百度工程師深度好文, 橫評3大企業(yè)級區(qū)塊鏈技術(shù)平臺!

區(qū)塊鏈從獨(dú)立的技術(shù)范式，慢慢擴(kuò)展到企業(yè)區(qū)塊鏈的融合范式，是下一代區(qū)塊鏈的核心特征。在區(qū)塊鏈技術(shù)與AI、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)加速融合的今天，區(qū)塊鏈如何加速企業(yè)端的賦能與落地，正在變得越來越重要。

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今天起，區(qū)塊鏈大本營將攜手百度智能云區(qū)塊鏈為大家奉上「企業(yè)級區(qū)塊鏈技術(shù)范式」系列專題。

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本系列將從企業(yè)區(qū)塊鏈的技術(shù)范式為出發(fā)點(diǎn)，以企業(yè)區(qū)塊鏈架構(gòu)、企業(yè)級智能合約、企業(yè)聯(lián)盟鏈的高效管理、企業(yè)區(qū)塊鏈的隱私性、可信區(qū)塊鏈的企業(yè)應(yīng)用等5大方面進(jìn)行展開。深挖企業(yè)區(qū)塊鏈的深層需求，為讀者提供全方位的企業(yè)級區(qū)塊鏈部署和落地思路。

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區(qū)塊鏈技術(shù)是信任的機(jī)器，是在生產(chǎn)消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動中降低感性上基于品牌、口碑的信任，同時增加理性上基于數(shù)學(xué)、密碼學(xué)的信任。

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而企業(yè)級區(qū)塊鏈落地，正在成為區(qū)塊鏈發(fā)展的另一大趨勢。目前市場上企業(yè)級區(qū)塊鏈產(chǎn)品眾多，并且應(yīng)用領(lǐng)域、具體設(shè)計實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)各有不同，但是在整體系統(tǒng)架構(gòu)上都存在著諸多共性。

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歸結(jié)起來如下表所示：

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上表列舉了6個最有影響力的企業(yè)級區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)，可以看到他們都使用了智能合約作為應(yīng)用層邏輯的計算工具。那么，想要實(shí)現(xiàn)企業(yè)級去中心化應(yīng)用一定要通過智能合約來實(shí)現(xiàn)嗎？

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要了解這個問題我們首先回到2008年區(qū)塊鏈故事的開始，看看智能合約是如何誕生的。

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從比特幣到智能合約的誕生

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第一個區(qū)塊鏈系統(tǒng)是比特幣，它是基于區(qū)塊鏈的第一個去中心化應(yīng)用程序。當(dāng)時有2種選擇來開發(fā)去中心化的應(yīng)用程序：要么分叉比特幣的代碼庫（例如BCH、BTG等），要么在其基礎(chǔ)之上構(gòu)建（例如OMNI、USDT等）。

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但是比特幣代碼庫非常單一。網(wǎng)絡(luò)、共識、應(yīng)用這三個層次混合在一起。此外，比特幣腳本語言是有限的，并不友好。因此，我們需要更好的工具。

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在這一背景下，2014年以太坊提出了一個新的命題，即構(gòu)建去中心化應(yīng)用程序。人們可以在以太坊區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中部署圖靈完備的程序，任何開發(fā)人員都可以使用Solidity編寫稱為智能合約的程序，將其部署到以太坊區(qū)塊鏈。這種新方法使成千上萬的開發(fā)人員開始構(gòu)建去中心化應(yīng)用程序（dApps）。

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智能合約運(yùn)行原理

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基于以太坊的成功經(jīng)驗(yàn)，很多區(qū)塊鏈平臺選擇在應(yīng)用層直接集成EVM以運(yùn)行Solidity編寫的智能合約，或者提供其他的沙箱環(huán)境和編程語言來支持智能合約的功能。

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作為當(dāng)前的主流，智能合約有很多優(yōu)勢，有很多案例非常適合構(gòu)建在區(qū)塊鏈虛擬機(jī)之上：

• 跨平臺可移植的應(yīng)用，例如希望將以太坊上現(xiàn)有的ERC2.0移植到別的平臺，這時智能合約的優(yōu)勢凸顯。

• 簡單小型，低使用率的應(yīng)用，虛擬機(jī)非常實(shí)用，且用戶友好。他們允許開發(fā)者在幾分鐘內(nèi)部署去中心化應(yīng)用，這在實(shí)現(xiàn)不復(fù)雜的應(yīng)用或者作為PoC（概念證明）時是十分方便的。

• 如果你不想為你的應(yīng)用程序部署網(wǎng)絡(luò)，而只是依賴虛擬機(jī)的區(qū)塊鏈提供的共識網(wǎng)絡(luò)，那么只部署智能合約將十分簡單方便。

• 需要用戶為應(yīng)用程序添加自定義邏輯，使用智能合約會降低用戶使用難度。

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不過，智能合約有顯而易見的局限性，由來構(gòu)建復(fù)雜的應(yīng)用會碰到許多天然的缺陷。目前，企業(yè)級應(yīng)用除了智能合約，「應(yīng)用專有鏈」的使用也非常多。

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應(yīng)用專有鏈

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應(yīng)用專有鏈?zhǔn)侵冈搮^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)僅供特定應(yīng)用專門使用，不提供智能合約來運(yùn)行其他不相關(guān)的應(yīng)用，而不是構(gòu)建在基于區(qū)塊鏈的虛擬機(jī)，如EVM，之上的智能合約應(yīng)用。這就是所謂的應(yīng)用專有鏈，也叫針對應(yīng)用定制的區(qū)塊鏈。

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在很多情況下，開發(fā)定制化的區(qū)塊鏈都是更有意義的，正如上文所說，智能合約有些顯而易見的局限性，用來構(gòu)建復(fù)雜應(yīng)用擁有許多天然的缺陷：

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應(yīng)用專有鏈的開發(fā)

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應(yīng)用專有區(qū)塊鏈之所以直到現(xiàn)在一直不引人注目，主要?dú)w咎于構(gòu)建它們的難度。例如，你希望構(gòu)建一個面向數(shù)字貨幣的專有區(qū)塊鏈，有如下幾種選擇：

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從0到1開始設(shè)計和開發(fā)，包括共識引擎、P2P協(xié)議、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)模型、應(yīng)用層等。開發(fā)這樣一個區(qū)塊鏈的門檻是很高的。大多數(shù)人不得不基于現(xiàn)有的區(qū)塊鏈解決方案；

基于現(xiàn)有主流區(qū)塊鏈修改，市面上大部分?jǐn)?shù)字貨幣都是采取這種方式構(gòu)建的。Netta Lab2018年調(diào)查了488種虛擬貨幣。在這些幣中，相似性達(dá)90%-100%的有405種。例如很多比特幣類的分叉幣和山寨幣只是簡單修改一下參數(shù)，還有很多照抄以太坊的項(xiàng)目這里不一一列舉。這種基于成熟區(qū)塊鏈系統(tǒng)修改的方式要么和copy無異，要么復(fù)雜度極高，因?yàn)橐粋€完整區(qū)塊鏈系統(tǒng)的各個模塊是混合在一起的，要針對自己應(yīng)用需求做出改變是很困難的。

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不過市場上也有一些可以高效部署應(yīng)用專有鏈的平臺。比如Cosmos等。

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以Cosmos為例，Cosmos提供了一種讓開發(fā)者輕松構(gòu)建和部署可擴(kuò)展和可互操作的面向特定應(yīng)用的區(qū)塊鏈的方式。

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Tendermint提供了一個已存在的包含網(wǎng)絡(luò)層和共識層（POS+BFT）的通用引擎，通過一個基于socket協(xié)議的ABCI（Application Blockchain Interface）接口來連接應(yīng)用，便于在之上構(gòu)建任意的應(yīng)用程序。

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因此開發(fā)人員只需要維護(hù)應(yīng)用層，從而節(jié)省了數(shù)百小時的開發(fā)工作。而Cosmos-SDK是在Tendermint之上構(gòu)建區(qū)塊鏈應(yīng)用程序的通用框架，把一些通用模塊標(biāo)準(zhǔn)化，例如資產(chǎn)轉(zhuǎn)賬、貨幣增發(fā)、鏈上提案、跨鏈IBC等。開發(fā)人員在無需為應(yīng)用程序編寫每一個功能的情況下就可以輕松的創(chuàng)建一條區(qū)塊鏈。

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如果想要實(shí)現(xiàn)一個數(shù)字貨幣的應(yīng)用專有鏈，基于Cosmos-SDK，開發(fā)應(yīng)用程序的時候可以把一組互相操作的模塊組合起來進(jìn)行構(gòu)建。每個模塊定義狀態(tài)子集，并包含其自己的消息/交易處理器，而SDK負(fù)責(zé)將每條消息路由到其各自歸屬的模塊，這樣提供給了開發(fā)人員最大的靈活性以定義應(yīng)用程序的狀態(tài)、交易類型和狀態(tài)轉(zhuǎn)變函數(shù)。

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通過這樣的方式構(gòu)建的區(qū)塊鏈產(chǎn)品有：Cosmos Hub，Iris，Binance Chain，Terra和Lino。

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美中不足的是，Cosmos-SDK目前只有Go語言實(shí)現(xiàn)版，和Tendermint保持一致，這給其他語言的開發(fā)者增加了使用門檻。

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另外，默認(rèn)的共識引擎Tendermint Core雖然是已存在的最成熟并且被認(rèn)為是建立權(quán)益證明系統(tǒng)（POS）的黃金標(biāo)準(zhǔn)共識引擎，但是并不適合構(gòu)建企業(yè)級聯(lián)盟鏈系統(tǒng)。同樣Cosmos-SDK提供的許多通用模塊也是面向公有鏈系統(tǒng)的。

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盡管如此，Cosmos仍是十分優(yōu)秀的專有鏈平臺。在百度，我們的區(qū)塊鏈平臺也是基于Cosmos來實(shí)現(xiàn)的。在設(shè)計這條鏈的時候，我們主要想法是能支持復(fù)雜的企業(yè)級應(yīng)用，并且能通過跨鏈通信協(xié)議進(jìn)行不同應(yīng)用專有鏈間的交互，支撐各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展的企業(yè)區(qū)塊鏈應(yīng)用生態(tài)。

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百度的企業(yè)級區(qū)塊鏈設(shè)計思路

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正如上文所說，智能合約和專有鏈各有利弊。而當(dāng)今的主流智能合約適用于簡單的應(yīng)用場景，無法編寫復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯（比如上萬行代碼），且大量合約之間的互相調(diào)用，使得合約的開發(fā)調(diào)試和維護(hù)升級的復(fù)雜度變得非常大。

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因此，我們希望能做出一個兼具智能合約和應(yīng)用專有鏈優(yōu)勢的東西。在這一基礎(chǔ)上，我們的核心思路是這樣的。

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首先，設(shè)計出可插拔應(yīng)用模塊，該模塊必須能做到以下幾點(diǎn)。

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• 延續(xù)Cosmos應(yīng)用模塊化的理念，提供高效的智能合約平臺，Cosmos合約平臺。EVM作為一個可插拔的應(yīng)用模塊存在，提供Solidity合約的運(yùn)行環(huán)境，比以太坊更好的性能。

• 除了EVM以外支持一系列面向企業(yè)應(yīng)用的通用模塊，可以承載更大的應(yīng)用復(fù)雜度，例如跨鏈通信（IBC）、TCF可信計算、分布式存證、微服務(wù)、資產(chǎn)Token化（DeFi）、去中心化身份（DID）、去中心化交易引擎（DEX）、非同質(zhì)化代幣（NFTs）、預(yù)言機(jī)（Oracles）、溯源等等。

• 采用高效的數(shù)據(jù)分片機(jī)制，不同功能模塊運(yùn)行獨(dú)立的分片。例如該節(jié)點(diǎn)只想運(yùn)行存證模塊，只需打開存證模塊開關(guān)，關(guān)閉其他所有的可選模塊，這樣減少了非必要的計算與存儲消耗。

• 提供企業(yè)間隱私交易的解決方案，多方企業(yè)間可建立隱私分組，所有的可插拔應(yīng)用模塊都可以進(jìn)行加密。

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智能合約 or 應(yīng)用專有鏈？只有你知道答案

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智能合約平臺還是特定于應(yīng)用程序的區(qū)塊鏈，究竟誰更有前途？

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這個爭論并沒有完美的答案。就像加密世界中的大部分算法一樣，答案取決于你的實(shí)際情況。企業(yè)級區(qū)塊鏈應(yīng)用的主流依然是使用細(xì)微差別的智能合約平臺，但我認(rèn)為，Cosmos的出現(xiàn)無疑展現(xiàn)構(gòu)建區(qū)塊鏈應(yīng)用一種截然不同的道路。

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我們不妨拭目以待，看看技術(shù)是如何發(fā)展的，相信未來的企業(yè)級區(qū)塊鏈系統(tǒng)的發(fā)展一定是兩種框架并存，按照自己的需求選擇最合適的框架才是正確之道。

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*關(guān)于作者：

程司雷，百度智能云區(qū)塊鏈資深研發(fā)工程師，著有三篇區(qū)塊鏈發(fā)明專利。參與跨鏈項(xiàng)目Cosmos/IRIS，醫(yī)療數(shù)據(jù)共享公鏈平臺，區(qū)塊鏈存證平臺、區(qū)塊鏈?zhǔn)称匪菰础⒁蕴患用茇埖软?xiàng)目的設(shè)計研發(fā)。

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劉曉赫，百度智能云區(qū)塊鏈高級工程師。Cosmos-SDK、Bitcoin-Golang源碼貢獻(xiàn)者，百度智能云自研區(qū)塊鏈核心開發(fā)者。

總結(jié)

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