比原鏈設(shè)計(jì)思考: 擴(kuò)展性UTXO模型

Vicky 發(fā)布于2019-06-27 18:33 / 3051人閱讀

摘要：的起源來自高明的中本聰中本聰對比特幣的設(shè)計(jì)，讓整個(gè)世界進(jìn)入了數(shù)字貨幣時(shí)代。比原鏈的思考馬克思哲學(xué)的否定之否定規(guī)律，事物的發(fā)展變化是螺旋式上升的。

用戶模型是比原鏈在最初就需要確定的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)的選擇還是聚焦在兩種典型的模型系統(tǒng)中，Account模型和UTXO模型，和其他大多數(shù)區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)一樣，選擇了模型就決定了協(xié)議層的重要實(shí)現(xiàn)，兩種模型各有利弊，不同區(qū)塊鏈針對想聚焦的場景自身會(huì)有判斷。

UTXO 的起源（來自高明的中本聰）

中本聰對比特幣的設(shè)計(jì)，讓整個(gè)世界進(jìn)入了數(shù)字貨幣時(shí)代。比特幣起源于中本聰，UTXO出自比特幣。自然，UTXO來自高明的中本聰。UTXO的優(yōu)點(diǎn)：

在版本控制方面的考慮，svn 是中心化的數(shù)據(jù)庫保持一份賬本，這和區(qū)塊鏈的設(shè)計(jì)自然是相違背的，git 是去中心化的數(shù)據(jù)庫，但會(huì)保存太多冗余數(shù)據(jù)，對于分布式性能肯定是要大打折扣。UTXO數(shù)據(jù)庫是拋棄了歷史包袱的git，只存儲了最后一個(gè)版本。簡易實(shí)用。

UTXO 具有天然的匿名效果，一個(gè)賬戶所對應(yīng)的未花費(fèi)交易是難以發(fā)現(xiàn)的，如門羅幣就是采用混幣的方式實(shí)現(xiàn)隱私的。

在性能方面，由于UTXO是獨(dú)立的數(shù)據(jù)記錄，那么就存在極大的并行性可以提升區(qū)塊鏈交易驗(yàn)證速度。

?設(shè)計(jì)的易實(shí)現(xiàn)性 — 以太坊棄UTXO用賬戶模型

以太坊黃皮書的設(shè)計(jì)者Gavin Wood 對UTXO的理解，十分深刻，既然UTXO有這么多的優(yōu)點(diǎn)，他為什么棄用UTXO了？這時(shí)你應(yīng)該提出個(gè)問題，以太坊的最大亮點(diǎn)是什么？你肯定會(huì)回答：智能合約。正是因?yàn)橹悄芎霞s的考慮，Gavin Wood要基于UTXO去實(shí)現(xiàn)圖靈完備的智能合約（功能多樣性的超級電腦）是困難的。而賬戶模型是天然的面向?qū)ο蟮模瑢γ恳还P交易，都會(huì)在相對應(yīng)賬戶上進(jìn)行記錄(nonce++)。為了易于管理賬戶，而引入了世界狀態(tài)，每一筆交易都會(huì)改變這個(gè)世界狀態(tài)。這和現(xiàn)實(shí)世界是相對應(yīng)的，每一個(gè)微小的改變，都會(huì)改變這個(gè)世界。

追求更高的性能

以太坊的賬戶模型很容易的實(shí)現(xiàn)了超級電腦模型。然而，性能一直是一道難以逾越的坎。在性能方面，utxo天然的可以并行運(yùn)行，而基于世界狀態(tài)的以太坊難以擴(kuò)展。Gavin Wood當(dāng)然是認(rèn)識到這一點(diǎn)的，但要去改變，很難。那到不如用帶有函數(shù)式編程特點(diǎn)的rust 去重寫以太坊，也算是一種折中方案。

比原鏈的思考

馬克思哲學(xué)的否定之否定規(guī)律，事物的發(fā)展變化是螺旋式上升的。在區(qū)塊鏈領(lǐng)域也是適合的，前進(jìn)一步，也需要后退半步。基于UTXO模型去實(shí)現(xiàn)堆棧式虛擬機(jī)，那還是會(huì)失去靈活性，用UTXO去結(jié)合以太坊EVM,?難度極大，也是不太實(shí)用的，這好比用haskell語言，去實(shí)現(xiàn)cpp風(fēng)格的面向?qū)ο缶幊??看不到有什么實(shí)際的意義。世界上沒有銀彈，比原鏈必須舍棄部分，妥協(xié)部分才能更好地適應(yīng)場景。

我們在采用了比特幣UTXO的易于并行運(yùn)算的模型前提下，還做了針對性的改進(jìn)，加了個(gè)資產(chǎn)號字段，使不同的資產(chǎn)可以在同一筆交易中處理轉(zhuǎn)換，只要滿足總輸入等于總輸出就可以。

但為了數(shù)據(jù)易于管理，易于編程，?我們引入以太坊的世界狀態(tài)的概念，每一種資產(chǎn)都維持一個(gè)全局世界狀態(tài)，該全局世界狀態(tài)具有快速可查找，不可更改，簡單易提供證明的特性。它的具體實(shí)現(xiàn)會(huì)參考以太坊的PAT樹（一種擴(kuò)展的基數(shù)樹），比特幣的merkle樹，以及cosmos的IAVL樹（一種不可更改的平衡二叉樹）。每一種資產(chǎn)的所有outputs在一個(gè)全局的UTXO數(shù)據(jù)庫中會(huì)有一個(gè)索引計(jì)數(shù)（每一個(gè)output的計(jì)數(shù)不能超過1，保持并行計(jì)算時(shí)，一個(gè)output最多能被一個(gè)BVM實(shí)例所使用，確保了數(shù)據(jù)一致性）。BVM是比原鏈實(shí)現(xiàn)的智能合約虛擬機(jī)模型，?每一筆交易的的執(zhí)行，都會(huì)實(shí)例化一個(gè)BVM實(shí)例，只有在BVM實(shí)例中，各資產(chǎn)的世界狀態(tài)才能在保持有效性，一致性的前提下更新狀態(tài)。BVM可以并行創(chuàng)造多個(gè)”合約沙盒”實(shí)例,?在沙盒中合約的運(yùn)行不受外界影響。

比原鏈創(chuàng)造的初衷是解決數(shù)字資產(chǎn)登記流轉(zhuǎn)的問題，對于公有鏈項(xiàng)目，保持簡潔，保持高效，保持專注，就是保障安全，新的擴(kuò)展型UTXO模型正是基于這種場景實(shí)現(xiàn)的融合和改進(jìn)。