Hello CKB!

時間 2019-11-06

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Hello CKB!

by Nervos CKB Team

在 2017 年末，咱們感到內心的一些想法，包括分層的網絡以及一個做爲共同知識庫（Common Knowledge Base）的區塊鏈，都已經成熟。所以 2018 年元旦一過咱們就火燒眉毛的行動了起來，彙集在一間小小的辦公室，進行了 CKB 想法的第一次分享，第一次整理了開發計劃，在 1 月 23 日寫下了第一行代碼。git

從那時起到如今已通過去了 300 多個日日夜夜，經歷了多個迭代和衝刺，CKB 的版本終於來到了 0.1.0，設計框架基本成型，包括共識、Cell 模型、虛擬機以及網絡協議在內的組件都已經實現，開源的準備都已經完成。咱們終於能夠說一句，Hello CKB～github

CKB 開源倉庫

Nervos 網絡是一個分層架構的分佈式應用網絡。CKB 是一個在設計上很是不一樣的公有鏈協議，也是 Nervos 網絡中的基礎層，是整個[加密經濟網絡的信任引擎](加文章連接)。CKB 從分層架構的角度出發，目標是成爲資產存儲層和上層協議的仲裁層。

CKB 的開源倉庫以下：算法

https://github.com/nervosnetwork/ckb - ckb 主倉庫
https://github.com/nervosnetwork/ckb-vm - ckb 虛擬機倉庫。ckb 虛擬機是咱們專門爲區塊鏈設計的，使用 RISC-V 指令集，用來執行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 執行。因爲這是一種新的編程模型，咱們經過以下三個倉庫提供了合約代碼及 SDK 示例：編程

請注意，CKB 還在快速開發迭代中，這裏只是提供簡單的示例參考，CKB 的 API、編程模型和其它設計在將來都有可能發生變化。

做爲一個開放的網絡，Nervos 經過 RFC (Request for Comments) 流程來定義規範和改進協議。咱們歡迎社區經過RFC流程來和咱們一塊兒推進 Nervos 網絡的發展。Nervos RFCs 倉庫位於：緩存

https://github.com/nervosnetwork/rfcs

CKB 特色

使用 Rust 做爲主要開發語言
經過不一樣的功能模塊實現一個緊湊，完整的區塊鏈底層系統
基於 Cell 模型來擴展 UTXO 模型並支持存儲通用狀態
基於 Cell 模型和 CKB-VM 實現智能合約，合約計算驗證分離，計算髮生在鏈下，驗證則在鏈上
支持智能合約的代碼邏輯和狀態分離
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 實現數據結構的序列化，無需解析直接訪問序列化數據以及基於 zero-copy 的高效內存使用效率
系統內部基於消息和 channel 實現模塊通信機制，在性能要求較高的如存儲和索引訪問等模塊中，用共享內存加鎖方案實現
安全的 P2P 網絡實現，具備更好的網絡安全性，對 DoS 和日蝕攻擊等有更好的抵抗性
更高效的節點間發現，同步協議

CKB P2P Network 示意圖

CKB 主要模塊

SRC 模塊

存儲了 main 函數，是整個項目的編譯入口模塊。安全

CORE 模塊

用於保存 CKB 的核心數據結構的定義，包括 block，cell，transaction 等核心數據結構。ruby

SPEC 模塊

鏈的共識配置，該配置會寫入創世塊。不一樣配置的節點直接沒法通訊。網絡

SHARED 模塊

用於保存各個模塊公用的邏輯和代碼。數據結構

db 模塊

封裝了底層的數據持久化層，CKB 底層存儲使用的是 KV 數據存儲，對應的實現有兩種，一種是基於 RocksDB 的實現，利用 RocksDB 將數據持久化到磁盤。另一種實現是基於內存的模擬持久化實現，主要用於測試和開發等場景。架構

Chain 模塊

實現了區塊鏈數據結構。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做量最高的鏈，並維護鏈上數據的索引。在更新鏈時須要進行驗證，並同時更新索引。

POOL 模塊

Pool 模塊的主要功能是實現交易池，CKB 的 pool 的特色是根據網絡情況動態調整出塊時間，這樣會更合理的利用網絡資源和帶寬。交易池的設計和實現的最大挑戰是要同時兼顧多個目標並取得平衡。包括考慮交易的排序，依賴關係，以及總體性能，尤爲是下降節點之間須要同步的數據而且合理的使用緩存。

PROTOCOL 模塊

用於存放節點間消息的結構定義，以及消息體的 builder。消息使用 flatbuffers 序列化。

NETWORK 模塊

點對的通信的底層實現相關代碼，對 rust-libp2p 進行了封裝，並將一些基礎協議經過服務的方式暴露出來。經過對 libp2p 的抽象實現將來可定製的 libp2p 更加方便。

SYNC 模塊

實現了 CKB 的網絡同步協議，包括兩個協議，分別是 Synchronizer 協議和 Relayer 協議。Synchronizer 協議的工做方式是 head-first，更高效的利用網絡帶寬提高區塊下載效率，用於節點之間高速下載區塊數據。Relayer 協議是節點之間用來處理廣播和轉發新的交易。Sync 模塊在 Bitcoin 的 Head-first 同步，Compact Block 等協議的基礎上，結合了交易提交區，叔伯快統計等功能。

CKB-VM 模塊

CKB-VM 是一個獨立的實現。從實現角度，CKB-VM 是 RISC-V 的硬件 CPU 指令集的實現，全部的實現徹底遵循 RISC-V 的標準。因此能夠將 CKB-VM 看成一個 General Sandbox Runtime Module，CKB-VM 在項目中的做用是驗證狀態和執行智能合約，讓整個系統的計算層保持了最大限度的靈活性，如經過更新 Cell 中存儲的系統合約能夠實現添加新的加密算法或其餘功能等，而且 CKB-VM 的 Sandbox 的隔離性設計爲執行合約提供了強大的運行安全保障。