摘要：秘猿科技創(chuàng)始人等在做了很多次，當(dāng)時(shí)講了為什么我們需要許可鏈。所以，在年初，我們?cè)O(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了企業(yè)級(jí)高性能區(qū)塊鏈內(nèi)核，并于年開(kāi)源。第一朵烏云，是區(qū)塊鏈的性能問(wèn)題。

2016 年年初，Eris Industry 最早把 BFT 的共識(shí)引入到區(qū)塊鏈中，創(chuàng)造了許可鏈。秘猿科技創(chuàng)始人等在 Ethfans 做了很多次 Meetup，當(dāng)時(shí)講了為什么我們需要許可鏈。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在比特幣的區(qū)塊鏈上我們實(shí)現(xiàn)了不記名資產(chǎn)，但是在很多金融場(chǎng)景里面我們會(huì)需要很多記名資產(chǎn)。我們需要知道資產(chǎn)是登記給誰(shuí)的、身份是明確的、可追溯的，而不是一個(gè)完全匿名的環(huán)境。區(qū)塊鏈如果要真正做到商業(yè)落地，身份融入?yún)^(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)必要條件。所以，在 2016 年初，我們?cè)O(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了企業(yè)級(jí)高性能區(qū)塊鏈內(nèi)核 CITA，并于 2017 年開(kāi)源。CITA 從開(kāi)源至今已經(jīng)有超過(guò) 10 個(gè)版本的穩(wěn)定迭代，目前已經(jīng)有包括招商銀行，中鈔區(qū)塊鏈研究院等多家銀行和國(guó)有大型機(jī)構(gòu)使用 CITA 搭建自己的底層架構(gòu)。（P.s 本文首發(fā)于 2016 年 6 月的個(gè)人博客）

秘猿科技區(qū)塊鏈小課堂第 4 期
點(diǎn)擊關(guān)注秘猿科技在思否的技術(shù)社區(qū)吧～

2007年，中本聰踏上征程，開(kāi)始尋找困擾密碼學(xué)愛(ài)好者多年的一個(gè)問(wèn)題的答案：我們能不能在數(shù)字世界中構(gòu)建一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的現(xiàn)金系統(tǒng)？

2008年，在一群密碼朋克的聚集地metzdowd郵件列表上，比特幣白皮書(shū)悄然問(wèn)世。這篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文算上引用只有短短9頁(yè)，簡(jiǎn)潔明了的描述了一個(gè)前所未有的系統(tǒng)。

2011年，我從正熱衷于挖礦的好友那里聽(tīng)說(shuō)了這個(gè)項(xiàng)目，但真正引起我極大興趣的，是名為Paul Bohm的用戶對(duì)Quora上一個(gè)提問(wèn)的回答，他在文章中將比特幣和拜占庭將軍問(wèn)題聯(lián)系到了一起。這篇文章為我打開(kāi)了一個(gè)新世界的大門(mén)，這個(gè)世界的基石不是密碼學(xué)貨幣，而是區(qū)塊鏈。（最帶勁的是，這個(gè)世界沒(méi)有奇怪的防沉迷系統(tǒng)...）

區(qū)塊鏈實(shí)際上是一種新型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)與以往的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)之間最大的不同，在于它能夠容忍所謂的拜占庭故障。拜占庭故障是一種最寬松的故障類型，節(jié)點(diǎn)被黑客控制所能表現(xiàn)的任意行為也是一種拜占庭故障?？梢匀萑贪菡纪ス收系姆植际綌?shù)據(jù)庫(kù)，只有在網(wǎng)絡(luò)中的多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)同意時(shí)，才會(huì)執(zhí)行客戶端請(qǐng)求的操作。換句話說(shuō)，沒(méi)有任何一個(gè)單一節(jié)點(diǎn)，或者容忍數(shù)量之內(nèi)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以擅自修改這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里面的數(shù)據(jù)，因此即使這些節(jié)點(diǎn)被黑客惡意控制，他也無(wú)法寫(xiě)入錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或者篡改以前的數(shù)據(jù)。

這樣一個(gè)不能被篡改的共同維護(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄的是從數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始運(yùn)行以來(lái)所有的操作和數(shù)據(jù)。任何人都不能否認(rèn)這些數(shù)據(jù)的真實(shí)性，它是一個(gè)唯一的可信數(shù)據(jù)源，可以作為其它需要信任的業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。它將一座座的信息孤島連接成了一個(gè)完整的世界。有了這樣一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)我們就可以創(chuàng)造出許多以前不可能存在的應(yīng)用。中本聰用這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了一個(gè)現(xiàn)金賬本，于是比特幣誕生了。在這樣一個(gè)由遍布全球的節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)上，每一筆轉(zhuǎn)賬記錄實(shí)際上都可看作數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)操作：把 A 的賬戶余額減少 100，再把 B 的賬戶余額加上 100。

如果在數(shù)據(jù)庫(kù)里面記錄誰(shuí)擁有多少股票，我們就得到了一個(gè)股權(quán)登記系統(tǒng)，如果在里面記錄域名和 ip 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，它就變成了一個(gè)域名注冊(cè)系統(tǒng)。最棒的是，這些數(shù)字形態(tài)的股票，域名，各種各樣的資產(chǎn)，還能夠在這個(gè) 7*24 小時(shí)持續(xù)運(yùn)行，無(wú)人可篡改，多地備份強(qiáng)力容災(zāi)的系統(tǒng)上自由流轉(zhuǎn)！
共同維護(hù)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，也就意味著無(wú)需對(duì)賬，降低了結(jié)算清算的成本。資產(chǎn)可在網(wǎng)絡(luò)中輕松流轉(zhuǎn)，交易摩擦幾近于零。而數(shù)據(jù)無(wú)法篡改的性質(zhì)，又完美的響應(yīng)了監(jiān)管機(jī)構(gòu)的要求，根據(jù)摩根士丹利的分析，僅這一項(xiàng)就能為銀行節(jié)約百億美元規(guī)模的合規(guī)成本。

“完美?！?/p> 成繭

可惜事情并不如想象的那么簡(jiǎn)單。在比特幣之后，人們按照這些想法在公有鏈上進(jìn)行了一系列的嘗試（染色幣，二代幣，etc.），卻漸漸的發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈的萬(wàn)里晴空上，還飄蕩著兩朵烏云。

第一朵烏云，是區(qū)塊鏈的性能問(wèn)題。以比特幣為例，目前整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量最大為每秒 10 筆左右（與單筆交易數(shù)據(jù)大小有關(guān)），而一筆交易需要至少 10 分鐘才能得到確認(rèn)響應(yīng)（更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)下需要 60 分鐘）。這樣的表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到諸多場(chǎng)景下的實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)。

烏云之二，是所謂的確定性問(wèn)題。確定性的意思是，當(dāng)你得到一筆交易的確認(rèn)響應(yīng)之后，這筆交易應(yīng)該就算是最終確定，永遠(yuǎn)不能撤銷(xiāo)了（除非法院判決之類的事情發(fā)生）。如果不能保證這一點(diǎn)，我們無(wú)論如何無(wú)法將房產(chǎn)股票這些資產(chǎn)放到鏈上進(jìn)行流轉(zhuǎn)。

無(wú)論是工作量證明 PoW，還是權(quán)益證明 PoS，實(shí)際上都是由制造后面區(qū)塊的人，不停的對(duì)之前的每一個(gè)區(qū)塊進(jìn)行投票。以 PoW 為例，每個(gè)新制造的區(qū)塊是一票，算力高的人，將獲得更多的投票機(jī)會(huì)。由于投票一直在持續(xù)，永不結(jié)束，因此理論上每個(gè)區(qū)塊都沒(méi)有最終確定，因?yàn)楹竺孢€有無(wú)窮多的票可以用來(lái)否認(rèn)它的有效性?，F(xiàn)實(shí)中，投反對(duì)票的成本與被投票區(qū)塊的年齡有關(guān)，年代越久遠(yuǎn)的塊需要越多的反對(duì)票才能推翻（也就等于需要越多的算力）。只要區(qū)塊中包含的交易價(jià)值夠高，高過(guò)推翻這個(gè)塊所需要的成本，攻擊者就有動(dòng)力去實(shí)施這樣的進(jìn)攻。

無(wú)論是性能問(wèn)題，還是確定性問(wèn)題，根源都在于公有鏈的共識(shí)算法設(shè)計(jì)上。公有網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)決定了，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)都是匿名的，沒(méi)有真正的身份，所以公有鏈的共識(shí)算法必須基于這一點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，如果不能正確的限制匿名節(jié)點(diǎn)，很容易就會(huì)陷入女巫攻擊的汪洋大海。還是以比特幣為例，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)都是匿名沒(méi)有身份，中本聰天才的將原本設(shè)計(jì)用來(lái)防垃圾郵件的招數(shù)，工作量證明用于出塊節(jié)點(diǎn)的選擇，再由之后的出塊節(jié)點(diǎn)對(duì)前面的區(qū)塊投票，以算力的限制代替了節(jié)點(diǎn)身份的限制。

雖然在比特幣之后，又有包括 GHOST, Inclusive Blockchain Protocol 等各種改進(jìn)出現(xiàn)，但是受制于匿名網(wǎng)絡(luò)這道深層的藩籬，區(qū)塊鏈的性能問(wèn)題并沒(méi)有根本性的進(jìn)步 - 以太坊的共識(shí)設(shè)計(jì)可以算是代表了當(dāng)前的最高水準(zhǔn)，也僅僅做到了平均 15 秒的時(shí)延（區(qū)塊間隔），吞吐量也依然停留在個(gè)位數(shù)每秒。更糟糕的是，無(wú)論哪一種研究，都沒(méi)能給出確定性問(wèn)題的解決方法。

隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)，從更底層去看，區(qū)塊鏈實(shí)際上是融合了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，密碼學(xué)簽名，哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及共識(shí)算法的一種新型技術(shù)組合。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)保證了無(wú)單點(diǎn)故障甚至多點(diǎn)故障，密碼學(xué)簽名使得每一個(gè)操作都可鑒權(quán)可審計(jì)，哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得所有的數(shù)據(jù)融為一體，無(wú)法多帶帶修改其中的一點(diǎn)，而共識(shí)算法則是所有節(jié)點(diǎn)能形成合力的關(guān)鍵。這個(gè)組合模式才是區(qū)塊鏈的本質(zhì)。我們也許應(yīng)該回頭看看，在這個(gè)框架之下，什么是可以改變的。

于是就像經(jīng)典物理天空的兩朵烏云給世界帶來(lái)了相對(duì)論與量子力學(xué)，區(qū)塊鏈也迎來(lái)了新的思路。

當(dāng)我們坐下來(lái)重新審視區(qū)塊鏈的大部分應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，會(huì)意識(shí)到一個(gè)特點(diǎn)：無(wú)論是房產(chǎn)，股票還是域名，都與身份有關(guān)。在這些場(chǎng)景里面，我們必須先明確的知道誰(shuí)是誰(shuí)，然后才能把某種資產(chǎn)登記在他的名下。換句話說(shuō)，我們要處理的問(wèn)題是記名資產(chǎn)，而不是中本聰在比特幣白皮書(shū)里所說(shuō)的，現(xiàn)金，一種不記名資產(chǎn)。

如果將區(qū)塊鏈用于記錄記名資產(chǎn)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的用戶自然不再是匿名，于是其中的共識(shí)算法只要針對(duì)一個(gè)非匿名的網(wǎng)絡(luò)來(lái)設(shè)計(jì)。只要修改后的共識(shí)算法依然能夠容忍拜占庭錯(cuò)誤，那么一個(gè)由這樣的共識(shí)算法，哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，密碼學(xué)簽名以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)所組成的體系，依然是區(qū)塊鏈，它保留了區(qū)塊鏈的所有優(yōu)點(diǎn)。

而非匿名網(wǎng)絡(luò)中的拜占庭容錯(cuò)（簡(jiǎn)稱BFT）共識(shí)算法已經(jīng)是一個(gè)碩果累累的領(lǐng)域。以 Leslie Lamport 在 1982 年發(fā)表的 為開(kāi)端，老爺子給同步網(wǎng)絡(luò)中的拜占庭容錯(cuò)共識(shí)輕輕的劃了一條不可逾越的邊界。接著 Fischer, Lynch, Paterson 在 1985 年發(fā)表的 又否定了異步網(wǎng)絡(luò)中拜占庭容錯(cuò)共識(shí)的可能性，給這一領(lǐng)域又套上一條枷鎖。直到 2001 年 Castro 和 Liskov 在 發(fā)出一聲吶喊使得人們發(fā)現(xiàn)，證明了不可能又怎么樣，一個(gè)實(shí)用的算法不需要面面俱到！于是更多的實(shí)用性算法如雨后春筍般涌現(xiàn)，拜占庭容錯(cuò)共識(shí)算法無(wú)論在時(shí)延還是吞吐量上都有了巨大的進(jìn)步。

這些現(xiàn)成的 BFT 算法還有另外一個(gè)好處，由這一類共識(shí)接受的交易是完全確定的！每一筆交易在經(jīng)過(guò)身份可信的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證之后就永久固定下來(lái)，再也不能被推翻。于是很奇妙的，對(duì)需求的分析將匿名的藩籬化解之后，區(qū)塊鏈的性能和確定性兩大問(wèn)題也隨之消散。不僅如此，由于網(wǎng)絡(luò)上用戶的身份可知，諸如 KYC/AML 之類的常見(jiàn)合規(guī)需求也變得十分容易。

一個(gè)這樣的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其中可能有數(shù)十個(gè)可信節(jié)點(diǎn)承擔(dān)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)共識(shí)處理用戶請(qǐng)求的任務(wù)，其它節(jié)點(diǎn)可以是代表用戶自己的節(jié)點(diǎn)，也可以是中間服務(wù)商運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，為用戶設(shè)備上的輕節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，還可以是監(jiān)管機(jī)構(gòu)運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，監(jiān)督整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的交易數(shù)據(jù)。這樣的區(qū)塊鏈系統(tǒng)和公有鏈并無(wú)本質(zhì)上的不同，只有管理上的差別：公有鏈允許任何匿名用戶隨時(shí)加入退出，而我們的新型區(qū)塊鏈系統(tǒng)則只允許通過(guò)身份認(rèn)證的用戶加入網(wǎng)絡(luò)，這樣的區(qū)塊鏈可以被叫做許可鏈，又可以依照其中節(jié)點(diǎn)的所有權(quán)而劃分為聯(lián)盟鏈（節(jié)點(diǎn)由一個(gè)企業(yè)聯(lián)盟維護(hù)）或是私有鏈（節(jié)點(diǎn)由單個(gè)企業(yè)維護(hù)）。

公有鏈與許可鏈服務(wù)于不同的場(chǎng)景，不同的目的，在未來(lái)會(huì)扮演各自的角色。我們覺(jué)得在很多場(chǎng)景會(huì)需要有身份，許可鏈?zhǔn)且粋€(gè)自然的，有身份的區(qū)塊鏈系統(tǒng)；許可鏈和聯(lián)盟鏈，它的共識(shí)范圍更小，適合更多的場(chǎng)景。所以，基于這兩點(diǎn)，許可鏈還有很大的潛力和探索空間。這也是秘猿科技Cryptape 成立的目的。我們相信，這些產(chǎn)生信任的機(jī)器可以為這個(gè)世界尤其是這個(gè)國(guó)家?guī)?lái)巨大的價(jià)值。