技术分享 |下一代区块链技术框架 Substrate

春节前的《区块链技术公开课100讲》第13讲，一块链习特意邀请了ChainX创始人及CTO郭光华来担任这次分享嘉宾，围绕了《下一代区块链技术框架Substrate》主题，和你们深刻探讨了区块链发展示状、Substrate重塑区块链、创新方向、Polkadot & ChainX、如何参与等5个方面。

讲师：郭光华，Substrate和Polkadot社区核心开发者，ChainX创始人&CTO。

完整版视频以下：

v.qq.com/x/page/l083…

区块链发展示状

以太坊为表明的区块链自我改良派，历史的包袱过重，走得慢。EOS为表明的改革派，雷声大雨点小。

不论是以太坊的自我改良，仍是EOS的的改革，他们都是认识到了区块链现有情况: 区块链智能合约基本能用，但离大规模应用还差得远 ,这主要是目前区块链框架在（扩展性，易用性，共识能源问题）的局限性致使的。

咱们从Code说话， 以太坊各个技术的更新还能够，但执行速度慢。EOS像是有上气没下气。惟有Substrate是最前沿的革命派。

Substrate重塑区块链

上面咱们说到了现有区块链，只是验证了区块链dapp能用，但无法作到大规模应用。主要局限于三点，下面咱们分三部分来分析substrate 如何解决这些问题。

扩展性

现有区块链都是单链模式， 一条链的最大的tps 不能过万（单台计算机tps 差很少10万tps,由于hash等加密算法的重复利用，链的tps << 1/10 单台计算机计算）。

Substrate能够灵活的拓展任意条parachain, 比如如今的分布式计算，3台机子算不过来， 咱们加机器。

各层结构的模块化： 区块链大体由（p2p, rpc, consensus, storage,crypto）这几部分组成。但现有的链都是把这几个模块糅合在一块儿。

parity团队由于在长期开发以太坊，积累了经验， 把这几个模块往高层次抽象。如substrate 会作到devp2p, libp2p 网络一键选择更换。再如任意种hash算法替换。

任意代码的升级，比普通云服务器的升级更简便。由于每个substrate 节点都含有两份可执行runtime内核代码。

一份是本地编译的二进制代码。另外一份是存在链上的wasm代码。为何两份代码就能解决了快速稳定升级？ 这是个好问题

易用性

两层结构合约：runtime合约和contract 合约.wasm 合约，支持rust/c/c++ wasm的原生storage 接口.

极高层次的抽象，可使不一样的开发人员作不一样部分的开发.
双层执行 code(native, wasm)
双层共识
双层合约
双层p2p
多模版密码库

共识

多种共识并行交互执行， 最先是algrand 定义了快慢速通道共识并行，但那如今仍是在白皮书里， 如今的substrate 就能作到了aura + grandpa 两种共识并行运行。

这种组合共识，既有POW的分散性，又没有他的能源浪费问题，还有一个100%的肯定性，而不是pow的几率肯定性， 尤为是性能方面，pow不可与之同日而语。

aura 提供了快速并发出块性， 像POW同样节点分散，能够支持1000个节点同时在同一高度同时出块。

grandpa 提供了肯定性，只要用bft确认最后一个你们公知的块便可。 这对传统BFT的通讯消息量减小99%以上。

Libp2p

IPFS 团队定义的一个协议， 是目前市面上支持各类协议最广，最稳定的p2p库。Devp2p, 以太坊的p2p层协议，比较单一简单

Rust

社区特别open的个语言和区块链open思想吻合。有C++的性能， 没有C++的运行时不肯定。从语言库级别支持std, no_std 两套代码规范， no_std的代码兼容wasm这种肯定性执行

创新方向

区块链技术如今都在努力往哪些方面创新：共识、隐私、合约VM

共识

Cardano, Algrand, difinity 等等， 这些项目都是以共识创新而闻名的项目， 然而，这些项目的共识创新如今都只停留在白皮书里。 Substrate 实现了他们白皮书里所指望的共识效果

优秀共识所指望的点： 像POW同样，你们都有同等的同时出块的公平权利，又没有他的能源浪费和性能问题。其实就是Substrate 的Aura + grandpa共识，也是VB所常说的casper

Casper + tendermint 的比较， 或者1年前的一些技术能够参考我老婆翻译的一些文章：lilymoana.github.io/ConsensusCo…

隐私

Bulletproofs 基于这协议的隐私币有许多
零知识证实， parity 团队也正在用substrate 框架去实现zcash
抗量子密码学，同态加密等理论加密算法的研究

合约VM

WASM 阵营： 基于wasm VM 的链愈来愈多， 根本缘由是wasm生态特别丰富，wasm如今已经支持c/c++/rust等编译型语言，其余各类语言都是在支持的路途中。

非wasm阵营，如solidity 等VM

Polkadot & ChainX

Polkadot 多链如何组织与管理

共识的一致管理：共识由relay chain 统一管理， 各个parachain的验证人由relay chain 随机随时分配。 举个最简单的例子， 好比polkadot 网络由三条链组成（relay, para1, para2），一共有7个验证人节点， 那么relay chain 管理共识的模块，能够采起2: 3 ：3 的个数随机分配给 relay, para1, para2 三条链随机出块

消息的统一路由：消息路由这是polkadot 须要作的第二大部分， 这部分在白皮书里有介绍，但实现正在展开中,大体的思路能够对比参看路由器的路由协议。 只是这些不一样链的路由，最后由relaychain统一管理

ChainX 多币如何组织与管理

跨链方式的选择：这又回到以前我们说的问题， hash 和椭圆曲线谁更好的问题。 两个例子：

BTC：是用hash方式的共识，更优选择是链上轻节点。
EOS：是椭圆曲线式的共识， 更优选择分布式密钥多签。

币在ChainX上价值的互换：ChainX 会在Runtime合约层内嵌各类coin撮合的交易所，同时也会把这些API接口留给合约层， 这样任何开发合约的用户，能够自如的选择任何币种做为价值驱动来开发本身的合约。 好比， 能够用BTC来开发合约。

如何参与

在区块链世界即将爆发的前夕，咱们如何参与进来。技术人员如何参与 - hack substrate，开发合约的过程能够带着这三个问题去学习：

交易怎么调用进来
相关业务逻辑如何处理
处理结果如何存储在链上
如何保证一致性

直播预告

直播时间：

北京时间2月24日（本周日）晚上8点

导师介绍：唐飞虎

前谷歌工程师
开源山寨币矿池 Gpool Cofounder
ACM/ICPC 亚洲赛区区域赛金牌
2015 微软编程之美冠军
梦日记中文站主编
加密货币拟人连接偶像主催
区块链游戏隐秘世界 OL 策划

分享大纲：

什么是智能合约，智能合约能够作什么，为何须要应用算法。
盲拍算法
抵押分成算法
连续流动性算法

听课方式：

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