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在2021年度金鏈盟生態(tài)大會上，全新的FISCO BCOS v3.0正式發(fā)布。該版本從架構(gòu)、算法以及安全可控和隱私計算協(xié)同等方向進行了全面升級，滿足數(shù)字經(jīng)濟時代對區(qū)塊鏈系統(tǒng)可承載更大規(guī)模、更多場景、更廣泛參與的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求。

此前，F(xiàn)ISCO BCOS開源社區(qū)發(fā)布了FISCO BCOS v3.0 2022年技術(shù)發(fā)展路線，這也是繼2021年12月v3.0正式發(fā)布后，首次揭示未來的技術(shù)發(fā)展計劃。

那么，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0有哪些重要特性？如何突破區(qū)塊鏈性能瓶頸，提升鏈上效率，滿足數(shù)字經(jīng)濟時代的新需求？帶著這些疑問，CSDN專訪了微眾銀行區(qū)塊鏈底層平臺負責(zé)人、FISCO BCOS高級架構(gòu)師李輝忠，以下為專訪實錄。

（微眾銀行區(qū)塊鏈底層平臺負責(zé)人、FISCO BCOS高級架構(gòu)師李輝忠）

三個版本，滿足多種業(yè)務(wù)需求

CSDN：“產(chǎn)業(yè)數(shù)字化”、“數(shù)據(jù)新基建”、“數(shù)據(jù)要素”等戰(zhàn)略，都跟區(qū)塊鏈有著非常緊密的關(guān)系。在你看來，區(qū)塊鏈上升到國家戰(zhàn)略技術(shù)后，整個產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展有哪些顯著變化？

李輝忠：區(qū)塊鏈作為一門防篡改、多中心化、安全可控的技術(shù)，上升為國家戰(zhàn)略技術(shù)后，迎來了快速發(fā)展階段，更廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，助力實體經(jīng)濟發(fā)展。

技術(shù)層面，區(qū)塊鏈與多種前沿技術(shù)和創(chuàng)新場景愈發(fā)緊密地融合，為數(shù)字經(jīng)濟時代提供數(shù)據(jù)的安全存儲、可信傳輸、協(xié)同生產(chǎn)等一系列數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。

應(yīng)用層面，越來越多不同領(lǐng)域的業(yè)務(wù)（如政務(wù)、跨境數(shù)據(jù)驗證、金融、公益、醫(yī)療、教育等），開始引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)來構(gòu)建信任關(guān)系，以提升多方協(xié)作效率，降低協(xié)作成本。區(qū)塊鏈與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字經(jīng)濟等領(lǐng)域的融合也已經(jīng)成為一種趨勢。

產(chǎn)業(yè)層面，國家和政府加大對區(qū)塊鏈技術(shù)人才發(fā)展的投入，區(qū)塊鏈尤其是聯(lián)盟鏈相關(guān)的開源社區(qū)蓬勃發(fā)展。在各地政府的支持下，涌現(xiàn)了大量區(qū)塊鏈相關(guān)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)、實驗室、孵化器……

CSDN：這些變化已經(jīng)或者將會給區(qū)塊鏈技術(shù)帶來哪些新的挑戰(zhàn)和要求？目前主流的區(qū)塊鏈平臺是否能夠滿足這些要求？

李輝忠：蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進程對區(qū)塊鏈提出新的需求：技術(shù)需要承載更大規(guī)模應(yīng)用、更多業(yè)務(wù)場景和更廣泛行業(yè)參與。這也意味著區(qū)塊鏈底層需要更易治理、更安全、更靈活可擴展、更高效好用、更開放的技術(shù)體系。

此外，隨著區(qū)塊鏈和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字經(jīng)濟等更進一步的融合，對區(qū)塊鏈底層平臺的性能、存儲容量、可監(jiān)管性、可運維性等也提出了更高的要求，因此從網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等各個維度，提升區(qū)塊鏈系統(tǒng)的橫向可擴展性，使其可支撐海量服務(wù)場景成為亟待解決的問題。

基于上述考慮，F(xiàn)ISCO BCOS從各個維度重新設(shè)計并開發(fā)了FISCO BCOS v3.0，旨在打破區(qū)塊鏈底層平臺的性能、存儲瓶頸，構(gòu)建一個可支撐海量服務(wù)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。例如采用全新的微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)模塊化分層治理與平行擴展；創(chuàng)新性地提出了「確定性多合約并行算法DMC」（Deterministic Multi-Contract），實現(xiàn)流水線共識機制和混合調(diào)度，大幅提升系統(tǒng)整體的吞吐量，同時降低時延。

CSDN：本次升級推出了三個不同版本：Air版、Pro版和Max版，三個版本面向的群體是否有所不同？可以解決哪些場景下的哪些問題？

李輝忠：FISCO BCOS開源社區(qū)經(jīng)過4年的發(fā)展，生態(tài)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)角色逐漸豐富，這幾年我們也遇到幾類典型用戶：

1. 落地應(yīng)用的機構(gòu)用戶，他們基于FISCO BCOS投產(chǎn)落地眾多應(yīng)用，而且應(yīng)用的業(yè)務(wù)量越來越大；

2. 運營平臺的機構(gòu)用戶，他們基于FISCO BCOS構(gòu)建了BaaS平臺對外提供服務(wù)；

3. 以個人開發(fā)者為代表的學(xué)習(xí)型用戶。

這幾類用戶訴求存在比較大的差異：有大業(yè)務(wù)體量上鏈的機構(gòu)需要區(qū)塊鏈支撐海量計算和存儲，可以承擔(dān)較復(fù)雜系統(tǒng)的運維；BaaS平臺的用戶需要更好的區(qū)塊鏈接入、隔離、計費機制等；而學(xué)習(xí)型用戶則最需要簡單易用、可快速上手的區(qū)塊鏈工具。

對于不同用戶的訴求，我們嘗試在FISCO BCOS v3.0中提供靈活可擴展的開發(fā)框架，讓不同用戶根據(jù)不同場景和需求進行定制。所以我們打造了“輕便Air版”、“專業(yè)Pro版”和“大容量Max版”。

Air版采用all-in-one的封裝模式，將所有模塊編譯成一個二進制（進程），一個進程即為一個區(qū)塊鏈節(jié)點，包括網(wǎng)絡(luò)、共識、接入等所有功能模塊，采用本地RocksDB存儲，適用于初學(xué)者入門、功能驗證、POC產(chǎn)品等。

Pro版包括RPC、Gateway兩個接入層的服務(wù)和多個區(qū)塊鏈節(jié)點服務(wù)組成，存儲采用本地RocksDB，所有區(qū)塊鏈節(jié)點服務(wù)共用接入層服務(wù)，接入層的兩個服務(wù)可平行擴展，適用于容量可控（T級以內(nèi)）的生產(chǎn)環(huán)境，能夠支持多群組擴展。

Max版本將執(zhí)行、共識、存儲、Gateway、RPC拆分為獨立的微服務(wù)，每個微服務(wù)均可獨立部署、擴容和容錯，適用于海量交易上鏈的場景。

CSDN：我們知道這次v3.0的研發(fā)，不少社區(qū)伙伴都十分關(guān)注，甚至參與其中。從v1.0到v3.0，F(xiàn)ISCO BCOS的生態(tài)發(fā)展呈現(xiàn)出了哪些不同的特點？

李輝忠：從FISCO BCOS v1.0到FISCO BCOS v3.0，不論從技術(shù)層面，還是開源社區(qū)運營層面，F(xiàn)ISCO BCOS的生態(tài)都越來越成熟、越來越活躍。2015年，開發(fā)者想找一款金融級的區(qū)塊鏈底層平臺作為技術(shù)底座開發(fā)應(yīng)用很難，F(xiàn)ISCO BCOS v1.0在此場景下應(yīng)運而生，但彼時區(qū)塊鏈應(yīng)用場景有限，區(qū)塊鏈平臺功能特性也不完備。

2019年，中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)，把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，加快推動區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。越來越多的產(chǎn)業(yè)開始與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合。FISCO BCOS v2.0數(shù)百個產(chǎn)業(yè)數(shù)字化應(yīng)用實踐，證明了開源區(qū)塊鏈技術(shù)“能用”，且越來越“好用”。

而現(xiàn)在，相比于FISCO BCOS v1.0和FISCO BCOS v2.0，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0一方面注重區(qū)塊鏈系統(tǒng)組件化，提升區(qū)塊鏈底層平臺本身的開發(fā)效率；另一方面更關(guān)注區(qū)塊鏈系統(tǒng)的橫向擴展性，構(gòu)建一個可以支撐海量服務(wù)的區(qū)塊鏈底層平臺。

如今，F(xiàn)ISCO BCOS開源生態(tài)圈已匯聚了超3000家機構(gòu)與企業(yè)、70000名個人開發(fā)者，沉淀了200余個產(chǎn)業(yè)數(shù)字化標(biāo)桿應(yīng)用，對產(chǎn)業(yè)區(qū)塊鏈的發(fā)展起到舉足輕重的推動作用。

活躍的開源生態(tài)也為技術(shù)的演進帶來更多可能，在v3.0研發(fā)過程中，開源社區(qū)自發(fā)構(gòu)建了多個專項興趣小組，涵蓋了每個關(guān)鍵模塊，社區(qū)開發(fā)者積極參與各研發(fā)環(huán)節(jié)的討論。也正是有社區(qū)的參與與共建，v3.0才能更好地解決開發(fā)痛點、貼近產(chǎn)業(yè)需求。

打破大規(guī)模商用桎梏

CSDN：業(yè)內(nèi)一直流傳著一個說法，區(qū)塊鏈技術(shù)目前還無法支持大規(guī)模商用，很大程度是受制于區(qū)塊鏈性能。FISCO BCOS v3.0如何解決性能掣肘，應(yīng)對海量數(shù)據(jù)上鏈的問題？?

李輝忠：為了提升系統(tǒng)性能，應(yīng)對海量數(shù)據(jù)上鏈，在系統(tǒng)架構(gòu)上，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0將區(qū)塊鏈系統(tǒng)劃分為網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、調(diào)度等微服務(wù)模塊。每個微服務(wù)可獨立部署、擴容和容錯，應(yīng)用可通過調(diào)整微服務(wù)物理資源來滿足業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)和性能需求，實現(xiàn)了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的橫向擴展。

在系統(tǒng)設(shè)計上，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0一方面設(shè)計并實現(xiàn)了兩階段并行拜占庭共識，將區(qū)塊鏈共識算法劃分成區(qū)塊批量并行排序共識、區(qū)塊執(zhí)行結(jié)果流水線共識兩個階段（兩個階段可并行），提升了系統(tǒng)資源利用效率，實現(xiàn)了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的縱向可擴展性；另一方面提出確定性多合約并行方案（簡稱DMC），可自動將多個交易并行調(diào)度到不同執(zhí)行器中，并保證并行交易執(zhí)行結(jié)果的確定性，由于執(zhí)行器可動態(tài)擴容，消除了機器資源對執(zhí)行性能的限制，提升了區(qū)塊鏈系統(tǒng)橫向可擴展性。

此外，為了應(yīng)對海量數(shù)據(jù)存儲場景，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0引入專業(yè)分布式數(shù)據(jù)庫（如TiKV）作為后端存儲引擎，消除本地磁盤空間對區(qū)塊鏈存儲限制的同時，可實現(xiàn)海量的分布式數(shù)據(jù)管理。

CSDN：FISCO BCOS v3.0的總架構(gòu)采用了5層設(shè)計，這一設(shè)計的思路和理念是怎樣的？相比于之前或其他的區(qū)塊鏈平臺架構(gòu)有哪些優(yōu)勢？?

李輝忠：FISCO BCOS v3.0遵循最大化系統(tǒng)橫向可擴展性的原則，將區(qū)塊鏈系統(tǒng)劃分成了接入層、調(diào)度層、計算層、存儲層和管理層，每層均是一個可獨立部署、擴容和容錯的微服務(wù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、存儲、計算橫向可擴展性的同時，提升了系統(tǒng)的健壯性、可運維性。

FISCO BCOS v3.0秉承組件化的設(shè)計思路，將區(qū)塊鏈系統(tǒng)的各個模塊、特性抽象為獨立的組件。開發(fā)者基于這些組件可以按需快速開發(fā)及組裝新的區(qū)塊鏈底層系統(tǒng)，提升區(qū)塊鏈底層平臺的開發(fā)效率。

CSDN：請簡單介紹下DMC工作原理，它是如何實現(xiàn)“拉鏈?zhǔn)健蓖ㄐ械臋C制的？

李輝忠：DMC（Deterministic Multi-Contract，確定性多合約并行方案）的核心思路是保證并行交易執(zhí)行過程中的互斥資源確定性訪問，其包括三個目標(biāo)。

易用：區(qū)塊鏈底層自動啟用并行，無需使用者關(guān)注并行邏輯、預(yù)先提供沖突字段；
高效：區(qū)塊內(nèi)的交易不重復(fù)執(zhí)行，沒有預(yù)執(zhí)行、預(yù)分析或重試的流程；
兼容：無論?EVM、WASM、Precompiled 或其它合約，使用任意的共識機制，都能使用此方案。

DMC方案首先要求區(qū)塊鏈的智能合約間沒有共享數(shù)據(jù)，每個合約都有獨立的存儲空間，其它合約無法讀取和寫入。執(zhí)行交易時，DMC會將區(qū)塊內(nèi)所有交易調(diào)用的不同智能合約代碼塊拆分為多個代碼段，多個不同智能合約的代碼塊交錯執(zhí)行，拆分的邊界是跨合約調(diào)用與互斥資源訪問。

DMC能讓調(diào)用不同合約的多個交易并行執(zhí)行，由于智能合約間沒有共享的數(shù)據(jù)，因此,不同合約間的并行執(zhí)行總是可以保證最終結(jié)果的一致性。當(dāng)任意智能合約發(fā)生跨合約調(diào)用,或是訪問已經(jīng)鎖定的互斥資源時，DMC會暫停該交易的執(zhí)行，并等待當(dāng)前階段中其它所有交易都執(zhí)行完成,或是由于發(fā)起跨合約調(diào)用和訪問已鎖定的互斥資源而暫停，這個等待過程稱為全局同步。

每次全局同步，DMC 會按照固定規(guī)則分配交易的跨合約調(diào)用和互斥資源訪問，保證同一個合約和互斥資源不會被并行訪問。最終在實現(xiàn)并行的同時，保證執(zhí)行結(jié)果的一致性。

相較于其他并行執(zhí)行機制，DMC實現(xiàn)了一種高效、自動的并行交易調(diào)度策略，最大化交易執(zhí)行性能的同時，降低了并行合約的開發(fā)門檻。

CSDN：流水線共識和混合調(diào)度是如何實現(xiàn)的？與其他共識機制相比，這一共識的底層邏輯有何不同？又有哪些優(yōu)點？

李輝忠：為了保證區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全性和性能，當(dāng)前聯(lián)盟區(qū)塊鏈系統(tǒng)一般采用拜占庭共識算法。

但由于鏈?zhǔn)絽^(qū)塊鏈系統(tǒng)的每個區(qū)塊頭必須包含父區(qū)塊的哈希和當(dāng)前區(qū)塊的執(zhí)行結(jié)果，一方面導(dǎo)致了區(qū)塊共識必須串行進行（即對第N個區(qū)塊的共識必須在開始共識第N+1個區(qū)塊之前完成）。?另一方面導(dǎo)致區(qū)塊鏈共識與區(qū)塊執(zhí)行、提交緊密耦合（即整個區(qū)塊共識流程中必須包含區(qū)塊執(zhí)行和區(qū)塊提交的步驟）。同時，區(qū)塊打包、廣播共識消息包等低CPU占用的過程中，無法并行進行區(qū)塊執(zhí)行，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)資源利用效率，降低了區(qū)塊鏈系統(tǒng)性能。

為了解決當(dāng)前區(qū)塊鏈系統(tǒng)串行共識的性能問題，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0提出了一種兩階段并行拜占庭共識算法，該算法將區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識劃分成區(qū)塊批量并行排序共識和區(qū)塊執(zhí)行結(jié)果流水線共識兩個階段，且兩階段可并行進行。區(qū)塊批量并行排序共識和區(qū)塊執(zhí)行結(jié)果流水線共識均支持對多個區(qū)塊進行并行共識，從而提升了區(qū)塊鏈吞吐量。

CSDN：請介紹下后續(xù)v3.0還有哪些研發(fā)計劃？

李輝忠：FISCO BCOS v3.0目前已發(fā)布三個rc版本，預(yù)計在發(fā)布四個rc版本后，將發(fā)布正式的LTS版本。

在每個版本中，我們都會有一些重點關(guān)注的新特性。比如已發(fā)布的rc２版本，升級了組件化倉庫管理；rc３版本，將Solidity支持并行，可以自動進行合約解析、并行執(zhí)行、并行跑、并行驗證；即將發(fā)布的rc4版本，可以更好支持大規(guī)模上鏈；未來將發(fā)布正式的LTS版本，基本實現(xiàn)v3.0最初規(guī)劃的所有功能特性。

今年下半年, FISCO BCOS v3.0將在云原生落地、跨群組（鏈）通信、隱私計算結(jié)合等領(lǐng)域進行更多探索，也會推進從技術(shù)實現(xiàn)到項目管理的全面國產(chǎn)化。比如更好地支持云原生落地；將陸羽跨鏈協(xié)議的相關(guān)能力集成到v3.0中，實現(xiàn)更便捷的跨鏈；隱私計算結(jié)合方面，計劃將微眾區(qū)塊鏈的隱私計算能力賦予到v3.0底層里，讓v3.0可以更好地支持跟隱私計算場景相關(guān)的應(yīng)用落地。

全鏈路國產(chǎn)化支持保障數(shù)據(jù)安全可控

CSDN：2021年《個人信息保護法》施行，業(yè)內(nèi)更關(guān)注隱私數(shù)據(jù)的安全，對于數(shù)據(jù)安全，v3.0有什么核心技術(shù)優(yōu)勢？這些優(yōu)勢是如何實現(xiàn)的呢？

李輝忠：區(qū)塊鏈與隱私計算結(jié)合，可以使原始數(shù)據(jù)在無需出域與歸集的情況下，實現(xiàn)多節(jié)點間的協(xié)同計算和數(shù)據(jù)隱私保護。同時能夠解決大數(shù)據(jù)模式下存在的數(shù)據(jù)過度采集、數(shù)據(jù)隱私保護，以及數(shù)據(jù)存儲單點泄漏等問題。

FISCO BCOS v3.0在計算層可以很方便地以鏈外預(yù)言機的形式引入隱私計算平臺，進而與隱私計算相結(jié)合，通過區(qū)塊鏈確保計算過程和數(shù)據(jù)可信，通過隱私計算實現(xiàn)數(shù)據(jù)可用不可見，從而實現(xiàn)更廣泛的數(shù)據(jù)協(xié)同。

CSDN：v3.0提供了國密基礎(chǔ)組件的封裝接口，這一升級對開發(fā)者可以帶來哪些影響？?

李輝忠：使用FISCO BCOS v3.0提供的國密基礎(chǔ)組件，開發(fā)者可以快速使用國密算法、國密通信協(xié)議。

對于程序員來說一直有一個痛點，為了適配國密和國產(chǎn)化，需要在不同平臺、不同操作系統(tǒng)、不同編程語言逐一適配開發(fā)，工作量巨大，而且每一次核心邏輯更改需要兼容更改各個平臺、各個系統(tǒng)、各個語言，苦不堪言。

FISCO BCOS自研發(fā)之初，一直重視國密接入和國產(chǎn)化支持。為了更好地在多語言、多終端、全鏈路實現(xiàn)國密接入，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0構(gòu)建了通用國密基礎(chǔ)組件，將國密算法、國密通信協(xié)議、以及國產(chǎn)密碼機接入?yún)f(xié)議封裝成通用基礎(chǔ)組件。在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)ISCO BCOS v3.0將區(qū)塊鏈相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、群組、賬本、事件等邏輯用C++語言實現(xiàn)成一個獨立共享庫，并封裝提供C語言接口。

基于這套底層C接口，開發(fā)者可以快速對接開發(fā)不同語言、不同平臺和系統(tǒng)的SDK，且這些多語言SDK無需關(guān)心底層邏輯，系統(tǒng)升級只需更新底層共享庫，大大提升研發(fā)管理效率，保證了全平臺的國產(chǎn)安全可控。

CSDN：今年來，國產(chǎn)技術(shù)逐漸崛起，而FISCO BCOS開源之初就布局國產(chǎn)化，從國密版到全鏈路國產(chǎn)化支持，這一步步的布局是出于何種考量？未來在國產(chǎn)化上有哪些計劃？

李輝忠：FISCO BCOS作為安全可控的國產(chǎn)金融級區(qū)塊鏈底層平臺，一開始就秉持國產(chǎn)化理念，已從國密算法、操作系統(tǒng)、芯片架構(gòu)到服務(wù)器平臺實現(xiàn)完整的國產(chǎn)化支持。

未來會在更多維度進行國產(chǎn)化支持，如適配國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、支持國產(chǎn)加密硬件、支持更多的國產(chǎn)芯片架構(gòu)和操作系統(tǒng)平臺等，此外，也會更加關(guān)注國密區(qū)塊鏈的性能。

專訪 | 支撐區(qū)塊鏈大規(guī)模商用，揭秘FISCO BCOS v3.0的那些“黑科技”

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