?长久以来，为了打造国产自主可控的商用区块链底层基础设施，趣链区块链平台在稳定性、可用性方面潜心打磨，通过与各合作伙伴的不断碰撞和应用落地，已在实际生产环境中得到了有效验证。这次带来新一代趣链区块链平台（下称平台），聚焦高效易用、高可扩展、安全合规三大主题，全面打造最佳用户体验。

 

全新变化先睹为快：

 

1.性能方面：平台在实际标准投产环境中(8核16G，HDD机械硬盘的标准服务器)能够支撑32000TPS，单链在硬件加速条件下可达50000TPS以上；

2.存储方面：目前平台日均存储量可达TB级，支持GB级图片、音视频大文件存储；

3.规模方面：新型组网模式支持数千节点共识组网，可以实现数十万个多类型区块链网络节点分层部署。

 

TPS从1万到5万的性能升级之路

 

区块链的性能问题是限制其大规模应用的重要因素。为了满足客户日益增长的性能需求，平台展开全方位的性能优化，从首个突破10000TPS的联盟链平台重磅演进，实现了500%的性能增长。

 

此次平台性能优化从共识、存储、验签、执行等模块全方位展开。

 

>共识优化

 

为了解决大规模节点组网场景下共识效率低下、可扩展性不强的问题，平台自研新型共识机制NoxBFT，将网络复杂度由O(n2)降低至O(n)，现已支持上千节点的大规模扩展。图为NoxBFT与原有RBFT共识峰值性能随着节点数增加而变化的折线图，是在AWS上不限带宽的测试结果，可以看出NoxBFT共识算法性能明显优于原RBFT算法。

 

 

>存储优化

 

存储的IO瓶颈一直也是制约平台性能的关键因素，针对这一问题，平台设计了区块链混合存储架构，通过自研的区块链专用数据存储引擎FileLog以及多级缓存MultiCache状态数据存储模式，实现了区块链数据的高效存取，保证在系统数据量不断增大的情况下，读写性能不受影响。其中，Filelog对于区块数据写入性能的提升高达90%。目前平台日均存储量已达TB级，能更好地服务于海量数据存证场景。

 

 

>验签优化

 

当存储IO瓶颈突破后，验签瓶颈开始凸显。目前平台支持的数字签名算法有国际标准ECDSA和国密标准SM2，针对现有的验签算法，平台在工程实现以及算法层面进行了优化改造，同时引入新的高效算法ED25519，并实现基于ED25519的批量验签。层层优化后，最终的验签时间消耗降至原有ECDSA算法的1/4以下。

 

 

此外，平台研究实现基于硬件加速的交易签名和验签算法，优化有限域运算和椭圆曲线标量乘法运算策略，实现了椭圆曲线标量乘法的并行运算，可以进行更快速的签名验签运算，优化后的国密验签算法在GPU内可达12.8万次/秒。

 

>执行优化

 

在执行层面，平台对JVM虚拟机内部进行了深入改造，实现首个完全基于Go语言实现的高性能Java智能合约执行引擎HVM，并通过自研虚拟机内核，整体提升执行性能达40%。

 

 

支持大规模组网的高可拓展架构

 

随着业务规模的不断扩大，为了应对工业互联网、物联网等应用场景下的大规模组网需求，平台在系统架构层面不断优化改进，全面提升平台可拓展性，为大规模节点扩展提供有力的技术支撑。

 

>大规模分层组网模型

 

在区块链网络架构层面，平台首创了大规模分层组网模型，以共识节点层为中心，凭借非共识节点层实现区块链数据网络水平扩展，依靠轻节点层实现区块链验证网络水平扩展，最后通过轻客户端层将数以万计的物联网终端设备接入区块链，实现数十万级不同类型网络节点的大规模部署。

 

 

>自发现网络转发模型

 

平台自研自发现网络转发策略，通过更加灵活的网络转发模型以契合超大规模的组网架构，通过自适应路由进行网络中节点自发现，并支持跨域转发。相比于原有的节点全连接转发策略，这种方式能在保证网络节点连通性的同时，大幅降低网络连接数，适应更复杂的网络环境。

 

 

打造最佳用户体验的易用特性

 

>高效数据索引服务

 

区块链底层账本以 Key-Value键值对模型进行存储，只能提供基于 Key 的精确检索，但在实际应用场景中，会有更广泛的针对业务数据进行检索的需求。

 

为此，平台推出了数据索引功能，依托于底层索引数据库，为上层应用提供更高效的查询服务。索引数据库定位于存储整个区块链数据中的关键索引信息，能支持基于业务数据的快速查询。同时，数据库采用了可插拔的MongoDB存储引擎，其性能优越且功能强大，对每一条查询语句都能记录查询的详细过程，能更好的适应监管需求。

 

>大文件可信存储服务

 

随着业务模式进一步拓展，大文件上链存储的需求日益迫切。大文件一般指PDF、图片、视频等非结构化数据，目前这类文件的上链存储存在成本高、扩展性差、读写性能低等问题。针对这些问题，平台设计了大文件链上存储模型，支持GB级大文件的可信存储与安全共享，并基于数据索引功能实现了文件的高效查询。

 

>可信数据源服务

 

在区块链体系下，智能合约由于安全性、确定性以及可终止性等限制，无法主动从链外获取非确定性数据，如Web天气服务、航班动态信息等。但往往在真实业务场景中，需要合约在执行过程中自动获取外部数据，以推进业务流程的进一步开展。因此，平台引入了Oracle预言机机制，通过可信计算技术以及建立信任的约束机制，将外部数据源接入区块链中，使区块链主动获取外部数据成为现实。同时，平台还通过TEE远程证明机制和TLS安全传输机制保障外部数据在传输处理过程中不被篡改或攻击，全方位保证数据的真实性和可靠性。

 

>完备生态组件

 

为了构建更好的产业服务生态，平台推出了一系列生态组件，除了硬件支持、可视化监控、安全服务外，平台提供包括JavaSDK、GoSDK、JSSDK、CSSDK以及LuaSDk在内的多语言SDK工具集，支持不同语言的开发工程师更方便快速地开发区块链应用。此外，平台自研通用区块链测试框架Frigate，支持针对趣链区块链平台、Fabric等主流联盟链平台的性能测试。Frigate不久之后就会正式开源，请大家多多期待与关注。

 

完美契合规范要求的安全体系

 

平台注重安全与隐私，同时践行合规监管的原则，将提供更强大的安全防护。

 

>多层级权限管理模型

 

联盟链的准入机制虽然能一定程度上保障安全性，但缺乏针对不同角色的细粒度的权限管理。平台提出了多层级权限管理模型，通过链级联盟自治管理、节点级证书授权访问控制、用户级合约权限访问控制，实现多层级管理和限制，为系统管理、账本数据管理提供全方位安全性保障。

 

>基于TEE的安全存储机制

 

平台提供了基于TEE（Trust Execution Environment）的安全加密存储机制，使用英特尔推出的SGX（Software Guard eXtensions）对节点密钥和账本数据进行安全保护。平台将公私钥存储在外部不可获取的TEE中，再通过TEE中的密钥对业务数据进行加解密操作，保证业务数据不可篡改，并在节点服务器上不能被直接查询，具有方便、友好、安全的特性。

 

>多维度安全审计服务

 

在践行合规监管方面，为了满足区块链系统审计内控、责任鉴定和记录追溯等需求，此次平台推出了多维度安全审计功能。平台允许审计方作为特殊节点接入区块链，通过对系统日志的综合分析，支持审计方对业务数据、运行日志、API层访问记录以及审计操作记录等全量数据进行多维度有效审计，保障系统运作的安全合规。

 

>一键Fabric迁移服务

 

近日，央行发布了《金融分布式账本技术安全规范》，在业内被视为区块链在金融行业内应用的重要标准。趣链区块链平台在重点领域均满足相关规范与要求，企业客户使用趣链区块链平台开展金融类业务，无需做大幅度的改造。而与此同时，以Hyperledger Fabric为代表的其他区块链平台，其在硬件加密、节点容错、身份管理、隐私保护、监管审计等层面尚未完全符合规范要求，在实际落地金融业务过程中存在底层平台重新改造的风险。

 

那是否意味着原本使用Fabric的企业用户只能面临着业务改造、研发周期拉长、成本增加的局面而又无计可施？好消息是新一代平台提供业务一键迁移功能，帮助客户将海量业务数据安全快速地从Fabric迁移至趣链区块链平台。

 

写在最后

 

趣链区块链平台是国内第一批通过工信部标准院与信通院区块链标准测试，且符合国家战略安全规划的区块链核心技术平台。在2019工信部评测中，趣链区块链平台名列第一，功能测试全部通过、性能测试遥遥领先。

 

目前，趣链区块链平台已应用于金融、政务、电力、司法、制造、农业、军事、慈善等众多领域。可以预见，新一代趣链区块链平台将充分发挥区块链作为下一代价值互联网的底层支撑作用，赋能各行各业，助力社会经济发展。