HPB（High-performance Blockchain）它是一種全新的區(qū)塊鏈軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)，包括芯片加速引擎和區(qū)塊鏈底層平臺(tái)，旨在實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用的性能擴(kuò)展。定位于易用的高性能區(qū)塊鏈平臺(tái)，與產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合，滿足現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)商業(yè)需求。這是通過創(chuàng)建一個(gè)類似操作系統(tǒng)的架構(gòu)來構(gòu)建應(yīng)用程序來完成的。軟件架構(gòu)提供賬戶、身份與權(quán)限管理、策略管理、數(shù)據(jù)庫、異步通信和數(shù)千個(gè)CPU、FPGA或集團(tuán)上的程序調(diào)度實(shí)現(xiàn)了一個(gè)全新的系統(tǒng)架構(gòu)，每秒支持?jǐn)?shù)百萬筆交易，并實(shí)現(xiàn)秒級(jí)確定。
一、項(xiàng)目簡介
HPB是一種全新的區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)，位于一個(gè)易于使用的高性能區(qū)塊鏈平臺(tái)，旨在擴(kuò)大分布式應(yīng)用的性能，以滿足現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)業(yè)務(wù)需求。這是通過創(chuàng)建一個(gè)類似操作系統(tǒng)的架構(gòu)來構(gòu)建應(yīng)用程序來完成的。該系統(tǒng)架構(gòu)提供賬戶、身份和權(quán)限管理、戰(zhàn)略管理、數(shù)據(jù)庫、異步通信和數(shù)千個(gè)CPU、FPGA或群集上的程序調(diào)度。該區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N全新的系統(tǒng)架構(gòu)。通過低延遲、高并發(fā)硬件加速技術(shù)，每秒可支持?jǐn)?shù)百萬筆交易，并實(shí)現(xiàn)秒級(jí)確定。
在HPB核心鏈的設(shè)計(jì)過程中，除了HPB核心團(tuán)隊(duì)的工作外，還得到了合作伙伴、開發(fā)社區(qū)和行業(yè)組織的貢獻(xiàn)和貢獻(xiàn)。HPB核心鏈很榮幸得到合作伙伴的認(rèn)可和支持。目前，工業(yè)公司在防偽可追溯性、智能大數(shù)據(jù)、游戲等領(lǐng)域表現(xiàn)出積極的合作意向。
應(yīng)用領(lǐng)域
智能大數(shù)據(jù)：
目前，大數(shù)據(jù)的發(fā)展仍面臨諸多問題。眾所周知，如何保護(hù)用戶的隱私信息是限制大數(shù)據(jù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。大量的實(shí)際案例表明，即使是無害的數(shù)據(jù)，一旦被廣泛收集，也有暴露個(gè)人隱私的風(fēng)險(xiǎn)。此外，大數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)冗^程中也可能遇到潛在的安全隱患。要實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)，僅僅通過技術(shù)手段限制服務(wù)提供商收集用戶信息是極其困難的。
為了探索信息共享的潛在價(jià)值，我們應(yīng)該更好地解決管理數(shù)據(jù)安全的問題。集中式IT系統(tǒng)在效率方面具有優(yōu)勢。然而，頻繁的數(shù)據(jù)泄露、透明度缺失和數(shù)據(jù)不完整性迫切需要分布式共識(shí)機(jī)制來彌補(bǔ)這些缺陷。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N提供可追溯性和不可篡改記錄的分布式賬本?；趨^(qū)塊鏈的技術(shù)可以為固有和安全的健康IT生態(tài)系統(tǒng)提供改進(jìn)的解決方案。HPB芯鏈通過智能合同收集、使用和授權(quán)數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的純度。通過HPB芯鏈構(gòu)建良好的生態(tài)系統(tǒng)，利用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)構(gòu)建智能大數(shù)據(jù)，未來將大大提高數(shù)據(jù)的安全性、隱私性和可用性。同時(shí)，通過收集HPB芯鏈代幣，可以解決公共鏈上數(shù)據(jù)的授權(quán)傳輸和查詢交易費(fèi)用。
在中國銀聯(lián)的旗下，專門從事大數(shù)據(jù)創(chuàng)新業(yè)務(wù)的銀聯(lián)智慧在聽取了HPB核心鏈的設(shè)計(jì)理念后，加入了HPB核心鏈的合作研發(fā)團(tuán)隊(duì)，共同探索金融大數(shù)據(jù)和高性能區(qū)塊鏈平臺(tái)的技術(shù)實(shí)踐。目前，對(duì)大數(shù)據(jù)的授權(quán)、認(rèn)證、可追溯性等方面進(jìn)行了深入的交流和探索，圍繞這一情況進(jìn)行了全面的需求研究和論證，預(yù)計(jì)2018年Q3實(shí)施具體項(xiàng)目。目前，銀聯(lián)大數(shù)據(jù)處理了我國80%的銀行交易數(shù)據(jù)，年交易額達(dá)到80萬億元。HPB芯鏈將與銀聯(lián)合作，為銀行、保險(xiǎn)、零售、金融科技等領(lǐng)域提供解決方案。
區(qū)塊鏈游戲：
目前，除了免費(fèi)游戲「F2P（Free-to-Play）Games」此外，在線游戲的商業(yè)模式主要分為兩種：客戶支付游戲體驗(yàn)時(shí)間、客戶支付虛擬游戲產(chǎn)品等增值服務(wù)。
虛擬游戲產(chǎn)品由集中的服務(wù)提供商提供。為了商業(yè)目的，集中的服務(wù)提供商通常會(huì)限制游戲中產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移，客戶只能在其獨(dú)家平臺(tái)上使用，而不能流通。對(duì)于有需要的用戶來說，有可能在游戲環(huán)境之外進(jìn)行虛擬游戲產(chǎn)品交易。由于信息不對(duì)稱等因素，交易過程繁瑣，客戶可能會(huì)遇到欺詐。對(duì)于集中服務(wù)提供商來說，開發(fā)和管理虛擬游戲產(chǎn)品的平臺(tái)更容易花費(fèi)時(shí)間和金錢，而且更容易直接禁止客戶之間的交易。在此過程中，用戶的虛擬游戲產(chǎn)品可能會(huì)丟失、沒收或更改，但用戶無權(quán)追索虛擬資產(chǎn)。此外，在線游戲還可能有一個(gè)封閉的經(jīng)濟(jì)體系，包括生產(chǎn)、分銷、交換、消費(fèi)等環(huán)節(jié)。與現(xiàn)實(shí)世界一樣，通貨膨脹和通貨緊縮也無法避免。
如果將虛擬游戲產(chǎn)品存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，以HPB芯鏈為代表的加密數(shù)字貨幣將取代游戲發(fā)行商提供的虛擬游戲貨幣，則完全不需要游戲發(fā)行商和谷歌 Play、App 像Store這樣的集中機(jī)構(gòu)，虛擬游戲產(chǎn)品可以方便地在用戶之間流通。同時(shí)，分散的虛擬游戲貨幣輸出模式和共享賬本的交易過程將在一定程度上消除游戲中的不透明度和通貨膨脹。此外，虛擬游戲資產(chǎn)也可以走上證券化的道路。
HPB芯鏈通過軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)模式，平穩(wěn)支持百萬級(jí)并發(fā)，可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)游戲領(lǐng)域。
防偽溯源：
近年來，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、消費(fèi)者年齡結(jié)構(gòu)的演變和全球消費(fèi)差距的扁平化，消費(fèi)者對(duì)生活質(zhì)量和食品安全的要求不斷提高，傳統(tǒng)消費(fèi)模式向高質(zhì)量、多樣化、信息化的新消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變。為了滿足消費(fèi)者的需求，市場上出現(xiàn)了各種新產(chǎn)品，也出現(xiàn)了假冒偽劣產(chǎn)品的問題。根據(jù)法國制造商聯(lián)合會(huì)發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查，假冒偽造產(chǎn)品已占世界貿(mào)易總額的5%左右，超過100億美元，造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億美元。IP出版于食品、副食品、藥業(yè)、保健品、奢侈品中、收藏等欺詐行為不僅損害了生產(chǎn)者和消費(fèi)者的切身利益，而且可能威脅到消費(fèi)者的生命、健康和安全，對(duì)市場和品牌的負(fù)面影響也難以估量。
消費(fèi)者與商品之間的信息不對(duì)稱使得消費(fèi)者難以追溯商品。雖然有條形碼、二維碼等防偽可追溯性技術(shù)，但一方面，單向可追溯性會(huì)在復(fù)雜的溝通過程中慢慢扭曲；另一方面，在牟取暴利的誘惑下，欺詐技術(shù)不斷升級(jí)，隨時(shí)可能克服防偽可追溯性的防線。
HPB芯鏈提供的區(qū)塊鏈技術(shù)可以形成從制造商到消費(fèi)者的信息閉環(huán)。區(qū)塊鏈技術(shù)分布式會(huì)計(jì)，以及賬簿可追溯性和不可篡改性的特點(diǎn)，自然適合防偽可追溯性——分散的認(rèn)證過程可以防止信息在一個(gè)階段的偽造和篡改?？蛻糁恍柙谏唐飞险业綐?biāo)識(shí)碼，就可以通過掃碼跟蹤商品的生產(chǎn)、物流等信息。HPB芯鏈在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了各種意向合作。
技術(shù)概況
BOE：
傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)、交易廣播、交易驗(yàn)證、區(qū)塊廣播、區(qū)塊生成等功能都是基于軟件實(shí)現(xiàn)的。各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)連接是串行處理，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、延遲時(shí)間長、串行處理性能低，客戶體驗(yàn)差。
針對(duì)上述問題，HPB突破性地制定了BOE技術(shù)，即Blockchain Offload Engine，區(qū)塊鏈卸載引擎是一種異構(gòu)處理系統(tǒng)，包括BOE硬件、BOE固件和匹配的系統(tǒng)軟件。通過結(jié)合CPU串行能力和FPGA/ASIC芯片并行計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)了高性能、高并發(fā)計(jì)算。
BOE設(shè)備通過千兆/萬兆以太網(wǎng)接口連接P2P網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備，MAC模塊處理以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)文，并與TOE模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。BOE模塊完成了TCP報(bào)文和UDP報(bào)文的分析，處理過程不需要CPU參與，以節(jié)省CPU資源占用。BOE模塊負(fù)責(zé)通過TOE模塊等節(jié)點(diǎn)建立加密通信通道，對(duì)收到的交易、塊等信息進(jìn)行完整性檢查、簽名驗(yàn)證和余額驗(yàn)證，對(duì)待發(fā)送的塊信息進(jìn)行分塊處理，并對(duì)塊進(jìn)行封裝，確保接收數(shù)據(jù)的完整性，并根據(jù)每個(gè)TCP連接的接收流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而根據(jù)系統(tǒng)的奉獻(xiàn)給予相應(yīng)的鼓勵(lì)，然后吸引更多的用戶參與維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。
共識(shí)算法：
HPB共識(shí)算法采用高效的雙層選舉機(jī)制，即表層選舉和內(nèi)層選舉，以滿足BOE技術(shù)的需求，盡可能提高安全性。
表面選舉：選擇節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)值評(píng)價(jià)指標(biāo)，從眾多備選節(jié)點(diǎn)中選出高貢獻(xiàn)值節(jié)點(diǎn)成員：基于節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)值評(píng)價(jià)指標(biāo) Hash 序列匿名投票機(jī)制，計(jì)算高貢獻(xiàn)值節(jié)點(diǎn)生成塊的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高貢獻(xiàn)值節(jié)點(diǎn)有權(quán)優(yōu)先生成塊。
在整個(gè)共識(shí)算法設(shè)計(jì)中，HPB共識(shí)算法的輕量級(jí)新聞交換機(jī)制在共識(shí)效率上遠(yuǎn)高于其他共識(shí)算法， 同時(shí)，在安全性、隱私性等方面也有了很大的提高。
應(yīng)用服務(wù)：
區(qū)塊鏈技術(shù)程序接口 (APIs)
在區(qū)塊鏈基礎(chǔ)層，設(shè)計(jì)提供了一系列的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)瀏覽和交互接口，選擇JSON-RPC和RESTful API支持各種應(yīng)用程序和編程語言。支持區(qū)塊鏈交互操作，如多維區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)查詢和交易提交。在不同的需求場景中，交互訪問界面可以進(jìn)一步與權(quán)限管理系統(tǒng)集成。
應(yīng)用開發(fā)包 (Application SDKs)
應(yīng)用程序開發(fā)包（Application Software Development Kit）它是一個(gè)基于不同編程語言操作區(qū)塊鏈的綜合功能服務(wù)包，提供加密、數(shù)據(jù)簽名、交易生成等綜合服務(wù)功能接口，可以擴(kuò)展特定領(lǐng)域模型功能的集成，無縫支持各種語言業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成和功能擴(kuò)展。將支持Java、JavaScript、.NET、Ruby、Python等多語種SDK。
智能合約：
通用虛擬機(jī)機(jī)制：
HPB 選擇插件設(shè)計(jì)，提供各種虛擬機(jī)，并根據(jù)市場需求隨時(shí)調(diào)整支持的虛擬機(jī)目錄。底層虛擬機(jī)與上層高級(jí)編程語言分析轉(zhuǎn)換相結(jié)合，靈活支持虛擬機(jī)的基本應(yīng)用。通過定制 API 操作實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的外接口，與賬簿數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)靈活交互。該機(jī)制完成了智能合同運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)原始代碼執(zhí)行的高性能。還實(shí)現(xiàn)了支持不同區(qū)塊鏈的通用虛擬機(jī)制。
智能合約生命周期管理：
對(duì)于每一個(gè)智能合同，作為一個(gè)頸鏈上的資產(chǎn)，對(duì)智能合同的提交、部署、使用和注銷進(jìn)行全面可控的流程優(yōu)化，整合權(quán)限管理模式，對(duì)智能合同運(yùn)行的各種機(jī)制進(jìn)行綜合安全管理。
系統(tǒng)管理
系統(tǒng)更新：
HPB技術(shù)采用軟硬件結(jié)合方案，系統(tǒng)架構(gòu)可分為硬件層、硬件抽象層、中間層、實(shí)現(xiàn)層四個(gè)層次，各層軟硬件版本需要相互匹配。針對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜性，HPB提供系統(tǒng)更新服務(wù)。通過簡單的指令操作，可以實(shí)現(xiàn)各層版本的兼容性檢查、自動(dòng)下載、自動(dòng)升級(jí)、自動(dòng)部署等功能。
系統(tǒng)監(jiān)控：區(qū)塊鏈系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)的可視化應(yīng)用和日志系統(tǒng)的綜合監(jiān)控，各種異常實(shí)時(shí)報(bào)警和通知，支持特定情況下的遠(yuǎn)程故障恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)重啟等服務(wù)。支持根據(jù)不同業(yè)務(wù)范圍的實(shí)際需要進(jìn)行綜合監(jiān)控和擴(kuò)展和系統(tǒng)更新。
二.評(píng)述
HPB芯鏈?zhǔn)且环N采用全新軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)的公鏈，結(jié)合硬件加速引擎（BOE）以及高性能軟件，完成了區(qū)塊鏈分布式應(yīng)用的性能擴(kuò)展。
BOE硬件加速引擎是一種異構(gòu)處理系統(tǒng)，包括BOE硬件、BOE固件和匹配的系統(tǒng)軟件，完成了高性能和高并發(fā)計(jì)算加速。BOE硬件能有效增強(qiáng)DAPP的功能，如生成硬件隨機(jī)數(shù)。HPB核心鏈提供了一套完整的區(qū)塊鏈解決方案，吸引了銀聯(lián)智慧、安全互助娛樂等知名企業(yè)利用HPB核心鏈平臺(tái)，創(chuàng)造分散的全球公共鏈生態(tài)。
相關(guān)鏈接：
http://www.hpb.io/
http://www.qukuaiwang.com.cn/szhb/2212.html###
https://bitmaxhelp.zendesk.com/hc/zh-cn/articles/360031565654-High-Performance-Blockchain-HPB-
