33复杂美区块链核心技术Chain33介绍

Chain33是一个开发门槛低、可拔插、易升级、分层的高效区块链架构，可供开发公链、联盟链及私链等，并首创平行链架构及模块化体系。由杭州复杂美科技有限公司（下称复杂美）历时5年研发。
复杂美成立于2008年，拥有撮合交易系统低延时、高并发的核心技术。2013 年启动区块链、智能合约的研发与创新，2014 年申请第一个区块链发明专利：钱包找回功能，并在2017 年 12 月获得授权。目前已累计申请了200多项区块链技术的发明专利，其中有7项已经获得授权，全球排名第8。
经过5年的潜心研发，2018年11月19日，复杂美的核心技术Chain 33正式开源。

1、基本信息

开源日期：2018年11月19日，于GitHub
Github上的Chain33开源地址：https://github.com/33cn/chain33
Chain33开发者平台官网：https://chain.33.cn/
推特：https://twitter.com/FuzameiLtd（@FuzameiLtd）
开发团队-复杂美企业官网：https://33.cn/
支持的共识机制：支持可插拔的共识
公链: POS（案例:比特元BTY），DPOS+BFT（案例:原链YCC）
联盟链：Tendermint，PBFT
私链：RAFT
平台支持语言：Go语言       
智能合约开发语言：
Go，Solidity， C++，Javascript
2、Chain33简介
2.1 Chain33解决的行业痛点
区块链底层系统被认为是区块链技术的根基，公链、联盟链及私链，众多链上应用，以及各类区块链解决方案都必须依托于一套稳定可靠的底层系统。
但作为一种新颖的分布式数据储存系统，大部分开发者在使用一套新的底层系统时，都面临了学习门槛高、开发工作量大、大量耗时等问题。面对这种情况，我们进行了大量的市场调研与开发者随访，对同类项目的优缺点进行分析总结，花费5年时间，打造了chain33区块链开发者平台。
区块链底层系统可以搭建公链、联盟链及私链，其中公链备受瞩目，市场应用前景更大。
目前市面上已有部分公链开发团队，但公链开发门槛极高，相关人才稀少，开发成本高、难度大、周期长。真正需要使用区块链技术的企业或者希望借此转型的企业，难以独立完成开发，这也限制了区块链技术在商业端的结合与探索。
难道市面上就没有一套入门门槛低、易于开发且高效的区块链底层系统吗？
为此，Chain33开发者平台应运而生，旨在让开发者轻松玩转区块链。
· 模块化设计，轻松部署你的链：Chain33采用模块化设计，提供超过十种以上的模组化功能，开发者可自由组合应用，开发简易，仅需基础的编程能力，即可打造一条公链，无需耗费大量成本自己开发区块链底层；
· 高兼容性，应用无碍移植：Chain33的兼容性极高，无论是大型或是小型应用，皆可以无碍在Chain33上开发；
· 可修改内核，共识可插拔，满足你的每一个需求：不同于其他公链大多只能开发DApp，Chain33开放修改内核，对内核作二次开发，内核极小，可通过可插拔模式替换；
· 首创平行链架构，兼顾安全、高性能与多样化生态：最后，Chain33首创的平行链架构，兼顾主链的安全和运行效率的同时，可用平行链来打造多样的生态性，市场应用前景巨大。
 
2.3 Chain33的技术架构
Chain33技术构架支持目前市场上的两大区块链需求场景，即“公链构架”和“联盟链、私链构架”。
chain33架构介绍

Chain33构架主要分为五个层级：数据层、网络层、共识层、激励层及应用层。

应用层：兼容以太坊智能合约，支持发行代币、资产交易、钱包找回，hash锁定等原生能力，同时支持用户可扩展执行器（合约）。
共识层：共识算法可插拔，支持POS及DPOS的公链共识、Tendermint及pbft联盟链共识、Raft私链共识、平行链共识等。
数据层：数据存储方式支持可扩展，目前支持MPT、MAVL、KVDB、MVCCKVDB多种方式。
chain33平行链架构介绍
平行链是其公链架构中的一大特色。
为了解决区块链扩容以及TPS限制问题，目前市面上的主要方案包括“分片技术”、”侧链“以及“DAG”，其中分片技术为主流形式。但以上三种解决方案都存在一定问题，尚未有最完美的方案。而平行链概念的提出，提供了一种更好的选择方向，Chain33是行业内第一个提出平行链构架概念，并解决扩容和TPS低落两大问题的区块链系统。
平行链此后其被百度、阿里等机构认可并跟进研究，也证明了平行链方向具有前瞻性。但提升区块链网络性能只是平行链架构的基本属性之一，平行链的核心竞争力在于大大降低了部署公链的门槛，因此平行链也可理解为“平行公链”、“小公链”。
平行链架构概述与示意：
平行链由多条底层为Chain33的链组成，交易发送到主链上被共识打包，随后同步到平行链上被执行，最后执行结果写回主链进行共识，分离共识和交易执行，同时实现交易执行，提升TPS。
平行链面向所有群体开放，属于公链的一种，它不仅仅是一个dapp的应用，它也是在主链基础上搭建的区块链，拥有自己的区块链生态，平行链使用主链的共识，拥有独立的钱包和区块链浏览器，结合开放平台的API 和 SDK，就可以开发出自己所需的应用链。非常适合需要建立自己商业生态的中小企业。

chain33平行链拓扑示意图

 chain33平行链示意图

平行链云服务组成

2.4 Chain33开发者平台的系统特点
·  简单、易上手：让开发者一学就会用，一用就能开发部署，是chain33的首要愿景。Chain33开发者平台部署快捷简单，一个可执行文件，数个配置参数，一行启动命令便可以快速部署一个区块链主链网络及平行链网络。
·  高效：联盟区块链中，交易在主链上共识并存储。多条平行链同时处理交易，使区块链网络效率大大提升。
·  稳定：平行链构架有助于提升稳定性。复杂的功能可放在平行链上开发，主链不受影响。联盟链主链只运行核心功能，简单稳定。
· 安全：平行链使用主链安全的共识，安全性主链来提供。即便平行链遭到攻击或损坏，数据可以快速从主链同步，保证数据安全。
·  高扩展性：平行链支持部署自己的微共识和生态，支持主链和平行链跨链，平行链之间跨链交易。
2.5 Chain33的技术创新及核心竞争力
A 高度模块化、遵循 KISS原则的设计：可插拔，易升级
Chain33的模块化设计，在对区块链的底层架构、应用开发的不同功能和需求进行分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求。
开发一个软件其实是一个不断迭代进化的过程，Chain33因此采用“从混沌走向秩序的开发模式”，方便开发者随时调整和扩充。此外，有些开发者可能会在开发过程中发现，有些比较特殊的业务逻辑，需要专门定制某些模块来配合这个业务逻辑。
从迭代和重构、以及系统的可拓展性等角度考虑，Chain33将区块链的底层架构、不同应用开发的功能和需求纳入考量，将系统进行了模块化设计。包括 mempool的排队方式，加密签名的方式，共识的模式，RPC的函数，命令行的命令，钱包的内在逻辑，数据库存储的方式等等，区块链核心的所有模块都可以定制。
采用模块化的设计，这就好比用积木搭建一个机器人，手脚等身体各部分都按照类别放置，可以根据自己的意愿选择组装。在Chain33中，为大家提供了共识、加密和储存等多种模块，开发者在Chain33提供的架构下，可自由组合应用，开发简易，因此仅需基础的编程能力，即可打造一条公链，无需耗费大量成本自己开发区块链底层。

目前Chain33已开源的插件：
共识部分：
• pbft(联盟链，beta)
• tendermint(联盟链)
• raft（私有链）
• ticket（公链）
• solo （测试链）
加密部分：
• sep256k1 (bitcoin, ethereum)
• ed25519 （tendermint,sc）
• sm2 (国密支持)
store:
• mavl （tendermint 提供的后端数据存储方式）
• mpt （以太坊提供的数据存储方式）
• kvmvcc(目前性能最高的区块链后端存储方法)
执行器部分：
• evm (以太坊虚拟机支持)
• wasm (目前没有开源）
• cert (联盟链权限管理)
• hashlock (hash锁定，和btc,eth 跨链使用)
• paracross （平行链，注意，平行链只是我们的一个插件，可见内核非常的小）
• privacy （类似门罗币的隐私保护实现，这个例子可以好好学习一下，它显示我们系统可扩展性的强大，门罗币是utxo模型，但是也可以在我们系统里面兼容账户模型）
• trade (内置一个币币交易所，可以支持链上所有资产的交易)
• 游戏
B 首创的平行链架构
Chain33用了5年时间设计出平行链架构，这是国内首创并实现的平行链概念。同年九月，百度发布的《区块链白皮书 V1.0》中，也提出了平行链，随后平行链概念相继被同业者引用。
Chain33在公链基础上采用平行链架构，是在考虑了POW和POS机制的利弊后，综合考量之下设计的。因为很多人以为，只要搭几个节点，或者买点矿机挖矿，就可以保证公链安全。但事实上，频频发生的数字货币被盗事件说明，就算是当前大众认为最安全的PoW机制，其实只要一个大的矿池被攻击就可以夺走你的主控权。而PoS的问题是，参与的人必须足够多，挖矿节点足够分散，否则若没有足够多的人达成共识，也会对网络安全造成影响。平行链架构的设计，既能保证主链的安全，又能提升主链的运行效率。
平行链的一大特点是分开数据存证和业务逻辑，提升运行效率。主链上只放指令和结果，不放虚拟机，较为复杂的业务逻辑则放在平行链上实现，这样做的好处是若平行链性能出现问题或者智能合约被攻击，都不会影响主链的稳定运行。
但这并不代表平行链完全受制于主链，它亦是一条相对独立的区块链网络，可以编写多种智能合约，如发行各种Token、开发Dapp、拥有独立的钱包、独立的区块链浏览器等等，平行链的交易由自己的节点来验证、校对，而不影响主链。
C 第一个区块链发明专利：钱包找回功能
2014 年复杂美申请了第一个区块链发明专利：钱包找回功能，并在2017 年 12 月获得授权。
而这项技术也被应用在Chain33中，钱包找回功能解决了因私钥丢失而导致数字资产损失的问题。当用户因遗失钱包或者存储设备突然损坏导致私钥丢失，可以通过低权限的备用私钥（自己保存或者托管给信任的机构/人）找回自己的数字货币，找回指令并不会立刻转移数字资产，而是会在预告一段时间后生效，所以若备用私钥被冒用，用户也可及时发现，并用原私钥将数字资产转移到安全钱包，避免损失。
D 隐私保护功能
区块链技术不可篡改、分布式的特质，的确能够避免用户的隐私被中心化机构掌握从而导致被贩卖、被黑客攻击等的问题，但公开透明的账本，却让海量用户数据在链上曝光，隐私问题依旧如空中阁楼，没有得到根本解决。打个比方，原来在淘宝上购物，现在去中心化，不通过淘宝交易，甲乙双方直接邮寄。虽然没有淘宝没有掌握这两者交易的数据，但是他们交易数据被记录在区块链网络上，任何人都可以查看。
基于账户和UTXO混合模型，Chain33实现了区块链隐私交易系统，在使用UTXO系统的同时，保留了账户体系，加入环签名和一次性地址，让账户在隐私和公开之间自由流转，同时具备不可追踪性和不可连接性。
E 专利众多
复杂美拥有国产技术，100%自有知识产权，目前已累计申请了200多项区块链技术的发明专利，其中有7项已经获得授权，全球排名前8。

2.5 Chain33的开发语言
Chain33的开发主要使用go语言，主要从以下几个点来考量：
A 语言成熟度的考虑
一个语言是一个成熟的语言，一个重要的标志就是开发过非常大型的系统。云计算领域的两个核心系统 docker 和 k8s 都是用go 语言开发的。目前大部分区块链系统也是选择用go语言开发，可以说，要做区块链，go语言是必须要学的一种语言。
B 开发人员的数量
一个语言的入门成本比较低，但是要精通类库和最佳实践，必须要经过数年的学习时间。所以非常小众的语言肯定不在考虑在内，目前go语言在全世界多如牛毛的语言中排行第十名，受到较多的开发者肯定。
C 语言的工程特性
Go语言在设计的时候，就考虑到了工程实践的问题，一个问题的解决方案基本上都只有一种写法，甚至只是把 if 写成这样都是非法的。go 提供了 gofmt, 会自动格式化代码，这样每个人写出的代码风格都非常一致，互相交流起来就不会有障碍。
D 面向大部分普通程序员
选择go语言的一个很重要的原因，就是一个中等水平的程序员，就能写出非常不错的go代码。这主要的原因还是go语言非常简单，特性非常的少，官方类库又非常丰富，大部分程序员都可以非常容易的上手开发。
2.6 Chain33的应用与生态-基于chain33的成功案例
Chain33开发平台可用于公链、联盟链及私链开发部署，以及各类商业场景的DAPP应用开发。
公链案例：目前，chain33上已经成功搭建的公链案例包括：比特元区块链网络（BTY），企业级区块链SaaS平台-原链（YCC），Dapp开发者可基于以上公链开发，或自主部署公链、平行链；
比特元BTY官网地址：https://www.bityuan.com/
原链YCC官网地址：https://www.yuan.org/
联盟链、私链案例：小米与复杂美合作的联盟链等。
平行链案例：上链购-区块链商城、chat33-区块链聊天社交软件、火食-区块链进口食材溯源系统、艺术藏品行业-金丝楠木链、工业锅炉及节能产业-节能链、星晴-区块链医疗智能穿戴设备、区块链游戏—游戏竞猜剪刀石头布等平行链。
各类商业场景的区块链结合：Chain33的性能已证明足以支持商业级应用，包括供应链金融、仓单交易、票据撮合系统等，并可应用在多种产业，如：制造业、物流业、金融业等，不同的产业可在不同的平行链上开发公链，平行链和平行链之间不相互影响。
·  供应链系统应用：1、区块链应收款2、区块链预付款3、供应链金融与管理平台
·  金融租赁、金融仓储区块链平台：区块链仓单抵押流转与融资、区块链金融租赁等
·  区块链积分，支付系统
·  区块链交易所等

2.7 市场对比
2.7.1 整体结构对比
以目前市场上较为知名且成熟的石墨烯和Fabric为例，整体结构对比如下：

2.7.2 技术特点及架构对比
以太坊和超级账本是比较成熟的区块链平台，Chain33和两者的对比情况如下：
A 以太坊智能合约部署过程
· 搭建以太坊私链环境，生成私链的创世区块；
· 启动私链，生成一个初始的以太币账户，开始挖矿（挖矿需要一个账户接收以太币）；
· 编写智能合约，solidity和mix语言；
· 编译智能合约，单个文件的简单合约可以在线编译，多个文件需要借助solc（编译成字符串，全网同步）;
· 部署，合约部署当作一笔交易记录再链上，需要支付一定以太币，并且运行需要gas。
B 超级账本智能合约部署过程
· 规划好联盟链的组织形式， 再编辑fabric的配置文件(包括：相关证书文件，系统通道初始区块，应用通道交易文件，锚节点配置更新交易文件等）
· 编辑好docker-compose文件（需要理解里面各参数的含义, 目前fabric开源代码里的共识只支持kafka和raft）， 启动4个peer节点，一个order节点组成一个kafka集群。
· 部署fabric对应的SDK程序。
· 编写fabric的智能合约。
· 通过SDK来创建channel,把上面启动的peer节点加入到channel，同时安装并初始化chaincode(智能合约)，在各个节点部署并初始化智能合约
· 执行智能合约。
C Chain33的智能合约部署过程
GO语言部署方式：
· 编写GO语言的智能合约，和chain33一起编译成二进制文件。
· 通过接口调用智能合约来执行智能合约。
EVM的部署方式：
· 用Solidity编写智能合约。
· 通过chain33提供的接口将智能合约部署到chain33的EVM虚拟机中。
· 通过接口调用EVM合约来执行智能合约。
WASM的部署方式:
· 用C++编写智能合约。
· 通过chain33提供的接口将智能合约部署到chain33的WASM虚拟机中。
· 通过接口调用WASM合约来执行智能合约。
JSVM的部署方式：
· 用Javascript编写智能合约。
· 通过chain33提供的接口将智能合约部署到chain33的JSVM虚拟机中。
· 通过接口调用JSVM合约来执行智能合约。
系统间横向对比

3、技术开发团队介绍
33复杂美公司成立于2008年,拥有撮合交易系统低延时、高并发的核心技术。2013 年启动区块链、智能合约的研发与创新，2014 年申请第一个区块链发明专利：钱包找回功能，并在2017 年 12 月获得授权。目前已累计申请了200项区块链技术的发明专利，其中有7项已经获得授权，全球排名前8。
公司总部位于杭州，并在上海、南京设立分部。目前，公司约有200 人，多数为技术人员，吸引了一批甲骨文、阿里等高管及程序员加盟。
4、总结
Chain33开发者平台，致力于为开发者呈现一个易上手、高性能、稳定、安全的区块链底层系统，具有近200项区块链专利，全球排名前八。经过5年潜心研究与开发，首创了平行链架构及模块化体系，主链进行存证，平行链处理业务逻辑，极大提升了区块链网络的性能、安全性及稳定性。
使用chain33开发者平台，可用于开发部署公链、联盟链及私链，以及各类商业场景的区块链解决方案和商业应用，如供应链金融、资产上链、各类DAPP等。

来源：33复杂美

来源：中币网  https://www.zhongbi.net/news/blocknews/197629.html
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