公链开发学习笔记（一）

0 引言

进入了区块链行业，有很多东西要学习。

网上关于区块链的资料并不算丰富，能搜索到的大多也是炒币的信息，关于技术的十分稀缺。

最近，硅谷live推出了公链开发课程，课表的内容很充实，我报名参加了，现准备将笔记整理成文。

1 区块链架构：应用层、功能层、核心层

• 应用层：需要支持各种dApp
• 功能层：需要能支持dApp的编译器
• 核心层：需要新的虚拟机，新的交易处理方式
• 设计包括四个方面：account设计，共识选择，P2P通信选择， transaction设计。其中共识的选择决定了account的设计方式，P2P通信方式的选择决定了transaction的设计方式。

2 公链的演义进程

• 比特币的诞生时POW的共识机制，相对于BPFT，是有其先进性的，POW是一种工程化的设计
• EVM的工程化实现，带有智能合约的公链，使得更多的人使用去中心化公链
• POW设计中的算力问题：设计POW算力的时候需要考虑矿机厂商的跟进造成算力集中
• POS的自证问题：把区块链当做分布式的数据库，共识解决一致性
• 匿名公链：Ring Signature(Monaro币)和zk-snark（Zcash币）
• 操作码：比特币非图灵完备，Ethereum图灵完备（EVM拥有gas限制，针对低gas操作码依旧可以攻击）

3 设计的组成部分

• 共识设计：点对点通信，通过共识产生顺序，或host节点，保障异步的数据库的数据能增加成功。POW共识设定第一个成为host，剩下的人验证host的正确性。
• 治理结构设计：保障节点对数据的修改的正确。比特币的链上治理，哈希值前面有多少个零，谁先算出结果谁就可以出块。EOS的dpos，产生委员会节点，给委员会权力，保证链的运行。
• 验证部分：有一个节点成为host，验证部分需要速度比较快，节点之间的配合度比较高。验证的速度和交易的尺寸有关。
  • 验证部分是每一个区块链的瓶颈；
  • 无论是Proof of X，都需要验证的时间的算法难度是O(1)，而不是O(n)或者更大。
• 交易尺寸设计：例如gas设计，是对验证的设计的前提，从而保证host和验证的顺利的执行。
  • BCH因为比特币的交易尺寸较小而诞生
  • Ethereum设计gas limit为21000
  • 更低的交易尺寸，更小的结构，才能带来更高的并发
• P2P、智能合约等：共通的设计

4 主流的设计思路

• 共识设计
  • PBFT
  • POX（POW、POS）
• 治理结构
  • 链上治理：链上有一系列的惩罚、奖赏机制，相当于既定的社会规则。
  • 链下治理：将账号和公司绑定，对发生问题的账号的公司进行奖惩。属于商业化的治理方式。

5 新数据结构的组合（DAG,HashGraph）

• DAG
  • 无区块结构
  • 图结构的网络
  • 通过设置见证者做merge部分
  • 瓶颈在于如何建立高自由度的finality的设计
• HashGraph
  • 使用DAG结构
  • 使用PBFT

6 区块链和DAG的特点

• 区块链
  • 区块链相当于高速上的匝道，是单行道。
  • 区块链上的交易必须一笔跟着一笔。
• DAG
  • DAG并非链式结构，而是图的结构。
  • DAG相当于高速的主干道，多通道，可以变道超车。
  • DAG的目的是为了改变区块链的单行道的特点，自由度比较高，但是需要进行相应的改变设计。

7 如何使用新数据结构

• 学术派：无论如何操作，线上PBFT做验证
• 工程派：直接新共识配合新的数据结构
• 吴为龙老师认为数据结构还是用老的比较好，新的数据结构的坑还没有被踩过，直接工程化比较容易出问题。工程化的时候由简入难，先用熟了再用新数据结构。