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XuperChain简称超级链,是一个支持平行链和侧链的区块链网络。在XuperChain网络中,有一条特殊的链——Root链。Root链管理XuperChain网络的其它平行链,并提供跨链服务。其中
XuperChain简称超级链,是一个支持平行链和侧链的区块链网络。在XuperChain网络中,有一条特殊的链——Root链。Root链管理XuperChain网络的其它平行链,并提供跨链服务。其中基于Root链诞生的超级燃料是整个XuperChain网路运行消耗的燃料。Root链有以下功能:
(1)创建独立的一条链;(2)支持与各个链的数据交换;(3)管理整个XuperChain网络的运行参数。
XuperChain是一个可以包含所有区块链技术的区块链网络,其并行链可以支持XuperChain的解决方案,以及其他开源的区块链网络技术解决方案。协商一致机制。可插拔的共识机制
在目前的技术背景下,没有一种共识机制是完美的。每种共识机制都有其优缺点,不同的应用场景可能需要不同的共识机制。为了满足不同的应用需求,XuperChain设计了一套可插拔的共识机制。所谓可插性主要体现在两个方面:一方面,XuperChain不同的并联链允许采用不同的共识机制,以满足不同的共识应用需求。用户可以通过API创建自己的区块链,并指定初始共识机制。另一方面,XuperChain也支持随时通过投票机制推动共识,实现共识机制的火热推进。
Xuperchain的共识机制包括但不限于POW、POS、PBFT、集中式共识(Raft)等。
2。DPOS共识算法的创新——TD POS共识
很多改进算法都是基于POS衍生出来的,DPOS就是其中之一。DPOS算法是用户通过投票产生区块选出代表。
XuperChain自主研发了一套DPOS共识,我们称之为TDPOS。按照这个算法,任何人只要在全网持有通行证,就可以投票给候选人。
TD pos的参数包括每一轮的提议者数量、块之间的间隔、节点每一轮的块数等。,可以在创建并行链时指定,也可以通过建议机制进行升级。GPS和原子钟保证时钟同步。例如,如果配置的参数为每轮21个节点,块之间的间隔为3s,每个节点每轮的块数为200,则每轮的时间为3.5h
3。自定义共识机制
如果DApp开发者觉得系统中默认的共识机制都不能满足自己的业务需求,可以通过智能合约和共识机制的编程接口编写自己的共识,以智能合约的形式发布到XuperChain。当XuperChain启动这个由用户创建的链时,它会注入一个自定义的共识(它需要一个唯一的名称),成为链的共识机制。
超级节点
超级节点是一种分布式计算技术,保证每个节点的存储和计算都可以扩展。从而为区块链网络提供连续的存储和计算支持。
1。存储支持
Supernodes会存储所有历史交易的完整信息,因此如何支持PB级的容量是非常具有挑战性的。
Xuperchain底层KV存储引擎主要有以下特点:
1)事务表系统:通过扁平化前缀码支持多链多表,可以保证跨链事务的原子性;
2)多磁盘技术:实现KV存储引擎到底层文件系统的虚拟映射层,支持单机多磁盘存储,从而支持大容量数据存储;
3)混合磁盘技术:实现冷热数据自适应调度,低频数据存储在SATA介质或云存储中,高频数据存储在SSD介质中;
4)云优化:实现DFS适配层,支持分布式文件系统,理论上将存储容量扩展到PB级别。结合混合磁盘调度,保证了最佳性能。
2。计算支持
在非POW的共识机制下,超级节点的主要计算量是交易上传和合同执行。很多区块链软件是串行执行事务和契约的,优化到极致只能用单核,所以硬件利用率很低。超级节点将多核并行计算与分布式计算相结合,提高计算效率。
1)多核并行计算:XuperChain通过智能合约的依赖关系构造N个待封装的事务Dag。每个DAG的事务和契约执行在多个CPU核上并行运行,DAG中没有路径依赖的节点也可以并行执行,可以最大化CPU利用率,突破系统吞吐量瓶颈。并行链和回归侧链技术也可以有效利用多核并发;
2)分布式计算:XuperChain未来将为事务执行构建一个分布式调度集群。链内并行事务和多链事务可以分布到调度集群中执行,从而利用了分布式计算的扩展能力。
智能合同
1。UTXOBase的智能合约模型
我们认为UTXO(UnspentTransactionOutput)比账户余额模型具有更好的并发性能和对热门账户更好的性能。超级链的底层基于UTXO模型,所以任何针对比特币系统的优化都适用于XuperChain。
XuperChain对基于UTXO的智能合约进行了扩展,扩展区可以加载各种合约虚拟机。每台契约机需要实现两个接口:运行契约和回滚契约。回滚机制是为了应对分叉而设计的。我们从三个方面优化契约回滚,用户可以选择其中一个来实现:
1)自定义回滚逻辑;
2)利用区块链数据操作日志生成反向回滚日志,自动生成回滚逻辑;
3)引入MPT,分支不需要回滚支持,暂时只有KV存储容量。
2。智能合同兼容性
1。XuperChain的嵌入式合约机制,指定了编写智能合约的接口,可以直接用当前语言(Go、C++、Java等)编写智能合约。)并把它们放在Xuperchain。目前XuperChain的KernelAPI和共识机制算法都是这样实现的。
开发者可以直接编写新的智能合约,放入XuperChain网络中,这就给了一定的安全隔离和保护。一般只有在联盟链部署时才推荐这种模式,因为暴露的节点会因为安全问题而拒绝为链提供计算能力。
未来将引入智能合约存储和智能合约的安全审计,确保发布的智能合约是安全的,让公共节点可以放心支持。
2)第三方兼容性XuperChain直接支持以太坊的Solidity语言。以太坊的智能合约代码可以在XuperChain中部署和执行。XuperChain还支持WebAssembly,并通过它支持任何语言。理论上,XuperChain支持任何虚拟机的运行。
立体网络技术
1。链内并行技术
图1链内并行技术示意图
当下区块链技术的实现是将所有事物打包后顺序执行。随着智能合约越来越复杂,如果顺序执行智能合约,高并发度将难以实现,而且也不能充分利用多核和分布式的计算能力。
为了让区块里面的智能合约能够并行执行,XuperChain将依赖事务挖掘形成DAG图,并由DAG图来控制事务的并发执行。
2、可回归侧链技术
图2可回归侧链技术示意图
在很多场景下,并不需要把所有的事务都集中在主链上运行。比如一个运营活动,完全可以把资源放到一个侧链上去,然后通过智能合约执行逻辑,执行完成后一次性合并回主链。通过把复杂的智能合约在侧链执行,可以实现利用其它的并行计算资源去执行而不消耗主链的资源。当满足侧链回归条件的时候,主动引发侧链合并。
3、平行链技术
图3平行链技术
在XuperChain的立体网络里面,有大量的区块链存在。这些链通过Root链管理起来,这些链就是平行链,从而形成一个真实、独立存在的区块链体系。我们把这个网络叫做立体网络。立体网络上通过Root链创建的平行链,可以选择是公开链,也可选择是联盟链(仅成员可见)。
轻量级节点技术
XuperChain在设计的时候就支持轻量级节点技术。轻节点仅同步少量数据就可以完成数据的访问和校验。轻量级客户端可以部署在PC、手机、嵌入式设备等设备上,不需要算力和存储支撑就能有效的访问区块链网络数据。
可升级系统
1、提案和投票机制
图4提案和投票机制示意图
提案和投票机制是区块链系统实现自我进化的关键。系统首次上线后难免遇到很多问题,我们提供提案/投票机制为区块链的社区治理提供便利的工具,以保证未来系统的可持续发展。具体实现方法如下:
Step1:提案者(proposer)通过发起一个事务声明一个可调用的合约,并约定提案的投票截止高度,生效高度;
Step2:投票者(voter)通过发起一个事务来对提案投票,当达到系统约定的投票率并且账本达到合约的生效高度后,合约就会自动被调用;
Step3:为了防止机制被滥用,被投票的事务需要冻结参与者的一笔燃料,直到合约生效后解冻。
2、共识可升级
图5XuperChain提案机制进行共识升级
XuperChain提供可插拔共识机制,通过提案和投票机制,升级共识算法或者参数。图5简要说明了如何使用XuperChain的提案机制进行共识升级。
3、系统参数可升级通过提案和投票机制,区块链自身的运行参数也是可升级的。包括:block大小、交易大小、挖矿奖励金额和衰减速度等。
隐私保护和安全
超级链支持多种主流的隐私保护和安全机制,包括但不限于:
(1)通过获取用户设备上产生的随机熵,来生成随机数种子,再通过密钥衍生推导函数来加强随机性,最后生成ECC的公钥私钥对;
(2)引入分层加密技术来降低密钥被泄露和破解的可能性。也防范了通过交易记录猜测个人隐私的可能;
(3)为了防止地址碰撞和输入错误,使用高强度的散列和摘要算法以及校验码来保证地址合法性;
(4)引入语言亲和性的助记词技术,用户只要记住助记词,就可以恢复自己的数字钱包。
(1)创建独立的一条链;(2)支持与各个链的数据交换;(3)管理整个XuperChain网络的运行参数。
XuperChain是一个可以包含所有区块链技术的区块链网络,其并行链可以支持XuperChain的解决方案,以及其他开源的区块链网络技术解决方案。协商一致机制。可插拔的共识机制
在目前的技术背景下,没有一种共识机制是完美的。每种共识机制都有其优缺点,不同的应用场景可能需要不同的共识机制。为了满足不同的应用需求,XuperChain设计了一套可插拔的共识机制。所谓可插性主要体现在两个方面:一方面,XuperChain不同的并联链允许采用不同的共识机制,以满足不同的共识应用需求。用户可以通过API创建自己的区块链,并指定初始共识机制。另一方面,XuperChain也支持随时通过投票机制推动共识,实现共识机制的火热推进。
Xuperchain的共识机制包括但不限于POW、POS、PBFT、集中式共识(Raft)等。
2。DPOS共识算法的创新——TD POS共识
很多改进算法都是基于POS衍生出来的,DPOS就是其中之一。DPOS算法是用户通过投票产生区块选出代表。
XuperChain自主研发了一套DPOS共识,我们称之为TDPOS。按照这个算法,任何人只要在全网持有通行证,就可以投票给候选人。
TD pos的参数包括每一轮的提议者数量、块之间的间隔、节点每一轮的块数等。,可以在创建并行链时指定,也可以通过建议机制进行升级。GPS和原子钟保证时钟同步。例如,如果配置的参数为每轮21个节点,块之间的间隔为3s,每个节点每轮的块数为200,则每轮的时间为3.5h
3。自定义共识机制
如果DApp开发者觉得系统中默认的共识机制都不能满足自己的业务需求,可以通过智能合约和共识机制的编程接口编写自己的共识,以智能合约的形式发布到XuperChain。当XuperChain启动这个由用户创建的链时,它会注入一个自定义的共识(它需要一个唯一的名称),成为链的共识机制。
超级节点
超级节点是一种分布式计算技术,保证每个节点的存储和计算都可以扩展。从而为区块链网络提供连续的存储和计算支持。
1。存储支持
Supernodes会存储所有历史交易的完整信息,因此如何支持PB级的容量是非常具有挑战性的。
Xuperchain底层KV存储引擎主要有以下特点:
1)事务表系统:通过扁平化前缀码支持多链多表,可以保证跨链事务的原子性;
2)多磁盘技术:实现KV存储引擎到底层文件系统的虚拟映射层,支持单机多磁盘存储,从而支持大容量数据存储;
3)混合磁盘技术:实现冷热数据自适应调度,低频数据存储在SATA介质或云存储中,高频数据存储在SSD介质中;
4)云优化:实现DFS适配层,支持分布式文件系统,理论上将存储容量扩展到PB级别。结合混合磁盘调度,保证了最佳性能。
2。计算支持
在非POW的共识机制下,超级节点的主要计算量是交易上传和合同执行。很多区块链软件是串行执行事务和契约的,优化到极致只能用单核,所以硬件利用率很低。超级节点将多核并行计算与分布式计算相结合,提高计算效率。
1)多核并行计算:XuperChain通过智能合约的依赖关系构造N个待封装的事务Dag。每个DAG的事务和契约执行在多个CPU核上并行运行,DAG中没有路径依赖的节点也可以并行执行,可以最大化CPU利用率,突破系统吞吐量瓶颈。并行链和回归侧链技术也可以有效利用多核并发;
2)分布式计算:XuperChain未来将为事务执行构建一个分布式调度集群。链内并行事务和多链事务可以分布到调度集群中执行,从而利用了分布式计算的扩展能力。
智能合同
1。UTXOBase的智能合约模型
我们认为UTXO(UnspentTransactionOutput)比账户余额模型具有更好的并发性能和对热门账户更好的性能。超级链的底层基于UTXO模型,所以任何针对比特币系统的优化都适用于XuperChain。
XuperChain对基于UTXO的智能合约进行了扩展,扩展区可以加载各种合约虚拟机。每台契约机需要实现两个接口:运行契约和回滚契约。回滚机制是为了应对分叉而设计的。我们从三个方面优化契约回滚,用户可以选择其中一个来实现:
1)自定义回滚逻辑;
2)利用区块链数据操作日志生成反向回滚日志,自动生成回滚逻辑;
3)引入MPT,分支不需要回滚支持,暂时只有KV存储容量。
2。智能合同兼容性
1。XuperChain的嵌入式合约机制,指定了编写智能合约的接口,可以直接用当前语言(Go、C++、Java等)编写智能合约。)并把它们放在Xuperchain。目前XuperChain的KernelAPI和共识机制算法都是这样实现的。
开发者可以直接编写新的智能合约,放入XuperChain网络中,这就给了一定的安全隔离和保护。一般只有在联盟链部署时才推荐这种模式,因为暴露的节点会因为安全问题而拒绝为链提供计算能力。
未来将引入智能合约存储和智能合约的安全审计,确保发布的智能合约是安全的,让公共节点可以放心支持。
2)第三方兼容性XuperChain直接支持以太坊的Solidity语言。以太坊的智能合约代码可以在XuperChain中部署和执行。XuperChain还支持WebAssembly,并通过它支持任何语言。理论上,XuperChain支持任何虚拟机的运行。
立体网络技术
1。链内并行技术
图1链内并行技术示意图
当下区块链技术的实现是将所有事物打包后顺序执行。随着智能合约越来越复杂,如果顺序执行智能合约,高并发度将难以实现,而且也不能充分利用多核和分布式的计算能力。
为了让区块里面的智能合约能够并行执行,XuperChain将依赖事务挖掘形成DAG图,并由DAG图来控制事务的并发执行。
2、可回归侧链技术
图2可回归侧链技术示意图
在很多场景下,并不需要把所有的事务都集中在主链上运行。比如一个运营活动,完全可以把资源放到一个侧链上去,然后通过智能合约执行逻辑,执行完成后一次性合并回主链。通过把复杂的智能合约在侧链执行,可以实现利用其它的并行计算资源去执行而不消耗主链的资源。当满足侧链回归条件的时候,主动引发侧链合并。
3、平行链技术
图3平行链技术
在XuperChain的立体网络里面,有大量的区块链存在。这些链通过Root链管理起来,这些链就是平行链,从而形成一个真实、独立存在的区块链体系。我们把这个网络叫做立体网络。立体网络上通过Root链创建的平行链,可以选择是公开链,也可选择是联盟链(仅成员可见)。
轻量级节点技术
XuperChain在设计的时候就支持轻量级节点技术。轻节点仅同步少量数据就可以完成数据的访问和校验。轻量级客户端可以部署在PC、手机、嵌入式设备等设备上,不需要算力和存储支撑就能有效的访问区块链网络数据。
可升级系统
1、提案和投票机制
图4提案和投票机制示意图
提案和投票机制是区块链系统实现自我进化的关键。系统首次上线后难免遇到很多问题,我们提供提案/投票机制为区块链的社区治理提供便利的工具,以保证未来系统的可持续发展。具体实现方法如下:
Step1:提案者(proposer)通过发起一个事务声明一个可调用的合约,并约定提案的投票截止高度,生效高度;
Step2:投票者(voter)通过发起一个事务来对提案投票,当达到系统约定的投票率并且账本达到合约的生效高度后,合约就会自动被调用;
Step3:为了防止机制被滥用,被投票的事务需要冻结参与者的一笔燃料,直到合约生效后解冻。
2、共识可升级
图5XuperChain提案机制进行共识升级
XuperChain提供可插拔共识机制,通过提案和投票机制,升级共识算法或者参数。图5简要说明了如何使用XuperChain的提案机制进行共识升级。
3、系统参数可升级通过提案和投票机制,区块链自身的运行参数也是可升级的。包括:block大小、交易大小、挖矿奖励金额和衰减速度等。
隐私保护和安全
超级链支持多种主流的隐私保护和安全机制,包括但不限于:
(1)通过获取用户设备上产生的随机熵,来生成随机数种子,再通过密钥衍生推导函数来加强随机性,最后生成ECC的公钥私钥对;
(2)引入分层加密技术来降低密钥被泄露和破解的可能性。也防范了通过交易记录猜测个人隐私的可能;
(3)为了防止地址碰撞和输入错误,使用高强度的散列和摘要算法以及校验码来保证地址合法性;
(4)引入语言亲和性的助记词技术,用户只要记住助记词,就可以恢复自己的数字钱包。
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