分片公链CBase:坚定信念做公链性能变革的推动者

区块链智能合约网络(公链)发展至今,已经有超过5年的历程,这5年的时间里,各大公链一直在致力于性能提高和寻找商业落地解决方案。这期间,诞生了许许多多的新公链,这些公链的差异性推动智能合约领域走向了多元化发展。但无论是0手续费、跨链技术、共识机制创新、Defi应用的发展,依然没有很好的突破公链性能的瓶颈,技术的壁垒为行业的跨时代发展带来了巨大的障碍。

这些障碍主要体现在可拓展性和效率两方面。2019年,传统支付巨头支付宝的中心化处理峰值达到了每秒4200万次,区块链作为一个去中心化的技术暂无法和中心化匹敌,因目前行业峰值TPS仅为几万,远远无法满足大规模的商业应用,忽视性能而专注商业落地应用的公链注定不会走太远。

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在诸多公链团队开始放弃性能提升,甘于满足现状的背景下,CBase Protocol(简称CBase)诞生了,CBase 团队倾注心血于公链技术开发和性能的提升,决心推动智能合约公链乃至整个区块链行业的技术跨时代进步。

与其说CBase是一条公链,不如说CBase是一个共识协议,一种强大的性能解决方案。CBase采用分片技术作为公链底层可拓展性和易用程度的解决方案。CBase的设计原则主要是围绕易用性、高拓展、稳定性而展开的。

易用性是让每个系统的组件设计都尽可能简单,对实用性和易于理解性方面进行优化,不在基础协议里添加多余的负担;可扩展性只要有经济上的合理性,CBase就没有上限的限制,以支持全球通用型的Web应用程序运行;稳定性是提供一个稳定的基础层,并且能尽可能的隐蔽底层技术的实现细节,让开发人员在开发过程中能使用自己熟悉的语言和模式,且在运行过程中平台能保证其安全性。

区块链行业有许多分片解决方案,包括网络分片、交易分片、状态分片等。著名的公链以太坊今年上线的新版本也将会加入分片技术,由此可见分片已经成为了主流的行业解决方案。这三种分片方案最复杂的要数状态分片,状态分片就是把完整的账本信息存储在各个分片中,每个分片内各自维护部分的账本信息。这里可能还会涉及到跨分片数据同步,跨分片交易等问题,CBase即采用了状态分片法。

实现一个基于分片技术的区块链就像在原本只有一个收费站的高速公路上增加N多个个收费口。它会极大地提高车辆通行速度,分片技术带来巨大的差异,并能显著提高区块链的交易速度。

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CBase分片模型

与目前大多数主流的采用信标链加分片链的结构不同,CBase采用单一链式结构。整条链由TipSet依照顺序排列组成一个链式结构。TipSetBlock组成,一条分片对应一个Block。每个TipSet将会包含多个Block信息。TipSet不包含交易信息,交易存储在Block中,网络中所有的交易都被划分到各个分片当中并被出块人打包进Block

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图:CBase 分片模型

CBase共识

共识协议是任何区块链的关键组成部分。它保证了区块链验证者在下一个区块上达成共识的安全性。在CBase Protocol中使用CBase采用了以实用拜占庭容错(PBFT)为基础的权益证明(PoS)的共识协议。

PBFT的协议中,由于考虑到CBase的验证者最多可以达到10+,让这么多验证者每个块都参与验证,显然是不现实的。为此,我们和以太坊2.0一样,使用了一个确定性小工具,利用证明确定区块。为了降低系统复杂度,我们使用的确定性工具在任何情况下都将不影响分叉选择规则,而只是引入额外的惩罚条件。这样一来,一旦一个区块被确定性工具确定下来,就不可能出现分叉,除非占总权益极大百分比的权益都被罚没了。CBase Protocol的确定性小工具参考了SolanaPoH设计。

CBase采用的是PoS共识机制,意味着出块人和验证人把一定数量的代币锁定一段时间。在CBase中并不强制每个收集人和验证人都是独立的实体,但每个收集人和验证人都需要单独质押。所有的收集人和验证人共同构建单一的区块链,我们称之为Msternode Chain,即主链。主链的账户被分到各个分片中。每个收集人和验证人在任何时候都只在本地下载对应某个分片的状态子集,且只处理和验证影响这部分状态的交易。

跨分片交易

因为状态分片的特性,分片网络之间需要存在同步和关联性,如果一笔交易不止影响一个分片,就需要在各自的分片中连续独立执行。完整的交易发给第一个相关的分片。一旦该分片的中包含了该交易,且包含了该集合被执行,就会产生一笔称为收据(receipt)的交易。该收据被路由给下一个需要执行该交易的分片。如果跨分片交易需要更多的步骤,则当执行收据交易的时候,会产生一笔新的收据交易,如此继续下去。 

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图:跨分片交易

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图:利用收据在不同的分片中实现消息通讯

因于状态分片技术复杂性,本文将简略介绍,对分片技术感兴趣的用户可以在CBase官网cbasechain.org下载白皮书。

CBase使用分片技术有着诸多的益处,首先是提高了CBase公链的处理速度,目前按照测试的结果,CBaseTPS可达10万笔每秒,是目前最快的公链,按照CBase分片模型,理论上可以实现无限TPS。大幅提高TPS会给去中心化的系统带来使越来越多的用户和应用程序,从而推动行业效仿,同时也能吸引更多加入到公共网络上的节点,从而形成一个良性循环。

其次,为了方便开发者使用,CBase在设计上针对开发者进行了优化,相比起以太坊大幅降低了交易费用,因为验证单笔交易的处理量减少了,节点可以在依然盈利运营的同时收取较小的费用,这些费用对于用户来说可忽略不计,随着海量的用户加入CBase,节点运营也形成了薄利多销的模式,同样的能够获取丰厚的利润,实现双赢的局面。

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最后是应用层将低费用与高交易处理能力结合起来,会使公有链将变得越来越有吸引力。这些积极的趋势所持续的时间越长,我们就会看到更多的主流的加密技术和区块链应用程序的出现。

CBase的通证简称为CB,是CBase公链的重要组成,可用于PoS链上抵押和支付凭证,未来也会成为CBase生态的唯一通行凭证。CB初始发行量为10亿个,其中创世区块1000万分发给早期参与者,通过零撸、空投等方式分发给参与测试矿池的用户。早期流通量极少,技术特性显著,必定有很高的升值空间。为更好的发展CBase生态技术,公链每年约有5%的增发,增发的部分80%分给验证者、20%分给社区用户,以激励更多的人参与其中,并不断壮大社区。


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