大道至简：微众银行区块链全栈技术系统纵览

5月26日，
微众银行区块链携全栈技术系统亮相贵阳数博会，并斩获领先科技功效奖。从2015年**结构区块链，微众银行区块链已推出多项开源
区块链技术，其首席架构师张开翔将从区块链生长娓娓道来，详细论述对微众银行区块链技术系统研究事情和人才培育的思索。“区块链实在也可以很简朴”，下面一起学习下吧！

几年前，区块链技术堪称原始，开发者近乎在“赤手空拳”构建区块链应用：部署底层平台、写合约，时代还要面临诸多的技术细节、技术难题，踏入种种前人没有踩过的坑，调试和运营也都可谓艰难。这种种体验犹如走在羊肠小道上，泥泞且未知。

为产业趟平技术门槛，提升应用体验，降低运营成本，拓展领域界限，闪开发者们便捷且放心地运用技术去缔造价值，加速区块链的产业应用，一直是我们的目的。万物之始，大道至简，为了杀青目的，我们坚信得首先有个“大道”，照样能敞开来走的那种。

微众银行区块链团队于2015年投入区块链的技术攻关，并在2017年把功效周全向产业开源。至今，已经正式宣布了跨越10个主要区块链开源项目，介入多项国际海内的尺度编写，提交了大量的专利申请。

近年来，得益于我国对科技创新研究的鼎力支持，包罗新基建、数据要素、隐私珍爱和碳中和等国策或国家倡议，数字化技术的提升和产业创新加速推动。

同时，来自开源社区的支持激励、优化建议、共创共建，技术研究的偏向亦愈发清晰、迭代迅速。诸多技术项目都是从社区收到了诉求、碰撞出灵感后提议，且由社区配合开发代码、维护周边工具、编撰技术和用户文档，配合铸就了微众银行区块链厚实的社区技术生态。

经由多年的通力互助后，我们以为，领域技术已经趋于成熟，开发者的“高速公路”已经铺就。

领域生长趋势

近年来，随着区块链应用加速落地，我们看到一些显著的趋势：

区块链应用的规模和地域局限不停在扩大，***区块链网络融会各省市，技术架构多元化，营业形态更为庞大，治理模子加倍多变……单层单链的区块链网络已经难以为继。

许多运行在生产环境中的区块链应用承载着海量的请求，而且由于区块链数据只增不减，日积月累，存储容量日渐迫近硬件上限，需要对数据举行拆分、迁徙和备份。同时，开发者对海量数据的治理、分析、灾备方案也有着强烈的需求。

在与实体产业连系时，区块链和既有的IT系统有着差其余系统架构，且差异产业有着差其余营业逻辑、数据维度和平安合规要求。如何清晰地识别链上链下界限，让区块链和原有IT系统各司其职，又无缝连系，解决营业痛点，是每个开发者都在思索的问题。

随着区块链应用走近民众的生涯，人、机构和物联网的标识如何界说？小我私人数据如何治理？人们在和区块链交互时如何获得优越的体验，同时又实现隐私珍爱？…… 等等这些问题的背后，折射的都是数据成为生产要素时代的痛点。

总之，网络规模越来越大，数据越来越海量，场景越来越厚实，用户对于友善的区块链应用体验的呼声必将越来越大。这些趋势印证着区块链在数字化历程中的应用深度和广过活益增添，同时，也对技术提出了更高的要求。

把技术基本面先做扎实

让我们先回到原点。从一**，我们就坚定地选择了同盟链偏向。毫无疑问，区块链作为基础设施，首先要“可信可靠”，也就是要保证合规、平安和系统的稳固。

合规，意味着在技术上首先要去除虚拟代币，接纳允许加入模式，支持KYC（Know Your Customer：领会你的客户），并提供羁系接口和审计机制，以相符响应行业的羁系审计要求。

平安，是许多行业的命脉，其中包罗系统平安、合约平安、数据平安、隐私平安。我们以金融级平安为准绳，在网络、存储和运行环境举行了大量的平安加固，如在2016年实现了高品级的存储加密；在合约平安方面，实现开发期和在线运行时的静态/动态检测；在隐私盘算方面，提供场景化的、有针对性的数据隐私珍爱方案。

认真正要把技术用于生产环境，稳固性至关主要，如金融级的稳固是要求“5个9”，也就是99.999%的可用，相当于7*24小时运行，险些不能停机，且能在线维护升级，应对种种内外部的故障，知足苛刻的的RPO（恢复点）和RTO（恢复时间目的）要求。

合规、平安、稳固是“基本面”，是不容妥协且必须到达的要求。这也要求我们必须专一深耕关键焦点技术，包罗密码学、共识算法、智能合约、漫衍式网络等，用过硬的技术能力给出保障。从这几年普遍的应用情形来看，我们的开源项目在基本面上经受住了磨练。

同时，FISCO BCOS以及相关组件实现了周全国产化，全栈支持国产硬件、操作系统和国密算法。

在“基本面”稳固的基础上，高性能、易用性、扩展性、可连续性则是主要的“加分项”，也是开源软件是否广受迎接的关键所在。只有获得社区的认可和支持，技术才气真正落地，形成共建和快速进化的康健可连续生态。

既要跑得快，也要行得远

经由卓有成效的优化，FISCO BCOS底层的单链TPS已经到达万级，且可以无限平行扩展，足以知足大规模应用的需求。“区块链速率慢”这个说法已经成为已往式。

但性能并不即是“跑个分”这么简朴，系统不能只是跑得快，还要跑得稳，行得远，要保证这些，当务之急是要正视数据容量问题。

区块链上的数据以链式存在，只增不减，而金融等行业要求数据保留多年甚至永远保留，这一定给存储带来伟大压力。现在，有的社区开发者的应用在线上运行了几年，发生了数以亿计甚至百亿计的数据，最初设置的硬盘面临容量瓶颈。

数据膨胀问题不像功效和性能问题那么显性，但它就像“房间里的大象”，总是要面临的。我们必须从存储系统上彻底解决这个问题。

同时，数据量越大，意味着链上蕴含的价值越多，就越值得去挖矿。开发者们也希望有加倍便捷、直观、高效、平安的方式来处置这些名贵的数据，好比查询链上都有谁部署了哪些合约，每个合约有若干生意挪用，另有诸如多维度交织分析、厚实的报表统计、商业智能建模、羁系和反洗钱支持等。必须有对数据举行庞大的局限查询和盘算的方案。

2018年我们**分析这个问题时，以为区块链节点自己应聚焦于杀青共识、保证生意的实时性和事务一致性上。在链上增添庞大数据处置能力，纵然技术上可行，但并不是**方案，由于这样会将盘算和存储的开销和链上节点耦合绑定，难以扩展。

以是，能否链上链下连系来解决这些问题呢？

首先，我们大幅优化了链上状态的数据结构，链数据存储开销出现数目级的锐减。在投入一致存储硬件的条件下，系统可连续运行的时间更长。经测算，一样平常的账目和存证营业，在中高强度的营业流量下，设置4T的硬盘足以保留5~10年的数据。

其次，我们引入漫衍式存储系统，将链上数据完整地同步到链下，依托容量易于扩展的网络存储装备、关系数据库、数据客栈等技术，在链下确立区块链数据镜像。

这样一来，就可以使用成熟的数据维护工具举行数据的迁徙、冷备等操作。区块链网络扩容时，新节点可以快速同步数据，我们也可以从数据镜像里批量提取数据构建快照，快速恢复出新节点。

既然链下数据是完整的，那么我们可以思量剪裁节点里的历史数据，只保留需要频仍接见的新数据，当应用或链上盘算验证流程需要接见到历史数据时，定向到链下去查询，这个历程对数据接见方是完全透明的。数据冷热星散、无缝存取，这样一来，容量和接见的问题就完全无忧了。

对数据举行庞大的分析、多维度团结查询时，我们可以连系关系数据库、专业的大数据平台、搜索服务器、AI分析引擎等，对链下数据举行团结检索、建模、批处置。

值得一提的是，数据在链下处置，和是否“中心化”无关，由于所有链上的介入者都可以基于自己部署的节点，自力地导出和处置数据，并不依赖于其他人，整体上照样多中央的漫衍式协作形态。

通过架构解耦和融合多种技术，我们在链上链下确立起漫衍式存储系统，兼顾了链上生意的漫衍式实时性和事务性，也解决了数据容量和大数据处置的问题。

为了简化开发者的数据操作，社区宣布了一系列开源项目，包罗数据客栈、数据导出、数据迁徙、数据分析等组件，开发者可以凭证自己的需求和资源投入情形天真组合使用。

至此，解决数据容量问题就像把大象装到冰箱里一样的简朴：下载开源工具、对接区块链、运行起来，然后去喝杯咖啡，随后数据源源不停地入库，完整的数据视图出现在眼前，犹如百川归海、海阔任鱼跃。

尊重数据，周全隐私珍爱

和社区交流讨论营业如何引入区块链时，隐私问题是高频问题：小我私人的数据能不能上链?企业A和企业B的账目来往，是否对其他企业可见？若是可见，是否会泄露商业隐秘？

区块链的漫衍式账本模子强调对等互助，数据共享，且数据可全程追溯，这也意味着若是营业将所有数据放到链上，且链上数据被无差异接见，可能会带来隐私泄露的问题。若是由于“上链”就泄露注册用户数、营业量、利润率等关键信息，是许多商业场景不能接受的。

区块链的公然透明和隐私珍爱并不矛盾。现实天下里原本就是有一些信息是公共公然的，尚有一些则是要受到珍爱的。隐私数据在获得用户授权赞成的条件下，才会在受控的局限内被查看和使用。

差其余场景里数据的维度、交流历程、敏感性和羁系要求千差万别，我们以为不太可能有单一的战略解决所有的问题，我们需要确立的是立体化的，可天真组合定制的技术和治理系统。

整体思绪分为隔离、控制、隐私盘算这几部门。

隔离是指数据是否要上链？以什么形态上链？怎么上链？隔离的战略对照直观，上链的原本就是应该多方可见的公共数据，或者只将数据的HASH上链，明文存在链下。另外，FISCO BCOS单链多群组架构为开发者提供了账本级的隔离战略，仅加入到群组的介入者可接见特定局限的账本数据。

控制指接纳细腻的准入机制和角色权限模子，网络和数据接见均经由准入审核，操作历程可全程追溯，效果可审计羁系，保证可管可控。这就要求从网络、存储、生意处置流程、合约引擎、应用的设计均预置控制点，针对差其余场景和需求提供可定制的战略，以及高效易用的操作接口。

隐私盘算则是接纳多种密码学算法，一方面，辅助用户用证实取代明文，选择性披露自己的信息，阻止隐私信息被越权采集；另一方面，跨机构用团结盘算取代数据共享，实现数据可用不能见的效果。

WeDPR是我们面向隐私盘算的一整套数据隐私珍爱方案的总称，WeDPR的主旨，对数据和用户数据**的“Defence、Protect、Respect”。

WeDPR提供诸多底层算法、多语言的开发包、可视化的隐私盘算平台体验，实现了诸如联邦学习、平安多方盘算、同态加密、零知识证实、选择性披露等算法。功效上，可以知足隐私珍爱要求；性能上，对差异算法针对性地举行了大量的优化，运行时拥有毫秒级的响应能力，足以知足万万甚至亿级的数据量规模。

组合多种隐私珍爱战略，我们可以知足多变的营业流程，针对性地珍爱身份、资产、生意、行为数据、文件集等。为了便于明白，我们针对匿名投票、平安支付、隐秘竞拍、团结营销和团结风控等典的场景，都给出了开源的应用参考实现。

近年，数据成为生产要素，相关立法陆续出台，无论是面向小我私人的APP照样B端后台服务，只要是与数据相关的事务，都面临着更严酷、更周全的隐私珍爱规制，既往那种粗放的数据网络和使用流程已经不再适用。

我们必须尊重用户数据权益，合理合规地使用数据，通过创新的模式使数据流动起来，知足平安存储、可信传输、协同生产的需求，实现产权可界定、价值可存储可评估可流通，深挖数据价值，最终释放数据生产力。

拓展区块链的界限

若是把区块链营业比作用户在路上看到的景物，把区块链应用整体架构看作是一辆智能汽车，那么区块链的底层平台相当于 “底盘”。在高性能、稳固、平安的底盘之上，还需要人机交互、智能辅助、云网互联等诸多能力，这样这辆车才气与驾驶员顺畅地交互，率领搭客到更多的地方，拓展技术和应用的界限。

天真的账本形态：FISCO BCOS已经成为被普遍接纳的区块链底层平台，配套了控制台、SDK、浏览器等一系列基本工具，自己已经具备了壮大的可用性。

尤其在FISCO BCOS 2.0的群组特征宣布后，开发者可以像组建谈天群一样，只需一次部署，然后凭证营业协作关系，在差异机构间动态确立漫衍式账本。

对于同伴众多、互助关系多变的机构来说，群组特征拓展了账本的形态，**地解决了重复建链的痛点问题，提升了建设效率，降低了人力物力成本。

漫衍式身份系统：现在漫衍式身份系统在金融、政务、公共事务等领域广受关注。接纳漫衍式身份系统，可以确立跨机构、跨网络的身份互通，解决链上可信身份和可信凭证漫衍式互验的问题。把住了身份认证、身份标识的这一道大门，才气平平稳妥地在实体天下和数字化天下之间确立链接。

WeIdentity是相符W3C DID规范的漫衍式多中央的身份标识协议，完整地实现了漫衍式身份系统的协媾和周边支持组件。再连系WeEvent漫衍式新闻协作系统，给物联网装备赋予漫衍式身份和承载其发生的即时新闻，可支持物联网、边缘盘算和区块链的融合。

广域跨链互联：WeCross跨链方案致力于异构区块链之间互联互通。我们看到，随着营业生长，大区块链网络和应用的差异建设时期有可能引入差其余区块链底层技术，甚至从设计时就用多种区块链底层平台实现分层、分区域、分营业的链网系统，并不会绑定到某一个底层技术上。

那么，云云庞杂的技术生态中，因底层架构、数据结构、接口协议、平安机制等差异，会带来一系列的问题，好比应用不得不针对每种链去重复开发，差异链上的数据和事务难以无缝对接等。

WeCross面向差异链之间的网络寻址、密码算法、应用接口、事务模子、平安治理举行研究和抽象，提出了“书同文、车同轨”的愿景，本着“**的共识、可运行的代码”的思绪，开放适配多种底层链。

在差其余链实例之间实现合约互调、状态互认、事务保障等一系列的功效，对应用层提供统一的接口，使得应用杀青WORA（Write Once，Run Anywhere），区块链应用轻松互联互通，拓展了网络界限。

与现实天下互通：智能合约引擎自己是一个“SandBox”，以屏障掉种种不确定性的滋扰，保证链上事务的漫衍式一致性、事务性，好比，用差异节点上的智能合约去挪用本机系统时间，由于时钟有可能凭证时区、对时的纷歧致，那么会导致合约盘算差异，无法杀青一致；同理，链外的随机数、文件系统、网络数据、现实天下里的信息如股价、球赛效果，都无法直接由智能合约挪用，智能合约和真实天下存在“隔膜”。

Truora预言机用于买通链上链下的信息通道，预言机服务响应链上合约的挪用请求，去采集互联网甚至现实天下的信息，经由密码学校验后，可信可靠地锚定到链上，为链上合约提供统一的数据视图，这样智能合约就能获得一致且确定的链下数据。

Truora预言机拓展了智能合约的界限，可以实现许多有趣、有用的链上链下互动，如基于可验证随机数实现漫衍式抽奖、基于汇率实现跨境金融营业、基于天气信息实现民生应用等。

智能合约引擎进化：智能合约引擎是区块链的焦点，之前的智能合约引擎在庞大的营业眼前已经略显力有未逮，好比注释的引擎速率较慢，不能支持较为庞大的数据花样和较深的挪用客栈，且对资产平安没有严酷约束，没有原生的跨链和隐私珍爱指令等，开发职员也面临开发调试未便的痛点，并希望能用自己熟悉的编程语言开发智能合约。

Liquid智能合约项目创新地提出平安（Security）、性能（Performance）、体验（Experience）及定制能力（Customization ）的“SPEC”设计规范，为智能合约语言引擎增强运行高效、资产平安、原生支持隐私珍爱和跨链协一致特征。

同时，Liquid引入了WebAssemb 技术，具备很强的开放性、通用性，有助于连续的将种种盛行的编程语言移植成智能合约语言, Liquid还提供友好的开发编译工具，可调式的IDE等，智能合约语言的显示力、开发体验越来越完善。

完善多方协作治理系统：随着应用的开展，协作关系趋于庞大，我们以为除领会决技术问题、知足种种功效需求之外，还需完善治理模子，方能长治久安。多方协作治理着眼于“人、事、规则和流程”，界说区块链相关方种种角色，梳理链上需要多方治理的事务，笼罩区块链上协作规则的讨论、制订、决议、执行的整个历程。

治理这个偏向实在一应俱全，异常繁杂庞杂；治理历程也充斥着差异看法的碰撞、差异利益态度和博弈。完全的链上或者链下治理，都有可能是不完整、低效且容易分叉的，需要张弛有度的追求**共识且务实落地。

在研究治理的历史和未来生长之后，我们连系链上链下的优势，提出立体化的治理战略，从界说治理规则的“元治理”为起点，厘清治理中的角色、权限、事务等界说，描绘治理的架构全貌，实现和开源了多方协作治理系列项目。

这一系列项目提供直观、易用的战略设计和实操工具，实现了诸如多方投票、委员会选举、账户治理、权限治理等常见功效，辅助治理员、运营者以及其他介入方高效、透明地介入到链上事务，完成从构建区块链、营业换取、到系统升级维护等全生命周期的治理。

以上方案都是在探索历程中，凭证我们对领域生长的明白，以及社区的讨论和反馈，逐步实现和完善的。每个方案的宣布经常能解决一些领域痛点，填补空缺，切实地将技术界限拓宽一点，将产业生态生长连续地往前推进。凭空捏造显然寸步难行，而基于社区共识的前瞻预判，有助于看到明晰的偏向，我们还会继续与社区共建，陆续开发更多的方案，敬请期待。

用的“爽”是开发者的**

随着开源项目的生长，代码行数和技术文档字数都以百万计，虽然给到了开发者厚实的选择和汗牛充栋的学习资料库，然则否给开发者又带来了分外的学习和应用成本呢？团队一位架构师有句很受用的总结：“若是用户15分钟内还没有把你的开源项目用起来，他就有可能流失”。

以是，要让用户真正地用起来，仅仅将看似“硬核”的技术组件简朴地枚举出来是不够的。开源项目应该是成和高可用的“产物”，其焦点能力过关，又有友好顺畅的交互体验，闪开发者险些无成本、无障碍地用起来，这样才会获得社区关注、认可，形成聚拢效应，吸引更多人一起共建。

我们为每一个开源项目的代码、文档、刊行包都提供高速接见渠道，阻止开发者在网络环节卡壳；在安装部署时，内置一键剧本和提供可视化部署工具，开发者举行简朴设置，即可秒级搭建开发和生产环境。

现实上，开发者的环境千差万别，对开源社区给到的issue反馈，我们会和开发者一起研究解决，以连续笼罩种种环境；WeBASE中央件平台一站式的集成了运营治理台、开发者IDE、快速部署和运维工具、数据报表和审计分析工具等，有着直观的网页和移动端图形化界面，WeBASE使区块链 “看得见、摸得着、用的爽”，宣布后深受社区喜欢。这一系列操作，可以保证开发者“无痛”的开启区块链之路。

更进一步，当用户有了一套链环境，**构建区块链应用时，经常不会只用区块链底层和某一个特定的组件，而会集成多个方案，配合知足营业中的多样需求。

如一个应用需要治理漫衍式身份，要引入链外的汇率等信息，又需要跨链互联，然后发生的数据需要维护和分析，同时要珍爱隐私……这里有多种技术相互融合，有多变的协作关系需要治理。

现代软件设计推许模块化、定制化、可扩展。每个组件自己具有很强的专业性，可自力解决特定的领域问题，又可以和底层以及其他组件一键式组装集成，组成 “套餐”式的区块链方案矩阵。

围绕着区块链底层和WeBASE中央件，各技术组件通过开放接口连续集成，整套系统接纳分层松耦合的“微服务”架构，相符“云原生”规范，便于与私有化部署环境、云平台、以及开放网络的架构系统举行整合。

开发者凭证自己的需求，基于开源代码、云平台、开放网络，选择一个或多个组件的区块链“套餐”，借助一键式应用开发脚手架，合约模板，应用市场快速构建应用，整体开发历程向“低代码”模式进发，大大加速了技术落地的步骤。

区块链领域的广度一应俱全，深度上直达盘算机理论、漫衍式网络、密码学等知识内核，高度上探商业、哲学、博弈论等境界。区块链呼叫专业性和复合性兼备的人才，这样的人才简直是求过于供。我们在人才教育方面也做了一些起劲，包罗与主管部门、行业协会、高校、研究所开展系列课程和课题互助；撰写相符工信部人才交流中央、教育部尺度的区块链课本课件；和产业机构团结设计开发区块链实训平台，辅助学员一步步的完成课程、举行实践和考证。

更多的时刻，我们通过系列文章、沙龙、线上线下的交流，对区块链的头脑、技术、学习方式举行多角度、多条理的科普。独木难成林，社区已经泛起了诸多热心专业的“布道者”，社区认证培训互助同伴遍布天下，人人一起配合流传有用有益的知识，桃李满天下，掌握了区块链头脑和区块链技术的开发者越来越多。

在历届黑客松、高校技术大赛中，我们看到参赛团队重新搭建环境和设计开发，3天内就可以拿出完成度极高的优异作品；各行各业的社区互助同伴们落地应用的速率也越来越快，区块链应用自己的体验越来越好，功效越来越周全，无论是用户照样开发者的知足度越来越高。“黑科技”的应用，纷歧定是深邃痛苦的开发体验，也可以顺畅愉悦起来。

大道至简，携手偕行

硬核的基础能力，厚实的功效组件，友好的易用性，对数据运营和版本兼容的知心保障，是FISCO BCOS开源社区和微众银行区块链系列开源项目的运作要旨，也是获得社区支持的主要缘故原由。从开源以来，社区已经聚拢了40000名关注者，2000多个机构，已有跨越120个应用在各行各业落地运行，活跃的生态，也推动着技术的进化。

前沿技术研究有着许多路径要去探索，每个路径都有着繁杂的细节要研究，另有大量相关技术如物联网、人工智能、5G通讯等可以有机融合进来。我们信托，技术和产业生长的未来，很洪水平上取决于生态的开放性和发展性，专一于国产平安可控焦点技术研发的同时，我们亲热关注社区的现在和未来的需求，和社区诸多开发者互助共建。

现在，社区已经确立了多个SIG（专项兴趣小组），笼罩区块链内核、周边支持以及应用项目，开发者们天天讨论地热火朝天，一起做有趣、有挑战、利己利人的事情。携手偕行，群智涌现，会少走许多弯路，少踩许多坑，奔跑的速率会更快，可用和洽用的开源项目会越来越多。

开源之道，归结起来就三句话：技术硬核、友好易用、生态开放。区块链实在也可以很简朴！