BTA | 李谱：区块链归根到底是一个程序，没有什么太特殊的！

3月30日~3月31日，由优快云、火星财经主办，中关村区块链产业联盟、柏链道捷、区块链大本营、TokenSky联合主办的区块链技术及应用峰会(BTA)·中国，在北京喜来登长城饭店盛大举行。

作为时下最热门的行业话题，区块链以其颠覆性的技术理念，正在对各个行业施以影响，吸引了全球技术圈、投资者、创业者的关注。为了深入理解区块链及其背后的技术本质，本次大会邀请了80+区块链技术领导人物、100+区块链投资商业大咖，就区块链的发展趋势进行探讨，让人们有机会全面了解这一全新的生态。

作为本届大会的重要嘉宾之一，Achain技术合伙人李谱在下午的会议中分享了题为《智能合约——构建未来信任的基石》的主题演讲。

李谱，Achain技术合伙人，致力于区块链底层研发及区块链应用落地，区块链领域开发专家，毕业于清华大学软件学院。加入Achain前，曾担任阿里巴巴资深工程师、傲游浏览器、UC浏览器研发工程师，拥有多年互联网开发经验。

在演讲中，他从技术角度非常干货的分享了智能合约的数据设计、存储、生命周期、交易整个流程。 他认为，智能合约总体设计原则最重要的四点是：

• 数据设计

• 区块大小

• 产块时间

• 处理时间

  
  

• 在区块链现在面临的一些列问题中，他提出技术是区块链行业发展的直接推动力。而对于那些想入门又不敢入门的程序员，他想说，区块链解决的问题归根到底它也是一个程序，没有什么太特殊的。

  
  

  
  

  以下为李谱的演讲实录：

  
  

  大家好，我是来自Achain的李谱。Achain上线以来，一直致力于帮助开发者发布智能合约。迄今为止，运行在Achain上的智能合约已经达到87个合约之多。其中，这87个合约中涉及到金融领域、游戏领域等各行各业。Achain是建立在RDPOS共识机制的基础之上，大约每隔十秒产生一个区块。到目前为止，Achain产生了210个区块，七十万笔交易，40%是合约调用。以上的数据我们可以看到，智能合约对于Achain来说是至关重要的，下面我就开始智能合约的介绍。

  
  

  
  

  智能合约是区块链底层技术中重要的一环

  
  

  

  
  

  Achain分为三层：

  • 接口层，包括CMD、RPC和API

  • 逻辑层，包括NET、wallet、GLUA虚拟机、本地脚本以及合约

  • 存储层，包括内存缓存和物理DB

    
    

  • Achain最上面是接口层包括CMD、RPC和API，中间是逻辑层包括NET、wallet、GLUA虚拟机、本地脚本以及合约，构成Achain的业务体系。其中虚拟机、本地脚本以及合约这三个部分构成了Achain智能合约的体系。我们的虚拟机是基于LUA智能合约编写的，在里面进行一些改善来适用。下面是存储层，包括内存缓存和物理DB。如果Achain上运行的是智能合约，就会启动GLUA虚拟机进行计算，计算完成之后，存储到里面。

    
    

    
    

    智能合约总体设计原则最重要的四点

    
    

    

     智能合约总体设计原则最重要的四点：

    • 数据设计

    • 区块大小

    • 产块时间

    • 处理时间

    
    

    设计一个智能合约是典型的虚拟机的应用，这里面要考虑的因素特别多，我在这里摘取最重要的四点，数据设计、处理时间、区块大小，以及产块时间。

    
    

    首先，看第一点数据设计，Achain能够提供一整套完整数据的存储和存取。

    
    

    Achain能够很方便的把数据从底层的数据库中取出来，组成虚拟机需要的数据，然后传给虚拟机，等到数据再传回来的时候进行存储。

    
    

    第二点，需要考虑区块的大小。

    
    

    我们都知道区块链是以区块为存储的，而区块大小是有一定上限的，这个大小是10兆。我们的数据不能过大，如果过大，所承担的合约调用数据会非常少，这样会直接影响到合约调用的性能。

    
    

    第三点，产块时间是指，区块产生的时间。

    
    

    对于我们来说，Achain产生一个区块大约是十秒钟。包含两部分内容，第一部分是三秒，用于全网同步；最后七秒，是留给合约调用。

    
    

    第四点，处理时间是指，Glua虚拟机执行合约的一个时间。

    
    

    留给合约调用的时间只有7秒，这个时间并不多，所以我们的处理时间就必须得尽可能的少，因此只能在七秒中做尽可能多的事情。

    
    

    这四个约束条件特别有意思，区块大小和数据设计，讲的是空间的问题；处理时间和产块时间，讲的是时间的问题。这两个问题是鱼和熊掌不能兼得，让处理时间和数据设计尽可能达到一定平衡。数据设计其实是跟这四个里面最重要的一点，因为数据设计不合理，会直接影响你的储备时间，影响合约调度的效率。

    
    

    
    

    合约数据的存储

    
    

    

    
    

    数据设计整体的一个存储方案，是链上协同链下，链上存储动作，链下存储状态。链条上面有区块，而区块很小，需要同步，不能无限的存东西。我们把这个分到链下来，链下是一个资源相对来说还比较充足，因为我们可以发动全网。这样可以链下存储动作，链下存储状态，链下把连上的动作翻译成状态存在链下。在这个方案之下要面对一个最复杂的问题：容器类。容器类的特点是，能够添加数据。但总有一天会添加得非常大，怎么办呢？我们通过引用after来存储动作，实现增加条目、删除条目、修改条目。怎么理解？其实就是程序遇到before，把自己数据库里边关键字的条目删掉，再把after重新插一遍。有了这个增删改，我们把复杂数据的存储变成了一个动作，这个动作可以存在区块上。

    
    

    

    下面举一个简单的例子，这个例子中间是时间轴，在时间轴之上，表示的是链上，也就是区块；时间轴之下表示的是链下，也就是本地存储。然后上面我画了四个区块，这四个区块分别代表四种不同的操作。

    
    

    第一个区块，这个告诉程序，我要添加一种东西，因为before关键值里面有删掉，把after值加到里边，本地存储是空的。

    
    

    第二个区块，表示没有动作，没有动作链下就维持这个状态，'a':1、'b':1、'c':2，第二块用数据，应该用前一个区块生成的数据。

    
    

    第三块修改的是，before{'c':1}  after{'c':2}，这样第三块链下的状态数据为'a':1、'b':1、'c':2。

    
    

    第四个区块是一个删除，删除'a':1、'b':1，after是为空，程序遇到这一块怎么办，首先找到'a':1，把'a':1删除，再找到'b':1，把'b':1删除，再看after是空的，只是删除掉这些。

    
    

    这样的两级存储，然后我们就把所需要的数据全部能够表示在链上，用动作表示在链上，我们可以看一下链上存在数据量非常小，beforo、after非常小了，链下非常大，提供给虚拟机。这就是我们链上加链下结合的存储。

    
    

    

     给虚拟机提供数据，以及数据存储的问题，这里面还有一个调用虚拟机返回值的问题。在区块链里面这个问题变得很复杂，因为在区块链里，调用者只是负责把这个交易创建了，其他不做任何事，对于RDPOS共识机制，只负责处理交易，而处理完之后，有的业务是需要有返回值的，返回值又不能够直接返回，直接返回代价太大了。

    
    

    我们应该采用一种什么方式来解决这个问题？

    我们采用把返回值也上链。在本地写一些脚本，这些脚本接收链上的信息。当返回值上链，本地同步到这个区块，解析以后发现有关系的返回值，调用本地的脚本，间接得到返回值，这就是PPT第三个描述的主动扫描得到合约的调用。

    
    

    怎么实现？

    有两方面：

    • 在虚拟机层面，需要支持这种语法

    • 链上需要开辟一片空间

    通过这种机制解决了调用合约返回值的问题，从而解决了虚拟机一个存储比较大的问题。

    
    

    
    

    合约操作的设计原则
    

    
    

    

    
    

    数据的正确性

    我们要设计一整套完整的，进行操作，这个操作能让数据正确的流转，这个是基本的条件。

    生命周期的完整性

    因为我们设计合约的初衷是让合约有一套完整的流向，生命周期的完整性是我们比较注意的。

    操作便利性

    不应该设置太复杂。

    
    

    
    

    合约的生命周期及特点

    
    

    

    经过以上三点的设计原则，我们得到了如下合约的生命周期：

    • 编译合约

    • 注册合约

    • 调用合约

    • 销毁合约

    • 升级合约

    
    

    编译合约

    编译合约是本地操作，需要启动虚拟机，编译完了以后，就可以上链。

    注册合约

    注册合约的意义是把编译的合约自解码上链存储，方便以后调用。

    调用合约

    注册完的合约成为一个临时合约，成为临时合约可以被调用。调用合约，是最常用的操作。

    销毁合约

    销毁合约的结果是链上看不见合约，不过这是逻辑层面。

    升级合约

    我们都知道区块链是不可篡改的，对此，升级合约就比较重要了。对于临时合约，可以被销毁，也可以被升级。一旦被升级以后就常住链上，永远不会被销毁掉。这个升级合约也是链上操作启动虚拟机制，是我们Achain合约对外的接口。

    
    

    
    

    合约交易与普通交易的流程

    
    

    

    合约的交易流程大体上分为三个步骤：

    
    

    第一个步骤，创建

    
    

    创建其实是由全网任何节点来做。在本地创建一笔交易，包括创建交易、签名交易、广播交易，通过P2P的网络进行广播。

    
    

    第二个步骤，产块

    
    

    产块包括确认交易、组织数据、执行合约。

    
    

    确认交易

    确认交易其实确认两方面，第一方面就是验签名，签名是否合理？是不是真的？验钱数，这是普通的交易。第二方面，如果底下交易是一个合约调用，就需要代理进行确认交易。

    
    

    组织数据

    我们要给虚拟机方便的提供数据，要通过链下，把状态数据抽取出来，然后给虚拟机。

    
    

    执行合约

    在虚拟机中执行组织好的数据，执行合约。

    
    

    第三个步骤，广播

    
    

    产块时间到了，就要把所有交易打成一个数据结构，然后把代理的签名信息打上去，进行广播，最终到全网。创建者作为一个普通节点或代理节点，广播这样的话就完成了普通交易的全流程。

    
    

    
    

    尚需优化的内容

    
    

    

    合约整体还不是特别完美，还有优化的空间：

    • 存储粒度细化

    • 二级缓冲

    • 经济模型

    
    

    第一点，存储粒度还可以继续细化

    虽然说虚拟机支持比较复杂的一系列的数据结构，但是那种复杂的结构，单条操作概率大于所有操作，那我们就把全量数据给虚拟机。我们有一种办法，能够很方便的抽出单条数据给虚拟机。当虚拟机需要全量数据的时候，我们可以花费一些时间组织全量数据给它。

    
    

    第二点，二级缓冲

    二级缓冲其实是为安全性考虑的。普通节点创建并发布整个流程，代理有很多事要做，所以我们需要做一个二级缓冲。任何一个节点在发送交易的时候，首先要去查一下代理是否有空闲？如果没空闲，可以先把交易缓冲在本地。代理有空闲的时候，我们尝试广播出去。这样做的本质其实就是，把全网节点缓冲的能力都利用起来。

    
    

    第三点，经济模型

    现在的经济模型看起来有点粗糙，经济模型其实跟存储有关系的。我们把存储力度细化以后，存十条数据，其实跟存一条数据，所消耗的gas是不一样的。

    
    

    
    

    技术是区块链行业发展的直接推动力

    
    

    我还是想说一点题外话，经过这两天的会议，大家应该都能感觉到，区块链发展到现在还是处于很稚嫩状态。它还有很多问题没有解决掉，比如说存储、性能。如果把这些问题解决掉的话，那么区块链才能够真正的往前迈进一大步。而解决这些问题需要大量的基础人员参与，我的观点，技术是区块链行业发展的直接推动力。从现实的情况看，其实区块链行业组建人员实在是太少，在太少人中间程序员又太少，这些问题都需要大量的程序员花大量的时间来研究。

    我最近也跟很多程序员聊过，我也是做程序员出身的，程序员对区块链的一种看法认为搞不定区块链，学习曲线太陡峭了。而我想告诉那些想入门又不敢入门的程序员，区块链解决的问题归根到底它也是一个程序，没有什么太特殊的。

    
    

    最后我用一句话来结束我今天的演讲：

    “区块链不仅有眼前的token，还有技术和远方的代码”。

    
    

    
    

    

    
    

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