BUMO技術觀點：支撐幾十億用戶的Libra技術到底是什么樣的_LIBRA:MOV

6月18日，Facebook正式發布了其加密數字貨幣項目Libra的白皮書，引發了業界廣泛關注和討論。BUMO公鏈技術負責人趙正涌從開放性、數據模型、共識算法、智能合約、開發語言、Token、Gas、激勵機制、加密算法、隱私保護技術、多鏈分片技術、性能表現鄧多個維度，對Libra目前已公布其白皮書、官網及測試網進行了分析。

開放性：

Libra當前為許可鏈，并且計劃五年內開始轉向非許可鏈。目前只有授權的機構才可以接入鏈，設計中的兩點可以體現出其許可特性：首先在網絡層面，TCP負責可靠傳輸、Gossip協議用于Peer發現、Noise組件用于身份驗證和端到端的加密，只有符合條件的成員才能加入內部驗證網絡;其次，共識算法為libraBFT，一種拜占庭容錯協議，大多數許可鏈用到的共識算法，它區別于POS可以通過代幣權益競爭出塊權利、以及POW可以通過算力競爭出塊權利，Libra的出塊權利只歸已授權的機構。BUMO的底層技術BUChain通過配置也可以支持許可鏈的應用，網絡層面BUChain是基于成熟的PKI體系，使用數字證書加密連接及對Peer的網絡連接進行訪問控制，BUChain的BFT共識協議已經穩定運行多年。

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數據模型：

不同于BTC的UTXO模型，其采用了基于賬戶的數據模型。作為要承載幾十億人使用的區塊鏈，這是明智的選擇，因為基于賬戶的區塊鏈可編程性強、學習成本低、與傳統業務設計相近。其核心有兩個概念：交易和狀態，并無明確提到區塊的概念，狀態存儲在其“版本化數據庫”中，版本化數據庫允許驗證者在最新版本處針對分類帳狀態執行事務，及響應當前版本及歷史版本的客戶查詢，保存歷史版本必然會導致數據急劇膨脹，存儲成本增大，會面臨大多數區塊鏈遇到的問題：歸檔和全節點數量的降低，不過其當前有限的幾個機構都很有財力，成本增加不是太大的問題。BUMO的設計中也有版本化的概念，賬戶可以版本化存儲，不過是為了應對賬戶高并發的訪問，是一種樂觀鎖的設計。

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共識算法：

Libra的共識算法為libraBFT，一種基于HotStuff改進的算法，屬于BFT拜占庭容錯算法。為了安全性考慮，經過三輪共識后，第一個區塊才會真正提交并執行。此算法特點：基于消息傳遞、三階段提交、容錯能力為(N-1)/3，Libra選擇HotStuff的理由更多的是從工程實現考慮：模塊化、與交易執行模塊集成容易、性能尚可。但是HotStuff本身只是一種BFT算法，并不是為區塊鏈開發，Libra對其做了4個改進：1，修復可能導致確定性的bugs(確定性是區塊鏈的關鍵特性，是保證所有節點運算結果一致的重要前提);2，設計一種不依賴同步時鐘的超時機制，只依賴大多數驗證節點切換到下一輪共識的機制;3，“打算”設計一種不可預測的Leader選舉機制;4，設計聚合簽名以隱匿驗證者節點。

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除以上4點，BUMO的共識算法為提高可用性，設計的另外幾點：1，用智能合約管理驗證節點：把驗證節點的管理邏輯分離出來用智能合約實現，這樣可以復用合約狀態機功能。2，在共識算法的不同階段針對不同的節點總數，優化了法定集合數量。3，切換共識實例時，優化了消息結構提高數據傳輸效率。

智能合約：

Calibra團隊創新性的開發了MoveVM智能合約引擎，其編程語言是Move，編譯器為MoveIRCompiler，可以將Move語言編譯字節碼。Move語言強調的特性是安全，采用的是靜態類型系統，很多編程低級錯誤都可以在編譯的時候發現，而不是拖到運行期才爆出bug。除了常規的布爾類型、64位無符號整型、256位的地址等常規類型，Move還創新性的定義了“資源”類型，不同于一般類型的值，一般類型的值是可以復制的，而”資源“不可復制或丟失，特別適用于定義數字資產，比如在Move合約中，Token總量為10個，無論合約邏輯出現什么漏洞，都可以保證在任何時刻所有賬戶的Token總量永遠為10，該特性避免憑空造幣或者丟幣的問題。在BUChain中也有類似做法，在BU智能合約中如果要操作資產，可以調用原生發行或轉移資產接口。由于Move語言是一個全新的語言，還需要較長時間才能成熟可用，目前測試網沒有開放Move合約。

CZ接受FOX Business新聞訪談，聲明“歡迎良好的監管”:1月13日消息，幣安 CEO CZ接受 FOX Business 電視臺的新聞訪談。CZ表示，我們通常歡迎促進創新的良好監管。[2022/1/13 8:46:35]

開發語言：

底層代碼用Rust語言編寫，Rust語言可為Libra程序帶來更多的安全性。智能合約用Move語言編寫，Move是libra自創的語言，用戶可以用該語言寫出更安全的智能合約。

Token：

Libra的Token名為LibraCoin，總量無上限，依據一籃子貨幣量而發行，只有被授權的機構才可以發行，與其他大多數公鏈的Token邏輯差別很大，大多數公鏈的Token都是固定的總量，并且Token的產生邏輯是固化在程序中，不會輕易改變，除非硬分叉。LibraCoin除了可以當穩定幣用于支付，還可以作為交易上鏈的燃料，防止DOS攻擊。

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Gas：

LibraCoin可以當做交易上鏈的燃料，用戶可配置兩個參數：Gasprice,單位為microlibra/gas，用戶愿意為交易上鏈所支付的Gas單價;Maximumgasamount，要上鏈的交易被允許消耗最大的Gas值。當交易出現擁塞時，系統會按照GasPrice排序，GasPrice較高的交易優先被打包。

激勵機制：

在鏈上無代幣激勵，這也是大多數許可鏈的做法，但是有法定的儲備貨幣的利息收入。

加密算法：

Libra使用的雜湊算法為SHA-3第三代安全雜湊算法，之前名為Keccak，NIST對Keccak的評價是:具有良好的安全性和實現性能，特別是與SHA2不同的設計方式，可避免已有的攻擊方式，而且能夠提供SHA2不具備的一些性能。Libra使用的簽名算法為ED25519，一種橢圓曲線加密算法，特點是性能極高、簽名過程中不依賴隨機數生成器、不依賴hash函數的防碰撞性。注重商用的區塊鏈項目Ripple和BUMO都使用到該簽名算法。Libra使用的密鑰交換算法為X25519。

隱私保護技術

暫無明確規劃。Libra會在考慮實用性、可擴展性和可監管的同時，繼續評估增強區塊鏈隱私的新技術。

多鏈分片技術：

暫無明確規劃。為提高區塊鏈的性能，Libra會考慮到多鏈分片等技術。

性能表現：

Libra并沒有做實際性能測試，通過并行化、分片及分布式數據庫技術，其預估，假如每筆交易大小為5KB，帶寬為40Mbps，可并行驗證交易簽名，預計性能在1000TPS左右，交易確認時間10秒左右。假如每個賬戶4K，16TBSSD存儲介質可存儲40億個賬戶。而BUMO通過改進關鍵算法及優化共識協議，節點數量為100個，在局域網的環境下可測出3000TPS的交易速度，如果使用Orbits多鏈技術，則可隨著鏈的個數增加，線性提高TPS至幾萬到幾十萬，可見Libra的1000TPS的目標還是比較現實的，能滿足其初步需求。

總結：

從細節可看到Libra雖無過多創新，但是技術選型都是深思熟慮過的。總體來說目前還處于初級階段，要想為幾十億人服務，還有較長的路要走，尤其是在系統容量、穩定性、合約安全性方面需要投入大量資源去驗證與改進。

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