自主可控联盟链的技术难点和案例

　　区块链技术发展到今天，它有三个时段的演进，第一个是2009年，代表产品就是比特币。在性能指标方面，我们知道比特币是非常低频的，每秒交易7笔。2013年的时候以太坊增加的功能是可编程，核心技术是智能核验，交易额每秒可到几百笔，但还是比较低频的交易。2015年的Fabric和杭州趣链是联盟链的代表，在功能、核心技术尤其是性能指标，现在可以做到每秒几千笔甚至上万笔交易。接下来，我重点向大家介绍一下联盟区块链。

　　联盟区块链的三点核心优势

　　首先是自主可控、可用。在我们中国的环境下要能用，首先要有认证的准入，就是安全，从监管角度要提供这个。

　　其次是隐私保护，联盟区块链可以通过加密分区的办法来实现隐私保护，这跟公有链不一样。

　　最后是效率，如果是高频交易，一定要交易效益要高，所以交易的吞吐量是应用区块链的企业的交易性能指标，是大家非常关心的。

　　联盟链四大技术难点

　　接下来谈联盟区块链的技术，联盟区块链的技术有四大难点。

　　第一是性能要高。高性能涉及到两个方面，一是多节点，区块链是价值互联网，大家都连在一起，我们要有高性能的共识算法的设计，性能要高，否则延时会很厉害。二是你本身自己的节点，就是节点之间智能合约的执行引擎，你写了一个智能合约，可能由多种语言写的，你怎么样有快速的效率，这也很重要。

　　第二是要高可用。先开始的时候，可能有500个节点，500个企业加入这个联盟，我们大家在一起用。之后若有企业要申请加入，或者原有企业要退出，这时候要允许动态成员动态准入。另外要有节点的快速恢复技术，因为在通信之间，尤其是现在在互联网的场合下，有的由于网路链路的原因联系不上，断掉了，你要快速地恢复，这也很重要。

　　第三是安全隐私。我们国家制定相关标准是必须的，原来开源的东西是不提供到以太坊的，当然还需要对业务数据进行隐私保护，比如健康的数据、金融的数据都要有隐私保护。

　　第四是可编程。每一个节点的用户，每个企业要加进去，要有一个智能合约，我们通用的语言采用简单的语言，或者提供功能越多的语言更好。你可以用专业的语言，也可以用java或者C++等等，我们希望用图灵完备且安全的智能合约引擎，所谓的图灵完备是在自动机可解释的情况下，这个语言可以用智能合约来写。

　　围绕联盟链四大难点的实践

　　归纳而言，联盟区块链从2015年发展到现在，中间要想出大规模的应用或者是企业高频应用，都希望在这四个点上有技术突破，所以接下来我将介绍我们围绕这四个技术做了哪些工作。

　　第一个是高性能，我们提出了一个鲁棒拜占庭容错算法，从节点客户，一个节点1，比如是主客户，他发起交易，他可以成批打包，主节点对交易进行验证，再进行预准备，然后是准备，之后再提交。每个节点收到2个准备消息后，先对交易进行验证再写入。现在的性能是非常高了，基本上可以做到每秒1万笔，系统的延迟小于300毫秒，而且节点的计算机的配置是16核32G内存的。

　　第二个是高可用，我们有一个动态节点准入，可以通过信息点介绍得到全网成员的信息，网上每个节点都要进行同意才能加入网络。然后再更新、共识节点，然后再是新节点的加入。还有一个快速恢复技术也是一样的流程。

　　第三个是安全隐私，我们提供了一个基于密码学的多级加密机制，从数据加密到区块链节点之间另外的身份控制等等。还有数据隔离与隐私的保护也是一样，通过分区共识技术，能够保证交易只在相关参与方之间形成共识。

　　第四个是支持多语言可编程智能合约，比如Solidity、Java，这些都可以用。

　　联盟链五大应用实例

　　第一个例子是通过区块链技术来提升票据流转的安全性、不可抵赖性，同时又为客户提供移动端的信用结算产品，提高资金管理效率。我们用区块链技术做了一个电子票据系统，这个系统今年一月份已经在浙商银行核心金融成功上线。系统为客户提供移动端签发、签收、转让、买卖、兑付移动数字汇票等功能，并在区块链平台实现公开、安全记账。

　　第二个应用案例想把金融跟供应链融合在一起，希望在一个弱信任的环境下，建立企业与金融机构的信任关系，提高数字资产可信任性，来降低企业的融资成本。我们已经跟国家交通运输物流信息平台和中国物流金融服务平台签署了相关系统协议。平台上有很多企业，包括物流仓储企业，有保险，ETC油卡企业，金融接管机构等。大家可以通过这个网络来获知每一个加入企业的相关信息。如果企业产生融资需求，不需要第三方担保，可以直接融资。

　　通过区块链技术可以把数据变成受保护的虚拟资产，然后对于每笔交易额数据进行确权和记录，这样的情况下，交易可以进行。我们的第三个应用是与上海数据交易中心达成了合作，它希望解决大交易量情况下的交易记账、清算，以及在分布式环境下的信息分发、同步和存储问题。我们希望把中国数据交易清算中心的数据信息变成一种资产，从会员信息、产品信息到订单信息，都成为交易模块，交易日志等等。目前，这个系统已经在上海数据交易中心应用。

　　第四个应用案例想专门讲一下跨机构跨地域的联盟链系统，中国银联与光大银行联合使用趣链科技区块链平台，构建出多中心可信POS电子签购单系统，并完成初步测试。我提及这个例子是因为，这是首个基于互联网环境的，而且是跨物理空间的联盟链应用场景。

　　尽管实验是成功了，但我觉得进一步的研究特别重要。第一，如何在有限网络带宽的情况下来做可能还要研究，因为互联网不是专网。第二，现在才是两个点，只有银联跟光大银行，当面向异构环境的所谓自适应联盟区块链，加入的节点越来越多时，还有一些技术要研究。最后还有一个是跨链的研究。

　　最后一个例子是高性能联盟区块链技术研究。举个例子，到现在为止，联盟区块链公开的性能指标，最高的是我们杭州做的每秒可以到近万次，但是今后随着区块链的应用，广度跟深度越来越高频的应用可能会越来越多，每秒近万次或许还不够，那么能不能做到每秒几万次、几十万次的交易？所以要研究基于它的高性能从几十万到百万笔每秒的共识算法，这是非常重要的。

　　在中国还有一个应用场景，就是上海的主板证券交易所竞价交易系统。现在上交所在全国招标，希望在高性能共识算法上做进一步研究。我们原来是多交易的统一验签，从起始到签单，我们希望发起的跟签单统一起来，所以叫统一验签。还有一个是逻辑验证跟区块链验证要分离，这也要在共识过程里面做到。交易的合法性验证跟生成区块要进行分离。第三个是区块压缩。

　　所以在高性能联盟区块链的研究上，我们特别要重视的是面向行业应用场景的性能优化，不同行业的场景是不一样的，尤其是需要高频交易的，当然还有一个向广域复杂组网条件下的性能优化等等，这些都是非常重要的研究。

　　区块链从2009年开始发展到现在有三个时间段的演进，而最近的联盟区块链技术有别于公有链技术，在高性能、高可用、可编程，隐私保护上更有优势。随着联盟链的进一步发展，我相信它在我们企业界的应用会很快地展开。

　　（根据陈纯院士的公开演讲整理而成，未经本人确认。）

　　中国工程院院士 陈纯

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