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火龙果财经:华为在区块链中的发展

关键词:   发布时间:2019-08-21 08:00:01

华为作为中国第一大手机生产商,也是中国第一大科技创新生产商,首次开发出5G及时并扩展到国内外,这次,华为又搞出了新动作——研究区块链技术。下面,分析一下华为在区块链中的发展方向。

1. 共识算法创新共识效率是整个区块链对外提供服务的核心能力,实用拜占庭容错算法 PBFT 解决了原始拜占庭容错算法效率不高的问题,将算法复杂度由指数级降低到多项式级,使得拜占庭容错算法在实际系统应用中变得可行,PBFT 完成 3f+1 个节点集群内 f 个节点拜占庭容错,即任一节点收到 2f+1 条消息后可以得到正确的结论(至多有 f 个节点发送恶意错误信息),是联盟链中常用共识算法。尽管得到广泛应用,PBFT 仍然存在一些缺陷。PBFT 算法为了克服 Primary Node 采用了复杂的全量点对点通信来监听各类异常行为,通信复杂度达到 O(n^2)的同时额外增加了大量签名校验,由此带来繁重的系统开销,降低了共识效率、节点扩展性。此外,一旦发生主节点选举,在选主期间 PBFT 将无法正常共识,若新当选的 Primary 节点作弊或者故障,可能会造成连续选主,在此期间,整个区块链系统对外服务能力将会大幅降低甚至无法提供对外服务。华为区块链采用一种高效、支持拜占庭容错、具有自主知识产权的共识算法,有效改进了 PBFT 算法的上述缺陷。通过改进共识流程,保障了节点故障和切主期间区块链系统对外服务的稳定性。同时通过减少不必要的签名验证、简化共识流程,将通信复杂度从 O(n^2)减少到 O(n),有效提升了共识效率和扩展性。



2. 安全隐私保护华为区块链安全隐私从以下方面提供更强保障:· 国密算法国密算法是国家密码局制定标准的一系列算法,随着金融安全上升到国家安全高度,国密算法的应用也越来越广泛,2017 年 11 月 SM2/9 正式进入 ISO/IEC 标准。华为区块链支持国密 SM2/3/4,提供多种加密算法给用户选择,同时满足合规要求。· 同态加密用户交易隐私保护区块链可以防篡改,去中心化,在非信任的网络运行,但是用户的账本对参与组织是透明的,任何组织都可以访问到相同的数据,如果将用户的隐私的数据放到链上将会放大用户隐私泄露的风险。当前在比特币等公有链系统中,所有的交易信息都是公开的(包括交易金额)。但是,在金融业的交易中,金融交易信息是敏感数据,非业务相关方不能查看,但同时要满足监管机构的监管要求,而大部分的区块链并没有满足隐私性要求。华为区块链交易解决方案中:(1)提供同态加密库,对用户的交易数据用其公钥进行加密保护,交易的时候都是密文运算,最终账本中加密保存,即使节点被攻破,获取到账本记录也无法解密;(2)提供范围证明校验,背书节点能够对密文进行背书,无需解密就能校验交易的正确性,从而识别出恶意交易风险,保证了智能合约的正确执行。华为开发出适用于 Hyperledger Fabric 平台的保密交易系统,通过改良的算法,比起使用传统的加法同态加密与基于环签名的范围零知识证明,性能大幅提升。· 零知识证明零知识证明能够在不向验证者提供任何有用的信息情况下,使验证者来相信该结论是正确的,证明过程中不用向验证者泄露被证明的消息。华为区块链将会提供零知识证明能力,对用户的隐私数据进行保护,减少用户隐私泄露风险。· 智能合约安全当智能合约运行错误或者编程错误时,就会导致“DAO”的事件,从而让用户遭受巨大损失,华为区块链可提供智能合约检测工具,防止恶意的企图通过智能合约漏洞入侵用户数据的行为,同时将提供安全容器,持续监控容器的运行状态,若发现漏洞,进行有效的隔离,严格对容器的访问权限进行控制,从而保证合约安全运行。· 共识安全华为区块链将提供基于硬件的共识算法,使用形式化验证保证共识机制的安全,同时可以提高共识效率,增加网络的稳定性。· 账本安全每个节点的本地账本可能会被篡改,如果出现大部分节点的本地账本都被修改,就可能造成 51%的攻击。 华为区块链将提供基于硬件的保护机制,对本地账本的机密性和完整性保护,防止账本被篡改。· 通信端到端安全通用 TLS 通信只能保护应用与应用之间的安全,如果启动 TLS 之前,就已经被攻击,TLS 的保护就失效。华为区块链将提供基于硬件的解决方案,端到端的保证区块链节点间的通信安全。



3. 离链通道单位时间内交易处理能力仍是区块链大规模应用的主要瓶颈之一。受限于区块链的分布式架构特性,节点间不均等的计算能力,不同的网络状况等因素,全网共识往往无法快速达成,从而导致交易速度难以提升。现阶段比特币网络每秒仅能处理约 7 笔交易,支持智能合约的以太坊交易处理速度约为每秒 15 笔。相比之下,中心化服务器支持的 VISA 系统峰值吞吐率可达 56,000 笔,支付宝在 2017 年双十一期间则达每秒 256,000 笔峰值吞吐率。交易拥堵,交易费攀升已极大限制区块链的规模性应用。区块链社区对交易扩容方案的争论与尝试由来已久,现有的主要方案包括区块扩容,共识算法改良,安全硬件(TEE)辅助,隔离见证,闪电网络,交易/状态分片,多层子链等。但无论哪种方案都难以同时兼顾去中心化, 可扩展性,安全性三个关键需求。值得注意的是区块链具有应用强相关性,在特定应用场景仍可找到各要素间的平衡点以满足总体业务需求。在大规模 DAPP(Decentralized APP)应用中,往往小额支付占据了大部分交易请求,而小额交易并无必要在主链及时获得确认,例如共享经济中广泛存在的小额支付场景。如果将海量小额交易在链下通道处理,交易过程中不与主链交互,而在交易通道关闭或交易方退出时才请求主链记录交易最终状态,这将极大缓解主链的处理压力,这也是离链微支付通道的设计思想。 典型应用包括比特币框架下的闪电网络(Lightning Network)和以太坊智能合约框架下的雷电网络(Raiden Network)。 离链通道涉及到“链上锁定-链下执行”等一系列操作,其中交易双方的状态变化(资金分配比例)与交易执行过程由链上合约监督执行。



华为开发出适用于 Hyperledger Fabric 平台的离链通道交易系统, 通过交易方高效安全的握手协议,实现用户间单通道 2,000+ TPS 的交易性能。随着离链交易通道数的增加,可进一步提升系统在单位时间内交易处理能力。


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