技術分享 |下一代區塊鏈技術框架 Substrate

春節前的《區塊鏈技術公開課100講》第13講，一塊鏈習特意邀請了ChainX創始人及CTO郭光華來擔任這次分享嘉賓，圍繞了《下一代區塊鏈技術框架Substrate》主題，和你們深刻探討了區塊鏈發展示狀、Substrate重塑區塊鏈、創新方向、Polkadot & ChainX、如何參與等5個方面。

講師：郭光華，Substrate和Polkadot社區核心開發者，ChainX創始人&CTO。

完整版視頻以下：

v.qq.com/x/page/l083…

區塊鏈發展示狀

以太坊爲表明的區塊鏈自我改良派，歷史的包袱過重，走得慢。EOS爲表明的改革派，雷聲大雨點小。

不論是以太坊的自我改良，仍是EOS的的改革，他們都是認識到了區塊鏈現有情況: 區塊鏈智能合約基本能用，但離大規模應用還差得遠 ,這主要是目前區塊鏈框架在（擴展性，易用性，共識能源問題）的侷限性致使的。

咱們從Code說話， 以太坊各個技術的更新還能夠，但執行速度慢。EOS像是有上氣沒下氣。惟有Substrate是最前沿的革命派。

Substrate重塑區塊鏈

上面咱們說到了現有區塊鏈，只是驗證了區塊鏈dapp能用，但無法作到大規模應用。主要侷限於三點，下面咱們分三部分來分析substrate 如何解決這些問題。

擴展性

現有區塊鏈都是單鏈模式， 一條鏈的最大的tps 不能過萬（單臺計算機tps 差很少10萬tps,由於hash等加密算法的重複利用，鏈的tps << 1/10 單臺計算機計算）。

Substrate能夠靈活的拓展任意條parachain, 比如如今的分佈式計算，3臺機子算不過來， 咱們加機器。

各層結構的模塊化： 區塊鏈大體由（p2p, rpc, consensus, storage,crypto）這幾部分組成。但現有的鏈都是把這幾個模塊糅合在一塊兒。

parity團隊由於在長期開發以太坊，積累了經驗， 把這幾個模塊往高層次抽象。如substrate 會作到devp2p, libp2p 網絡一鍵選擇更換。再如任意種hash算法替換。

任意代碼的升級，比普通雲服務器的升級更簡便。由於每個substrate 節點都含有兩份可執行runtime內核代碼。

一份是本地編譯的二進制代碼。另外一份是存在鏈上的wasm代碼。爲何兩份代碼就能解決了快速穩定升級？ 這是個好問題

易用性

兩層結構合約：runtime合約和contract 合約.wasm 合約，支持rust/c/c++ wasm的原生storage 接口.

極高層次的抽象，可使不一樣的開發人員作不一樣部分的開發.
雙層執行 code(native, wasm)
雙層共識
雙層合約
雙層p2p
多模版密碼庫

共識

多種共識並行交互執行， 最先是algrand 定義了快慢速通道共識並行，但那如今仍是在白皮書裏， 如今的substrate 就能作到了aura + grandpa 兩種共識並行運行。

這種組合共識，既有POW的分散性，又沒有他的能源浪費問題，還有一個100%的肯定性，而不是pow的機率肯定性， 尤爲是性能方面，pow不可與之同日而語。

aura 提供了快速併發出塊性， 像POW同樣節點分散，能夠支持1000個節點同時在同一高度同時出塊。

grandpa 提供了肯定性，只要用bft確認最後一個你們公知的塊便可。 這對傳統BFT的通訊消息量減小99%以上。

Libp2p

IPFS 團隊定義的一個協議， 是目前市面上支持各類協議最廣，最穩定的p2p庫。Devp2p, 以太坊的p2p層協議，比較單一簡單

Rust

社區特別open的個語言和區塊鏈open思想吻合。有C++的性能， 沒有C++的運行時不肯定。從語言庫級別支持std, no_std 兩套代碼規範， no_std的代碼兼容wasm這種肯定性執行

創新方向

區塊鏈技術如今都在努力往哪些方面創新：共識、隱私、合約VM

共識

Cardano, Algrand, difinity 等等， 這些項目都是以共識創新而聞名的項目， 然而，這些項目的共識創新如今都只停留在白皮書裏。 Substrate 實現了他們白皮書裏所指望的共識效果

優秀共識所指望的點： 像POW同樣，你們都有同等的同時出塊的公平權利，又沒有他的能源浪費和性能問題。其實就是Substrate 的Aura + grandpa共識，也是VB所常說的casper

Casper + tendermint 的比較， 或者1年前的一些技術能夠參考我老婆翻譯的一些文章：lilymoana.github.io/ConsensusCo…

隱私

Bulletproofs 基於這協議的隱私幣有許多
零知識證實， parity 團隊也正在用substrate 框架去實現zcash
抗量子密碼學，同態加密等理論加密算法的研究

合約VM

WASM 陣營： 基於wasm VM 的鏈愈來愈多， 根本緣由是wasm生態特別豐富，wasm如今已經支持c/c++/rust等編譯型語言，其餘各類語言都是在支持的路途中。

非wasm陣營，如solidity 等VM

Polkadot & ChainX

Polkadot 多鏈如何組織與管理

共識的一致管理：共識由relay chain 統一管理， 各個parachain的驗證人由relay chain 隨機隨時分配。 舉個最簡單的例子， 好比polkadot 網絡由三條鏈組成（relay, para1, para2），一共有7個驗證人節點， 那麼relay chain 管理共識的模塊，能夠採起2: 3 ：3 的個數隨機分配給 relay, para1, para2 三條鏈隨機出塊

消息的統一路由：消息路由這是polkadot 須要作的第二大部分， 這部分在白皮書裏有介紹，但實現正在展開中,大體的思路能夠對比參看路由器的路由協議。 只是這些不一樣鏈的路由，最後由relaychain統一管理

ChainX 多幣如何組織與管理

跨鏈方式的選擇：這又回到以前我們說的問題， hash 和橢圓曲線誰更好的問題。 兩個例子：

BTC：是用hash方式的共識，更優選擇是鏈上輕節點。
EOS：是橢圓曲線式的共識， 更優選擇分佈式密鑰多籤。

幣在ChainX上價值的互換：ChainX 會在Runtime合約層內嵌各類coin撮合的交易所，同時也會把這些API接口留給合約層， 這樣任何開發合約的用戶，能夠自如的選擇任何幣種做爲價值驅動來開發本身的合約。 好比， 能夠用BTC來開發合約。

如何參與

在區塊鏈世界即將爆發的前夕，咱們如何參與進來。技術人員如何參與 - hack substrate，開發合約的過程能夠帶着這三個問題去學習：

交易怎麼調用進來
相關業務邏輯如何處理
處理結果如何存儲在鏈上
如何保證一致性

直播預告

直播時間：

北京時間2月24日（本週日）晚上8點

導師介紹：唐飛虎

前谷歌工程師
開源山寨幣礦池 Gpool Cofounder
ACM/ICPC 亞洲賽區區域賽金牌
2015 微軟編程之美冠軍
夢日記中文站主編
加密貨幣擬人連接偶像主催
區塊鏈遊戲隱祕世界 OL 策劃

分享大綱：

什麼是智能合約，智能合約能夠作什麼，爲何須要應用算法。
盲拍算法
抵押分成算法
連續流動性算法

聽課方式：

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