【童剛 10:59 發(fā)文】
一. 引言
2018年毫無疑問是全球公鏈競爭最慘烈的一年。在全球多達逾百個的公鏈中，有超過一半的公鏈在2018年發(fā)布其主網(wǎng)，尤其是在2018年的6月，上線了一批明星項目。
為什么2018年會上線如此多的公鏈？最主要的原因是現(xiàn)有區(qū)塊鏈公鏈的交易速度過慢，導致區(qū)塊鏈行業(yè)的商業(yè)化落地一直推進緩慢。
在傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈項目里面，交易廣播，交易驗證，區(qū)塊廣播，區(qū)塊生產(chǎn)等等環(huán)節(jié)，都是基于軟件層面來實現(xiàn)。每個節(jié)點直接采用“弱串行”的方式，來傳輸和處理數(shù)據(jù)。這導致了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復雜，延遲高，性能低，用戶體驗很差。
為此，HPB(High Performance Blockchain)芯鏈創(chuàng)新性的提出了一種區(qū)塊鏈硬件+軟件的體系架構(gòu)，來解決主流區(qū)塊鏈平臺遇到的性能問題。具體包含芯片加速引擎和區(qū)塊鏈底層平臺，旨在實現(xiàn)分布式應(yīng)用的性能擴展。
二. 芯鏈簡介
HPB芯鏈采用全新的區(qū)塊鏈軟硬件體系架構(gòu)，該體系架構(gòu)包含兩部分，硬件體系架構(gòu)及與之配合的軟件體系架構(gòu)，是一個融合HPC(High Performance Computing)及云計算概念的高性能區(qū)塊鏈架構(gòu)。
HPB芯鏈是全球首個通過軟硬件深度結(jié)合的方式解決鏈上擁堵的公鏈項目。對于HPB芯鏈而言，BOE硬件加速引擎不僅是全球第一款用于區(qū)塊鏈的硬件加速引擎，更重要的是在核心硬件的賦能下，讓HPB芯鏈有了顛覆現(xiàn)有區(qū)塊鏈節(jié)點生態(tài)的創(chuàng)新可能。
三. BOE剖析
BOE硬件加速引擎可謂是HPB芯鏈項目最大亮點。也可以說BOE就是芯鏈項目的核心。
BOE是Blockchain Offload Engine的縮寫。
Blockchain = 區(qū)塊鏈
Offload = 卸載
Engine = 引擎
“區(qū)塊鏈卸載引擎”，中文翻譯有些拗口。這款硬件引擎針對傳統(tǒng)區(qū)塊鏈系統(tǒng)低TPS的痛點，采用“軟硬結(jié)合”的方式，達到讓數(shù)據(jù)并行的目的，保證全網(wǎng)性能的高并發(fā)計算。
根據(jù)白皮書的介紹：
BOE硬件設(shè)備，通過千兆/萬兆以太網(wǎng)接口，連接點對點網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點設(shè)備。MAC模塊用來處理以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)報文，并與TOE模塊進行數(shù)據(jù)交互。BOE模塊實現(xiàn)對TCP報文和UDP報文的解析，處理過程無需CPU參與，這將會極大的提高節(jié)點的性能。
上圖是我在網(wǎng)上找到的一張BOE板卡的實物圖片，根據(jù)本人十余年嵌入式硬件研發(fā)的經(jīng)驗，以我的專業(yè)知識做了如上的標注。
根據(jù)這塊硬件板卡的長寬比例，以及所帶的金手指插槽，可判斷出這是一塊PCIe的硬件板卡，可以插在節(jié)點的服務(wù)器內(nèi)。如圖片所示，板上共分為三個區(qū)域：最左側(cè)沒有大型芯片，根據(jù)電容和電感的尺寸，可推測出這是板上的供電部分；板子中部有1片銀色的主芯片，應(yīng)為FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）芯片，在FPGA芯片周圍均勻分布了12片黑色的DDR芯片。板子右側(cè)是2片黑色的網(wǎng)口物理層芯片，共引出了4個千兆網(wǎng)口，1個光千兆網(wǎng)口和3個電千兆網(wǎng)口。
根據(jù)白皮書描述，此FPGA芯片自帶ARM核，以筆者對全球主流FPGA廠家的了解，推測此FPGA芯片應(yīng)是美國Xilinx公司的ZYNC系列，可以滿足芯鏈系統(tǒng)的基本需求。
在2018年7月1日HPB發(fā)布會上，芯鏈技術(shù)VP婁山林以視頻演示了BOE（Block chain Offload Engine）驗簽和一般的CPU驗簽的區(qū)別。
說明一下，現(xiàn)階段驗簽（驗證簽名）是處理過程中最慢的一個環(huán)節(jié)。根據(jù)芯鏈展示的視頻顯示，以20萬個驗簽數(shù)量為例，BOE驗簽只用了8秒完成，CPU占用率為5%。而傳統(tǒng)的CPU驗簽需要40秒，CPU占用率高達76%。以此來看，有了芯鏈研發(fā)的BOE板，芯鏈TPS性能預(yù)計能提升5倍左右。
四. 芯鏈節(jié)點計劃介紹
介紹完了芯鏈的基本情況，再來介紹一下芯鏈的節(jié)點計劃。
眾所周知，要維系一個區(qū)塊鏈項目的正常運行，節(jié)點或者說是礦工是必不可少的。
自2018年7月1日起，HPB芯鏈已正式啟動節(jié)點計劃，接下來是為期一個月的節(jié)點申請期，為8月份即將到來的主鏈上線和節(jié)點競選全速備戰(zhàn)。
1 節(jié)點分類
根據(jù)HPB芯鏈公布的節(jié)點計劃，HPB的BOE節(jié)點包含候選節(jié)點和高性能節(jié)點兩部分，在主網(wǎng)上線階段，共設(shè)置150個節(jié)點，其中高性能節(jié)點數(shù)為31個，后續(xù)節(jié)點將擴展為300個，其中高性能節(jié)點數(shù)為61個。高性能節(jié)點每10分鐘輪換一次，算法自動運行，在保證公平性、提升網(wǎng)絡(luò)安全性的同時，也保證了系統(tǒng)高TPS的穩(wěn)定性。目前HPB芯鏈的TPS已經(jīng)達到每秒10000筆，處于行業(yè)領(lǐng)先水平，并且隨著未來HPB公鏈上DApp運行數(shù)量的增多，有可能進一步提升至百萬級TPS。
2 節(jié)點競選辦法
所有申請節(jié)點的機構(gòu)或個人采取實名制，接受社區(qū)監(jiān)督。所有的BOE節(jié)點，按照競選制和邀請制分配其相應(yīng)的比例。
在所有BOE節(jié)點中，70%的節(jié)點經(jīng)過申請和投票產(chǎn)生，任何持有HPB Token的個人和機構(gòu)都可進行投票，每一個Token可以投一票。24%的節(jié)點采取邀請制，企業(yè)用戶、學術(shù)研究機構(gòu)、開發(fā)者和公益組織為主要受邀機構(gòu)。6%的節(jié)點由基金會維護。這種競選制和邀請制結(jié)合下的創(chuàng)新制度，能夠在保證持幣者利益的前提下，讓更多重要的戰(zhàn)略合作伙伴也可以參與其中共建生態(tài)，避免了資本方成為節(jié)點維護的寡頭，有效緩解了目前圈內(nèi)節(jié)點過度中心化的困擾。
不難發(fā)現(xiàn)，與EOS競選節(jié)點深度綁定資本不同，HPB芯鏈獨創(chuàng)的共識機制能夠篩選出最具代表性的節(jié)點，在保證持幣者利益的前提下，也讓更多對生態(tài)有貢獻的重要角色一同參與到HPB的生態(tài)建設(shè)中，除此之外，HPB硬件使得單個節(jié)點運營的年度成本只有EOS的十分之一，節(jié)點進入的門檻更低，從而避免節(jié)點過度中心化，資本霸權(quán)隨之消除。社區(qū)生態(tài)的發(fā)展壯大是大多數(shù)人群策群力的結(jié)果，一個嘗試打破“偽去中心化”、具備內(nèi)在自驅(qū)力的全新生態(tài)正在迅速崛起。
3 節(jié)點獎勵
為了更好地維護HPB優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)，HPB芯鏈將每年增發(fā)一定比例的Token對節(jié)點進行激勵。在150個BOE節(jié)點階段，預(yù)計年Token增發(fā)約為初始發(fā)行的3%；到了300個BOE節(jié)點階段，預(yù)計年Token增發(fā)約為6%；單個節(jié)點激勵不隨總節(jié)點數(shù)目的擴張而改變。
HPB特采取雙維度節(jié)點激勵機制：
① 其中2/3的新增Token分配給高性能節(jié)點與候選節(jié)點，負責出塊的高性能節(jié)點收益是候選節(jié)點收益的兩倍，此種分配對于節(jié)點維護者不斷進行設(shè)備進化，持續(xù)提升全網(wǎng)TPS有強激勵作用。
② 另外1/3新增Token，按照BOE節(jié)點在競選階段所獲得的票數(shù)比例進行分配，彌補了第一種分配模式過分單一的兩分法問題缺陷，并降低了節(jié)點維護者的作惡風險，保障了較大投資者的利益。
4 成本和收益分析
HPB發(fā)行總量1億，第一階段每年增發(fā)3%即300萬HPB來作為節(jié)點獎勵，按照目前市價12.4元，約合人民幣3700萬。
這300萬HPB獎勵如前文所述，分成2部分：挖礦收益為200萬HPB，持倉收益為100萬HPB。
①挖礦收益：200萬HPB按照貢獻分配給高性能節(jié)點與候選節(jié)點
此部分獎勵是挖礦的獎勵，150個節(jié)點中有31個高性能節(jié)點，119個候選節(jié)點，出塊的高性能節(jié)點收益是候選節(jié)點收益的兩倍，通過以上數(shù)據(jù)進行估算，一直作為候選節(jié)點有多少收益呢？
200萬 ÷（31×2 + 119）= 1.1萬
通過計算可以知道候選節(jié)點的挖礦收益為1.1萬token/年，按照目前市價估算一年的收益為13.6萬。
而所需要付出的成本是多少呢？
普通的服務(wù)器大約3萬RMB（二手的會更便宜），100M帶寬的機房托管費大約1萬RMB，里面已包括運維費用、網(wǎng)絡(luò)帶寬和電費。所以付出4萬RMB的成本，收益為13.6萬RMB，在熊市中這個收益率相當不錯了！
②持倉收益：100萬HPB根據(jù)BOE節(jié)點在競選階段所獲得的票數(shù)比例進行分配
此的獎勵是根據(jù)投票時持倉多少（只需在投票期間鎖倉）進行獎勵，假設(shè)此節(jié)點在競選時持倉的HPB數(shù)量占150個節(jié)點總量的5%，那么就可以得到5萬token/年。
根據(jù)計算，如果在熊市中，節(jié)點挖礦的收益已經(jīng)可以覆蓋成本，相信在將來到來的牛市中，HPB節(jié)點必然具備一飛沖天的潛力。
同時，與EOS節(jié)點排名的秒級輪換不同，芯鏈節(jié)點是每三個月才重新競選一次。新節(jié)點會接管老節(jié)點的BOE板卡，所以BOE板卡在實際的提速功能外，還相當于HPB的節(jié)點標識，有助于激發(fā)了節(jié)點對于芯鏈公鏈的歸屬感。同時，由于每隔三個月會進行一次競選，也可以提升芯鏈的受關(guān)注度，而不會像現(xiàn)在EOS的持續(xù)選舉，導致選民慢慢的淡漠。
結(jié)語
期待隨著BOE加速引擎的正式發(fā)布，相信HPB芯鏈可以引爆區(qū)塊鏈世界里一場顛覆性的技術(shù)革命。
