区块链:金色观察｜Chainspace：分片智能合约平台

当区块链进入吞吐量瓶颈后，可以将网络分片成多个链，由不同的共识组产生区块，不同的区块生产者可以并行处理不同的交易，从而将交易负载分散，增加链上的整体吞吐量。

设计这样的分片区块链系统的关键两点是：

1.设计一个可用于跨分片交易的协议，来原子性地访问和修改状态。

2.增强交易模型，使得智能合约能够被设计为跨片并行运行。

这样设计的目的是为了防止不同分片中的交易冲突，这种情况，需要一个协议来实现原子性的跨分片交易。

Chainspace即是一种支持智能合约的分布式账本系统，它通过分片的方式，允许节点并行处理链上交易。因此主要设计目标是允许原子性的跨分片交易。

具体来说Chainspace是一个可以随着节点数量的增加而无限扩展的系统，可以容忍拜占庭式的故障，并且可以被完全公开地审计。

具体操作上，Chainspace提出了‘对象’，一个类似UTXO的数据模型，用于支持原子性的智能合约，从而允许在不同的分片上并行处理交易。

金色午报 | 12月23日午间重要动态一览:7:00-12:00关键词：上海清算所、俄罗斯议会、Rococo V1、数字日元、Ripple

1.上海清算所：探索区块链、大数据等新技术应用；

2.俄罗斯议会预计2021年代币发行将激增；

3.波卡联合创始人：平行链测试网Rococo V1已启动并运行；

4.Ripple CEO：SEC在事实和法律上完全错了 XRP是货币不是证券；

5.日本执政党呼吁更多私营部门参与数字日元；

6.Origin Protocol：OGN抵押合约和OUSD补偿合约审计已完成；

7.腾讯关联企业公开区块链的相关专利；

8.小米数字科技公司公开了申请的区块链相关专利；

9.ETH基金会社区经理：以太坊改进过程EIP-1正在更新；

10.韩国区块链投资机构Hashed成立规模超1亿美元的风投组合基金；

11.特朗普要求国会修改抗疫纾困和政府支出方案。[2020/12/23 16:14:02]

提出了一个新的分布式的原子性的状态确认协议，称为S-BAC，用于跨多个拜占庭节点，对通用智能合约的交易进行分片处理，并正确协调这些节点以确保安全性、可用性，以及防破坏性。

金色晨讯 | 9月7日隔夜重要动态一览:21:00-7:00关键词：阿根廷、BTC、澳大利亚

1.阿根廷国家移民局遭到勒索软件攻击而被要求支付362万美元BTC赎金。

2.两名Electrum软件钱包用户报告丢失大量比特币。

3.研究人员：犯罪分子正在使用“独家采矿”进行比特币。

4.观点：美国经济复苏或使人们对BTC等避险资产的需求下降。

5.区块链平台Lygon将实现澳大利亚银行担保数字化。[2020/9/7]

对象和合约

Chainspace的对象是指系统中持有状态的原子。所有的对象都有基于密码学的唯一标识符，用来明确地指代该对象，对象也有一个类型，类型包含了定义了它们的智能合约的唯一标识符，以及类型名称。

金色财经行情播报 | BTC快速拉升，市场节奏发生转变:据火币行情显示，今日上午BTC价格迅速拉升，最高触及9530.56USDT，市场节奏发生转变。日线图突破大周期下降楔形，均线多头排列。4小时图沿均线MA10形成上升通道，局部拉升后乖离值过大有整理需求。1小时图整理已经接近MA5，后市多头仍有发力空间。截至10:00，火币平台的主流币的具体表现如下。[2020/7/23]

在Chainspace中，对象状态是不可变的。但对象可以处于两种‘元’状态，即活动或不活动。活动的对象可以通过智能合约的过程进行操作，而不活动的对象则是为了审计的目的而保留。

合约则是特殊类型的对象，它包含，关于如何操纵合约所定义的其他类型的对象的，可执行信息。它们定义了一组初始对象，这些对象在Chainspace中随着合约首次创建时被创建。并随着合约逻辑运行，最后输出结果。

每个智能合约，会定义一个检查器，检查器是纯函数，会将合约运行过程以及输入、输出、引用和局部变量作为参数。即获取合约数据。

金色财经现场报道 袁煜明：区块链改善生产关系的四大驱动 :金色财经现场报道，在世界区块链大会·三点钟峰会宏观经济探讨部分，火币中国区块链应用研究院院长袁煜明作了题为“如何用区块链改造生产关系”主题演讲，他指出区块链改善生产关系的四大驱动力为：1、加密算法的代码代替传统契约；2、实现资产广义化；3、实现所有者、生产者、使用者的统一；4、细化权责划分的颗粒度。[2018/4/24]

Chainspace系统虽无视过程，只依赖检查器。但应用程序可以使用过程来创建有效的交易。

客户端会打包足够的关于执行这些过程的信息，以允许Chainspace安全地将其执行序列化，这样一来，只有在所有交易，根据相关的智能合约的检查器，是有效的情况下，才会原子性的将交易确认。

系统的分片结构

Chainspace系统由管理有效对象，并确保仅提交有效交易的，基础节点网络组成。一个关键的设计目标是在高交易吞吐量和低延迟方面实现可扩展性。为此，节点被组织成分片，它们管理对象的状态，确保对象的有效性，并记录中止或确认的交易。

金色财经现场报道 硅谷创客资本创始人赵胜：区块链可连接供应链节点 促进供应链健康发展:金色财经现场报道，在2018全球首届万国区块链技术博览会上，硅谷创客资本创始人赵胜发表《从技术到哲学——区块链的下一个十年》主题演讲，他指出：传统供应链上的各个节点相互独立，不能有效的链接在一起，而区块链能够将这些相互独立的节点链接起来，形成完整的链条，有助于提高协作效率，或者防伪溯源，促进供应链的健康发展。区块链技术可以应用于物联网中：促进多方间安全、多中心化交易；基于账本天然多中心化特质，区块链对于处理特别多方参与的分布式交易尤其高效；基于多房间的加密确认和验证流程，区块链为每个交易都提供了高度的安全性。在区块链世界中，第一阶段是初创者，第二阶段是主流部队。[2018/4/21]

在每个分片中，所有诚实的节点都确保他们在是否接受交易的问题上完全一致：对象在任何时刻是活动的还是不活动的，以及从它们所涉及的合约得到的痕迹，按照合约的检查器，是否是有效的。

跨分片时，如果所有分片都愿意确认交易，节点必须确保交易被确认，如果任何分片决定中止交易，由于检查器返回‘假’或对象不活动，节点必须确保交易被拒绝。为了满足这些要求，Chainspace实现了S-BAC协议，是一种以新颖的方式组合现有的拜占庭一

致性，和原子性确认的基本概念的协议。

确认交易的共识过程在不同的分片中并行进行。为了透明性和可审计性，每个分片中的节点会周期性地发布，由检查点组成的，有签名的区块链：分片将证据组成的区块（是

一个默克尔树）添加到区块链上，证据包括在当前周期处理的交易，以及来自其他节点的有签名的承诺。

交易

在Chainspace中，一个交易是由组成该交易的过程生成的，执行痕迹的序列，以及它们之间的相互依赖关系所表示的。这些都是由最终用户的客户端计算和打包的，其中包含了检查器建立交易的正确性，所需的所有信息。

交易是一种数据结构，为了生成一组构成交易的痕迹，用户在客户端，依据输入对象、引用和本地变量，执行所有包含在智能合约中的过程，并为每个过程生成输出对象和本地返回值。因此，交易背后的实际计算由用户执行，形成交易的痕迹中，已经包含输出对象和返回值，以及足够的信息，以便通过智能合约的检查器，检查其有效性。

一个合约过程可以调用另一个智能合约的交易，给它指定参数，并依赖于它的返回的值。这是通过将变量传递给智能合约的检查器来实现的。

除了执行交易外，Chainspace客户端还需要读取对象的状态以正确形成交易。即使它们被用作交易的输入或引用，读取本身不会使系统接受不一致的状态。

因此，任何机制都可用于向客户端公开对象的状态，此外，可以使用任何索引机制来允许客户端更快地检索具有特定特征的对象。

隐私

将智能合约逻辑定义为检查器允许Chainspace通过特定的设计，支持隐私友好型合约。在此类合约中，对象中的某些信息不是公开的的，而是使用公钥加密，或者使用安全提交方案进行提交。交易仅包含有效的证据，表示智能合约过程的逻辑或不变量，被正确应用或各自持有，并且可以采用零知识证明或简洁知识论证的形式。

可扩展性

Chainspace使用分片策略来确保可扩展性，公共函数将每个对象映射到一组节点，这些节点共同受托管理对象的状态、确保其有效性、记录涉及到对象的交易，并最终提交至多一个使用对象作为输入，并使输入对象变为不活动状态的交易。但是，只有当节点确定所有其他节点已经，或即将要，通过消费这些对象，记录相同交易时，它们才能将该交易记录为已确认。这种分布式算法称为‘分片内共识算法’。

Chainspace通过结合拜占庭协议和原子性确认协议，提出了分片拜占庭式原子确认协议，在拜占庭和异步条件下，处理交易的分片内共识算法。其中：

拜占庭协议确保大小为3f+1的分片的所有诚实成员，能就特定公共操作序列达成一致，即使分片中包含f个恶意节点。协议还能够保证，在寻求达成协议时，最终将商定一项决议或顺序动作。共识协议在每个分片内执行，以协调所有节点。通过PBFT的MOD-SMART实现用于状态机复制，从而使通信步骤的数量最优化。

原子性提交协议跨越所有分片运行，这些分片管理了交易涉及的对象。它要求每个分片都需要同意确认交易，来使交易被确认；即使只有一个分片拒绝该交易，所有的‘同意’都会被否决。

在Chainspace中，每个交易在管理它的输入和引用的分片中，均涉及固定数量的相关节点。如果两笔之间的相关节点集不交叉，则它们之间就不存在冲突，并且可以并行执行或以任意顺序执行。

但是，如果两个交易之间存在共同的输入对象，则所有节点只接受其中的一个交易。这一过程将通过S-BAC协议来实现。这一过程仅与管理冲突交易的节点有关，因此它是局部性的，而不需要全局性的共识。

PS：Chainspace是模块化区块链Celestia的技术原理，以上内容整理摘录于Celestia白皮书。

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