Chain簡介

Chain 簡介

chain設計了一種多種資產能夠互相交易發佈的分佈式帳本協議。用該協議的多條鏈能夠獨立的存在， 而且能夠跨鏈交易， 這樣不一樣的運營商能夠以相同的形式互相交易。堅持最小權限原則， 資產的管理和分佈式帳本同步控制相分離。
鏈協議容許任何網絡參與者經過編寫自定義「發佈程序」來定義和發行資產。一旦發行，資產單元由「控制程序」控制。 控制程序是用圖靈完備的編程語言實現， 該語言可用於編寫複雜的智能合約。
每一個網絡由「塊簽名者「組成的聯盟來保護安全性。 只要法定的塊簽名者遵循協議， 該系統就能夠安全的抵抗分叉。爲了提升效率，全部出塊人能夠達成協議， 委託單個節點出塊，相似於raft協議。 網絡的任何節點均可以驗證塊並廣播交易。
Chain 主要是面向企業軟件產品的聯盟鏈。 Chain的代碼是長久開源的， 而且搭建了一個測試鏈，供你們自由測試。

設計Chain 的動機

當今社會的貨幣， 證券以及衍生品是以電子支付的形式進行交易的。電子支付須要太多的第三方中介參與，須要太多的人力物力去對賬。比特幣雖然去中介化了，但堆棧式腳本實現的功能太少， 只支持本幣的簡單交易合約。以太坊的evm 又太過於複雜， 有太多的安全不肯定性。再者， 他們是公有鏈，全部數據在公衆的眼皮底下。 這時， Chain 剛好可以解決這些痛點。 Chain 是聯盟鏈，支持多種資產的發佈和交易， 也支持多種組織的跨鏈交易。

Chain 大部分思想來自於比特幣和以太坊。

• 1.在比特幣的基礎上增長了多種資產自由發佈。而比特幣只支持btc。
• 2.evm的功能介於比特幣和以太坊之間。主要用於資產的發佈與管理。
• 3.採用了比特幣的utxo模式而且採用隔離見證的數據格式，交易狀態和交易驗證相隔離。
• 4.加入了以太坊的PAT樹用於世界狀態， 但該世界狀態不是面向帳戶的， 而是面向utxo的。

基本數據結構

Chain 的目的是管理數字資產的發行、全部權、 交易。資產的發佈、轉讓和交換是經過向網絡發送交易來完成的。 這些交易會被排序並分批打包成塊，而後組成一條不可更改的區塊鏈。
資產 
每條區塊鏈均可以支持多種類型的資產。 每種資產被一個256位字節的全局資產ID 所定位惟一（在全部的區塊鏈中該ID惟一）。每種資產ID有相對應的發佈程序，它定義了該資產的發佈規則。一旦資產發佈，資產的支出由控制程序決定。
交易 
交易使用比特幣的UTXO模式。但在這些基礎上作了改進， inputs 能夠選擇發佈資產或者是未消耗的發費，outputs能夠選擇控制程序的輸出或者資產的銷燬，而且在inputs和outputs上加了個資產ID字段，支持多種資產的混合交易， 只要inputs和outpus的價值相等便可。以下圖：

爲了提升性能，交易實現了相似比特幣的隔離見證功能， 以下圖：

區塊 
爲了防止雙花，塊引入了相似以太坊的世界狀態，但世界狀態是針對UTXO 存儲的, 即每一筆交易的執行，都是在該世界狀態中執行兩步

• 1.刪除原來的已經發費了的outputs。
• 2.增長產生的outputs。
  區塊中存儲每一筆排序的交易，並連接成一條不可更改的區塊鏈。以下圖
  
  全部的交易在每個塊中排序好，成爲不可更改的歷史事實。世界狀態做爲當前區塊鏈的快照。 固然塊與塊之間少不了共識， 共識程序的執行流程相似於上上圖交易驗證的流程。（recover(signature + message) ?= pubkey）
  區塊鏈的總體數據結構以下圖：
  

程序設計

Chain 的協議使得編程很是靈活， 可根據不一樣的層次並行計算。

• 1.發行資產程序指定相應的規則發行新資產。
• 2.控制程序指定相應的規則在一種資產上做交易。
• 3.共識程序指定相應的規則產生新的區塊。
  這些程序根據內存和時間的限制， 能夠並行的運行。正由於如此，程序是足夠靈活以容許實施普遍的金融工具（如期權、債券、互換），安全方案（存儲資產），應用如提供，契據，拍賣。

  虛擬機(CVM)

  Chain 的虛擬機是一個棧式狀態機： 任何指令都在該棧中執行。CVM 的指令集是圖靈完備的，爲了防止死循環， 採用了run limit 來限制陷入死循環， 協議容許網絡去達成共識設置該run limit. 根據運行消耗來訂價每一條指令的run limit。 這 很是相似於以太坊的gas機制， 和以太坊不一樣的是CVM 不會在每筆交易中給run limit 計費。CVM 指令集包含了push, pop等基本指令集， 同時還包括了SHA3, CHECKSIG, CHECKMULTISIG等複雜的數學加密運算。
  自省功能
• 交易自省： 能夠在執行過程判斷是否超過預約的時間，也能夠增長自帶控制程序，來對（價格，資產，運行過程， 索引）作必定自由控制。
• 區塊自省： 自省指令集（BLOCKHASH, NEXTPROGRAM）,只能在共識程序中執行。
  由於豐富的指令集，能夠組合使用完成不只僅是交易簽名和驗籤的功能。如：多重簽名，多方簽名，提早部署（我最喜歡的是：相似於微信紅包功能， A給B發送交易，須要B確認才能上鍊）CHECKPREDICATE 提供了強大的其它跨鏈功能，包括實現相似於BTCRelay的功能。

  共識

  Chain 能夠支持任意的共識程序， 目前實現的共識， 是不支持拜占庭容錯的。 他是有N個節點對每一個高度的塊簽名投票，當一個塊收集到超過M個節點的簽名時就出塊。只要不超過2M-N-1的節點違反同時給同一高度的多個塊簽名投票， 就不會產生分叉。

  安全性

  Chain 支持M-N 多重簽名控制程序， 支持M-1 簽名的發佈程序來保證資產的安全。
  隱私
• 1.鏈上登記，不須要第三方中介信任。
• 2.每個控制程序都有一個惟一的公鑰來防止同一個帳戶被別人發現。一個主密鑰，該主密鑰能夠產生無數的公私鑰對， 每次交易，不用主私鑰，只須要衍生私鑰， 這在必定程度上保證了安全性。
• 3.能夠保證一些敏感數據的隱私， 如期限，價格和利率。 能夠經過每一個分支鏈的merkle 後的程序隱藏。 只有執行中的分支鏈須要執行期間被顯示。這樣的合約，能夠在交易時多方簽名認證，（私人合約鏈下解決， 在鏈上簽名認證便可。）和合同在現實世界中的工做方式類似 - 雖然在法庭執行時一般要求將合同的條款公開，但大多數合同都是私下解決的，公共系統只能做爲一個隱含的支持者。
• 4.共識安全性防範： 效率和安全不可兼得。
  監管 
  Chain 容許本地的政策發佈， 但監管方能夠經過塊生成器進行監管。若是塊簽名者在同一高度簽署多個塊，參與者可使用不一致的簽名來構建欺詐證據，以警告其餘節點或爲鏈下執行提供證據。

  伸縮性，擴展性， 互通性。

• 1.utxo 與以太坊帳戶模型不一樣， 能夠並行驗證交易， 只要用相似於nonce的機制保證每個未花費outputs最多隻能被一筆交易所引用。
• 2.Chain 自然的比以太坊瘦， 不須要完整的世界狀態， 參與者只須要記住未花費的outpus就可了， 由於交易會自帶其餘相關信息（如資產ID, 量額， 控制程序）， 超級輕客戶端。
• 3.compact 驗證 ， 只容許客戶端驗證塊中所相關的交易，而不須要驗證全部的交易，只要信任簽名者的數量便可。整個過程是用Merkle證實。客戶端也能夠將監視整個區塊鏈的任務委託給本身信任的服務器。 塊能夠經過軟分叉的方式向前向後版本兼容。 Chain 不只支持在實現本協議的區塊鏈間通訊， 但須要保證全局惟一資產ID。每一條分鏈是從另一條鏈的塊高度叉出去的，根據這點能保證資產ID惟一。 並支持不一樣的協議的鏈互相交互， 由於CVM提供了足夠多的指令。