百度区块链白皮书:百度区块链整体架构

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区块链行业痛点

 

2.1.1 当前区块链技术的性能制约

 

自区块链技术诞生以来,区块链的性能问题一直是倍受业界关注和讨论的核心问题, 同时也可能是成为区块链行业发展的壁垒。当前,影响区块链性能的直观指标可总结为 四点:

(1) 出块时间:区块产生的时间间隔;

(2) 区块大小:单个区块的实际存储容量;

(3) 事务执行速度:单个请求的处理时间。对于包含智能合约的请求,执行速度还受智能合约的执行时间影响;

(4) 事务大小:事务数据存储在区块链里的实际大小。

回顾区块链 1.0 时代的比特币交易系统,性能的制约因素可归纳为区块大小和出块

时间。区块链 2.0 时代的以太坊系统,由于支持通用智能合约,除了区块大小和出块时间之外,只能利用单核 CPU 的串行计算的低效率同样是制约整体性能的因素。同时,

POW 机制以较慢的出块时间来降低分叉概率的机制,也是影响区块链整体性能的因素之一。

2.1.2 智能合约的痛点

 

以太坊的出现,让人们注意到用智能合约可以构建丰富多彩的价值网络。但以太坊本质是一个基于单链架构的通用智能合约系统,所有的智能合约都在一条链上运行。所以以太坊的合约之间没有隔离能力,性能也差强人意。除此之外,以太坊提供的 Solidity 语言设计上存在欠缺,也缺乏实用的编程库支持,无法跟主流编程语言比较。

深挖智能合约的潜力,我们认为丰富的智能合约可以完整的构建一款基于区块链的应用程序,我们叫 DAppDecentralized AppDApp 能够传递有价值可信的信息和服务。区别于现在的 App,现在的移动 App 提供的信息和服务需要主体公司的信用做背书,而在 DApp 中,背书是由区块链完成的,因此 DApp App 具备巨大的优势。DApp App,标志着区块链技术 3.0 时代的到来。为了迎接新的时代,两个技术问题亟待解决:


 

(1) DApp 运行的独立性:每个 DApp 都可以跑在一条或者多条链上,DApp 内部的智能合约相互可以访问,DApp 之间的数据通过跨链通讯来实现;

(2) DApp 开发的便利性:智能合约的编程语言,短期内应该向当前的软件开发生态靠齐,支持主流编程语言包括 C++JAVAGo 等。但是从长期来看,区块链的智能合需要有更符合自己特点的原生编程语言。

2.1.3 共识机制的痛点

 

共识机制本质上是一套博弈系统:共识的产生需要付出一定的代价,矿工努力工作后能获得有效的奖励,通过一奖一罚的博弈保证系统稳定实施。现存的共识机制,在应用层面比较专注于某一特定场景并存在一定程度的短板。比如 PBFT 比较适用于联盟网络的共享账本技术,POW 能耗较高、POS 存在中心恶意干涉的可能性等。

在当前的技术背景下,功能过于全面的共识算法无法真正可用。在新一代区块链共识机制的设计过程中,根据实际应用场景,有的放矢的选择去中心化、节能、安全等设计原则,对一些原则支持强弱进行取舍,将一定程度上提升系统的整体运行效率。因此, 在新一代的区块链系统设计中,可插拔的共识机制可能是未来发展的主要方向:在区块链解决方案中,应该实现兼容多种共识算法,在实际业务落地中有选择性的使用一种最合适的共识机制,甚至整个网络具备让开发者自定义共识机制的能力。

2.1.4 计算和存储的痛点

 

在当前的区块链技术方案中,始终无法突破单机的存储和计算瓶颈,甚至连单机的多核计算和多盘存储都不能很好的利用。整体性能和扩展性存在一定局限。性能支撑是用户体验的基础,因此区块链支撑 DApp 的良好运转,必须解决计算和存储的弹性扩展问题。

 

网络建设的痛点

 

(1) 平台化技术的难点

1) 基于比特币等公链平台实现 DApp 的难点

目前公链的技术,如比特币,如果想直接用比特币的区块链网络做自己的事情, 有两种模式:

将数据写到比特币的 Script 区里面,业务端理解数据并实施;


 

Fork 比特币的代码并进行修改,从头开始搭建自己的区块链网络。

通过这些模式创建自己的 DApp 对网络构建、技术实施的门槛非常高,一定程度上限制了 DApp 生态的快速发展。

2) 基于以太坊公链的平台化难点

基于以太坊的平台化主要面临两方面问题:

Solidity 这门语言相对较弱,在构建复杂应用的时候,会面临软件工程的问题;

以太坊的整体网络性能,不足以支撑一款高频 DApp 的执行,所以根本无力去支撑整个 DApp 生态。

(2) 区块链建设的难度

公链的建设难度极大,利益纠纷明显。在传统比特币和以太坊的区块链公链建设过程中,需要大量的矿机和电力加入。而 EOS 的网络建立,需要强大的社区运营以及资源支持。如果每一个 DApp 的出现,都要自己去建设公链,对开发者来说将是一个巨大的挑战。

为解决上述痛点,百度发布 XuperChain,作为操作系统级别的区块链解决方案。


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