從EOS系統架構看BM的野心

區塊鏈技術源於2008年推出的比特幣，自那時以來，企業家和開發人員一直在努力地推廣該技術，以便在單個區塊鏈平臺上支持更廣泛的應用。自2009年Daniel Larimer接觸比特幣後，他一直為其去中心化的理念和設計所著迷。為了解決比特幣低吞吐量的問題，他親自設計開發了Bitshares(去中心化交易所)和Steem（去中心化社交媒體平臺），併成功實現了與中央服務器方案相似的用戶體驗。經過兩個區塊鏈項目的創造，他發現現有區塊鏈平臺使用費用高昂，性能有限，阻礙了區塊鏈應用的廣泛傳播，為了讓分佈式應用程序可以在一個平臺上靈活輕鬆地開發和管理，他率領團隊開啟了他的第三次區塊鏈創業項目“EOS”。

EOS作為一個區塊鏈應用開發平臺，在筆者看來其為整個區塊鏈技術生態提供了完備的發展體系和架構。雖然EOS本身的區塊鏈技術是經過普遍證實、並通過長期實踐考驗的概念來設計，其代表著區塊鏈技術根本性的進步，但是EOS為整個區塊鏈技術生態提供的基石作用才更具里程碑意義。為闡述EOS的整體設計架構，筆者在此提出了EOS技術體系的七層架構模型，從資源層、協議層、共識層、合約層、工具層、去中心化應用層到生態層完整詳細地解釋EOS的整個生態佈局。

在資源層主要由EOS的普通節點和超級節點的物理資源組成，普通節點通過P2P網絡和超級節點連接，超級節點提供生產區塊所需的網絡資源、計算資源、存儲資源以及運營和維護超級節點的運維資源。在這些資源上面實際存儲和運行著區塊鏈的基礎數據區塊，這些區塊通過哈希函數、非對稱加密、時間戳和Merkle樹等技術手段來保證一種不可篡改的鏈式區塊存儲結構。在共識層通過BFT-DPoS機制共識出生產區塊的順序，如果區塊生產者之間發生分歧則通過憲法來進行約束和調解，從而保證整個區塊生產過程的一致性。基於生產的區塊，合約層通過部署腳本和虛擬機來對區塊數據進行自動化的邏輯運算從而達到確定性的輸出結果。利用合約層的基本操作語言EOS模塊化開發出賬戶系統、Token系統、交易系統、數據庫系統、計算邏輯系統和日誌系統等，這些系統工具為DAPP開發者提供了良好的服務接口，從而使開發人員不用關注區塊鏈的底層技術。在去中心化應用層主要由錢包、區塊鏈瀏覽器、去中心化交易所等基本的區塊鏈工具應用組成，平臺集成商在生態層集成多種DAPP打造適合多種場景的區塊鏈解決方案，從而系統性地解決物流、金融、能源、社交、遊戲等場景的信任傳遞和價值傳輸。

在資源層主要由超級節點的各種物理資源組成，根據Block Producer的競選標準，在計算資源方面，每個區塊生產者至少需要配備雙核Xeon處理器，128Gb的RAM（可升級到2Tb），512Gb的SSD；在存儲資源方面，至少需要配備雙核Xeon處理器，32Gb的RAM（可升級到1Tb），Raided 500Gb 10k RPM（緩存驅動），10Tb 7.2 RPM；在網絡資源方面，每個節點至少需要配備1Gbps的光纖接入。在運維資源方面，節點需要配備負載均衡、電源備份、設備冗餘備份、抗DDoS設備、各種網絡安全防護設備以及節點運維人員。

在協議層每個超級節點通過特定的哈希算法和Merkle樹數據結構，將一段時間內接收到的交易數據和代碼封裝到一個帶有時間戳的數據區塊中，並鏈接到當前的主區塊鏈上，形成最新的區塊。該協議過程涉及區塊、鏈式結構、哈希算法、Merkle樹和時間戳等技術要素。數據區塊一般包含區塊頭和區塊體兩部分，區塊頭主要有當前區塊的版本號和序號、上一區塊哈希值、Merkle根、時間戳等，區塊體主要記錄當前時間段內節點打包的交易。鏈式結構是由各個區塊包含上一區塊的哈希摘要依次連接，形成從創世區塊到當前區塊的一條最長主鏈，從而記錄區塊鏈數據的完整歷史。哈希函數是一種摘要生成函數，任意長度的字符串作為哈希函數的輸入都可得到一個獨一無二的等長的字符串輸出，通過哈希的輸出幾乎不能反推輸入值，並且輸入僅相差一個字節也會產生顯著不同的輸出值。Merkle樹是一種數據結構，其作用是快速歸納和校驗數據的存在性和完整性。非對稱加密是在加密和解密過程中使用兩個不同的密鑰，分別稱為公鑰和私鑰，用其中一個密鑰加密信息後，只有另一個對應的密鑰才能解開，並且公鑰可以向其他人公開、私鑰則保密，其他人無法通過該公鑰推算出相應的私鑰。

在共識層EOS主要採用BFT-DPoS共識算法來調度各超級節點的資源和區塊生成順序，採用憲法來協調社區內部的分歧，從而形成社區的高度自治管理。其具體過程為：EOS的持有者通過投票系統對各個超級節點競選者進行投票，選出21個節點為超級節點。然後這21個超級節點以自身的網絡資源狀況商議出一個出塊權擁有順序，在每個超級節點擁有出塊權時，超級節點A產生第一個新區塊後，A將該區塊進行簽名並廣播給其他超級節點，其他超級節點對該區塊進行驗證後對其進行簽名並返回給A節點，當A節點收到來自14個不同節點簽名的區塊後，該區塊就成為不可逆區塊串聯到之前的區塊鏈中。EOS社區的憲法主要是為了調節社區成員的分歧而設立的基本原則，由於目前許多區塊鏈項目在發展過程中會出現內部分歧從而導致區塊鏈系統不能有效的進化，因此必須在項目之初就設立項目的進化原則，從而使得EOS成為一條可以持續不停進化的鏈，以滿足市場和技術發展的需要。當EOS發展需要分叉和升級合約時，就可以根據憲法的規則來修改和升級EOS代碼。

在合約層EOS通過開放RPC（Remote Procedure Call 遠程過程調用）接口來使虛擬機與EOS進行集成，並且腳本語言和虛擬機的實現將獨立於EOS操作系統技術，任何開發語言或虛擬機只要有適當的、性能足夠的沙箱都可以通過RPC與EOS集成在一起。並且EOS目前已經可以支持Wren、WASM、EVM三種虛擬機，因此以太坊上的應用可以通過簡單的修改就能直接移植到EOS系統中。由於虛擬機與EOS的分離，使得開發人員可以選擇自己熟練的編程語言進行智能合約的開發，這使得EOS上的應用開發更加靈活，從而大大降低了區塊鏈技術的使用門檻。

在工具層EOS已經封裝和模塊化了諸多調用模型，目前github上已經開源了11種工具的API（Application Programming Interface 應用程序編程接口）。開發人員可以直接調用這些API實現賬戶管理、數據庫操作、邏輯計算、交易構建、進程控制、Token生成等操作，這樣的工具組件又極大的降低了開發人員的技術門檻，使得在EOS上開發自己的去中心化應用成為一項簡單而愉快的工程。

EOS通過對合約層的優化和工具層的模塊化，使得EOS成為真正意義上的區塊鏈技術基礎設施。在EOS系統中，我們不僅可以開發自己的公鏈，還可以錨定某條公鏈開發相應的去中心化應用。目前市面主流的DAPP類型都可以在EOS系統中復現出來，截止筆者完稿時，在EOSindex（EOS應用檢索平臺）上已經有114個DAPP開發出來了。

由於在EOS上可以開發自己的公鏈，因此開發者可以圍繞一條公鏈開發相應的去中心化應用，如錢包、區塊瀏覽器、區塊搜索引擎、去中心化交易平臺等，形成某種特性場景下的區塊鏈生態系統，從而形成物流、金融、醫療、能源、社交、遊戲等一體化的區塊鏈解決方案。

最後，筆者相信通過EOS的不斷髮展和完善，在EOS的整個系統框架上將應運而生一個去中心化的數字王國，在這個王國中我們可以找到一個自由的市場來保護生命、自由和財產。所以，把握好當下，擁抱區塊鏈，因為未來已來。