• 交易缓存池
  交易排队机制可配置（时间，价格）
  

2. 主链+平行链架构

• 平行链依附于主链，共享主链共识网络，通过grpc接口同主链节点相连，理论上一条主链下可以挂无数的平行链。
• 在主链上，交易只做共识和存储，只运行一些基础核心的合约，所以主链的稳定性会比较强，进而保证整个区块链网络的稳定。
• 实际的交易都在平行链上执行，平行链各自执行自己的交易，互不干扰。
• 多条平行链共存，实现了交易的并行执地。

3. 关键特性

3.1 性能提升

为提升系统整体性能，chain33从以下几方面来进行了优化

• 共识流程的优化（联盟链）
  chain33联盟链引入了聚合签名的技术来降低共识过程中的消息通信，通过leader去收集签名，于聚合后发送给其他节点，通过聚合签名就可以验证是否 2/3的节点已经签名，这样就能保证在区块链节点增加的情况下，交易数不会大量增加，提升共识的效率。

• 交易并行执行

• 存储分片

  主要基于kad网络，分片算法可以保证数据相对均匀的分布在区块链的各个节点上，每个节点仅需要保存一部分数据，非常适合海量数据存储的场景，且可以随时增加机器实现动态扩容。数据打包之后进行分布式存储，减少了数据的数量，避免数据过于碎片化增加网络负载。

3.2 隐私保护（联盟链）

考虑到联盟链的高安全性需求，通过以下方：

• 节点准入机制
  节点加入或退出共识网络，都需要经过区块链上的管理合约进行授权，没有经过授权的节点无法加入共识网络。

• 数据传输保护
  节点与节点之间TLS加密，节点与应用之间的TLS加密方式实现传输过程中的隐私保护。

• 数据访问保护
  通过权限管理智能合约来界定数据的访问权限，只有被赋予相应权限才可以访问相关数据。

• 可分享型隐私保护
  数据加密上链存储，结合代理重加密及秘钥分片技术实现隐私数据的动态授权。秘钥可以通过shamir门限秘钥分享算法（ (k,n)门限密钥共享算法，算法把密钥拆分成n个密钥分片，只有收集大于等于k个分片才能将原始的密钥重构，k就是门限值(k < n) ），分成多片存放于多个安全节点上,同时还支持超时配置。

3.3 区块链交互易用性

chain33引入命令行工具、区块链浏览器、多语言SDK等来提升系统的易用性

• 区块链浏览器
• JAVA-SDK
• GOLANG-SDK
• PYTHON-SDK
• php-SDK

4.chain33技术特点总结

• 国产开源
• 国密算法
  在区块链多语言版本的SDK中，既支持国际标准，也支持国密标准。支持SM2，SM3,SM4。
• 支持国产芯片
  支持部署运行在国产芯片服务器上。
• 模块化设计
  项目吸纳了Linux 内核设计的模块化思想，开发了多个功能模块，集合组成了模块插件仓。
• 共识机制可插拔
  Chain33兼容多种共识机制，包括 RAFT、PBFT、POS、DPOS 等主流共识，也包括 SPOS、POS33 等自主研发共识机制，插拔不同的共识算法，可快速搭建私链、联盟链、公链、平行链。
• 平行链架构
  平行链技术已经成为分片的主流的解决方案之一。在 Chain33中，主链不仅仅提供管理所有的平行链的功能，还提供了平行链消息存储的功能，通过主链数据的分片，以及高性能的共识算法，兼顾了链本身的安全性以及系统的可扩展性。
• 高效存储
  支持业务层快速调用区块链系统数据，如存证系统：底层建设的区块链数据，可以以ES数据库进行方便检索、个性化检索等。
• 跨链交易
  在采用侧链中继技术和比特币交换资产设计上，基于哈希锁定，使得参与双方都受到合理保护，资产转移更有保障。在与以太坊或其他区块链资产互操作上，采用合约桥加公证人机制，保障各方资产转移在可信基础上安全流转。
• 隐私保护
  采用代理重加密加秘钥分片的方案，实现数据可分享型存储，保障数据隐私。
• 简单易用
  系统安装简便， 同时提供BAAS服务可以实现可视化安装，以及提供智能合约IDE工具，帮助开发者节约成本。

参考

【1】. chain 33产品文档