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产业·案例|百度超级链:突破区块链技术瓶颈为广泛产业应用铺平道路

  应用领域:内容版权、信息溯源、文化娱乐、信息安全、个体信息管理、数字广告等领域

  随着人们对区块链技术的理解和挖掘,这项技术开始被广泛应用于支付清算、溯源、安全、媒体和出版等多个B端领域。经过了2017年的爆发式增长,区块链行业进入平稳期,但是尚未出现杀手级的技术框架和技术应用。究其原因,在区块链技术实现商业化落地的过程中,面临着诸多的问题与挑战:

  针对这些现实存在的困难,要想构建基于区块链的价值互联网体系,实现其在各行各业的真正应用,需要从技术、产品以及应用生态各个层面进行规划和发力。在技术层面说,未来的区块链技术应当具备性能稳定可预期、通用性好、多业务适配、合理的分层解构等条件。在产品层面,要探索区块链技术在各行各业的适配性,既具有针对性,又具有可操作性,在成本上也能有所控制。在应用场景层面,针对不同行业,均可发现其价值;探索具有通用价值和示范作用的产品,面对不同场景,可以灵活适用。同时,还需在应用时,能从安全、工具等方面出发,形成区块链矩阵,构建良好的产业生态。

  针对上述区块链技术商业化应用的困难和需求,百度自主研发了区块链操作系统技术XuperChain(超级链)。

  超级链是百度计划开源的具备强大网络吞吐力和高并发的通用智能合约处理能力的区块链3.0解决方案。一方面,基于可插拔的共识机制、DAG可并行计算网络和立体网络,超级链真正突破当前区块链的技术瓶颈,为区块链的广泛应用铺平道路。另一方面,超级链最大可能性的兼容比特币和以太坊生态,对区块链开发者友好,且迁移门槛低。此外,超级链将重量级的超级节点与轻量级的监督节点结合起来,既保证了记账权竞争的公平性,又保证了运行效率和公信力、安全性。

  在此基础上,百度注意到不少政府机构与企事业单位仍然有大量私有链和联盟链的定制化应用需求。因此,依托XuperChain技术,百度云及百度区块链实验室打造了一套完整的区块链商业化解决方案区块链即服务BaaS(Blockchain as a Service)。

  作为新型云服务,BaaS可以帮助用户快速建立属于自己的区块链网络;结合云计算优势,BaaS在创建、部署、运行以及监控管理等方面,都体现出了强大的工具属性,同时具备了私有链、联盟链等多种场景的适配能力。这样,大幅降低了区块链网络的研发、使用、部署、运营维护成本。

  目前,BaaS已经在内容版权、信息溯源、文化娱乐、信息安全、个体信息管理、数字广告等领域广有应用和覆盖。超级链生态已经对百度公司内部和生态伙伴开源,它将超级链技术与AI、大数据等优势相结合,先后研发了百度图腾、百科上链、百度会学等六大应用。未来,超级链将逐渐向全社会开源,尤其是将区块链价值赋能给政府、企业、个人各个层面,构建区块链可信生态。

  在当前的技术背景下,没有哪一种共识机制是完美无缺的,每一种共识机制都有其优点和缺点,不同的应用场景可能需要不同共识机制。为了应对不同的应用需求,XuperChain设计了一套可插拔的共识机制

  基于POS基础上衍生出了很多改进算法,DPOS就是其中一种。DPOS算法是用户通过投票选出代表进行区块的生产。XuperChain 自主研发实现了一套DPOS共识,我们称之为TDPOS。依据这种算法,全网持有通证的人都可以给候选人投票。

  如果DApp开发者觉得系统默认的共识机制都无法满足自身的业务需求,可以通过智能合约和共识机制的编程接口,编写自己的共识,并以智能合约的形式发布到XuperChain中。

  超级节点是一种分布式计算技术,保证每个节点的存储和计算是可以扩展的。从而为区块链网络提供源源不断的存储和计算支持。

  超级节点会存储所有的历史事务的完整信息,如何支撑PB级别的容量非常具有挑战。

  在非POW的共识机制下,超级节点的主要计算量为交易上链和合约执行。很多区块链软件对交易的执行以及合约的执行都是串行执行的,优化到极致也只能使用单核,对硬件的利用率很低。超级节点采用多核并行计算与分布式计算相结合的方式以提升计算效率。

  UTXO(Unspent Transaction Output)相对于Account余额模型,并发性能更好,对热门账户的性能也更优秀。超级链底层是基于UTXO模型,因此任何针对比特币系统的优化都适用于XuperChain。

  XuperChain在UTXO的基础上做了智能合约的扩展,在扩展区可加载各种不同的合约虚拟机,每个合约机需要实现运行合约和回滚合约两个接口。

  当下区块链技术的实现是将所有事物打包后顺序执行。随着智能合约越来越复杂,如果顺序执行智能合约,高并发度将难以实现,而且也不能充分利用多核和分布式的计算能力。

  为了让区块里面的智能合约能够并行执行,XuperChain将依赖事务挖掘形成DAG图,并由DAG图来控制事务的并发执行。

  在很多场景下,并不需要把所有的事务都集中在主链上运行。比如一个运营活动,完全可以把资源放到一个侧链上去,然后通过智能合约执行逻辑,执行完成后一次性合并回主链。通过把复杂的智能合约在侧链执行,可以实现利用其它的并行计算资源去执行而不消耗主链的资源。当满足侧链回归条件的时候,主动引发侧链合并。

  在XuperChain的立体网络里面,有大量的区块链存在。这些链通过Root链管理起来,这些链就是平行链,从而形成一个真实、独立存在的区块链体系。我们把这个网络叫做立体网络。立体网络上通过Root链创建的平行链,可以选择是公开链,也可选择是联盟链(仅成员可见)。

  XuperChain在设计的时候就支持轻量级节点技术。轻节点仅同步少量数据就可以完成数据的访问和校验。轻量级客户端可以部署在PC、手机、嵌入式设备等设备上,不需要算力和存储支撑就能有效的访问区块链网络数据。

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