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        “賬本”破解大數據存證瓶頸
        來源:中國科學報 更新時間:2020-08-27


        作為新基建的“底座”之一,區塊鏈技術需要突破技術障礙,逐步實現在電子政務、智能制造、工業互聯網、溯源等場景的應用。但是,這需要大規模的節點協作和較高的吞吐率,而目前以區塊鏈為代表的分布式賬本技術無法高效地滿足這些需求。

        為解決這些難題,北京大學黃罡教授團隊研發了北大數瑞分布式賬本系統,并于近日通過中國信息通信研究院泰爾實驗室組織的測試。

        黃罡告訴《中國科學報》,通過圖式結構、自主創新的隨機見證共識機制等關鍵的底層核心技術,北大數瑞分布式賬本系統實現了數據高吞吐率、存儲開銷可控、系統高可擴展性等技術特性,能較好地滿足工業互聯網、物聯網等場景下數據存證的高并發需求。

        破發展瓶頸 立創新架構

        分布式賬本旨在通過多方共同合作維護同一賬本上數據的準確性。比特幣、以太坊等區塊鏈應用,就是在分布式賬本的基礎上,融入密碼學等技術,共同保證參與者在同一個由區塊鏈內生的信任機制和激勵機制的系統中,自發進行可信交易。

        但是,現有的區塊鏈技術大多針對虛擬貨幣、金融場景設計,吞吐率遠不能達到未來整個社會的信息技術基礎設施的需求,當區塊鏈存在較多節點時,全網共識機制和數據同步機制會降低整個區塊鏈的性能。

        不僅如此,由于傳統區塊鏈技術使用冗余存儲的方式,對鏈上數據進行全網備份,在實際應用中會造成巨大的存儲資源浪費。隨著節點數量增加,信息系統建設與運維成本也將難以預估、控制。

        測試中,北大數瑞分布式賬本系統突破了傳統技術的性能瓶頸,并且隨著節點數目的增加,節點并行共識,整個網絡的吞吐率呈線性增加趨勢。

        此次,北大數瑞分布式賬本系統面向新基建的大數據場景需求,創新地采用了驗證規則與共識存證分離的技術架構,也就是說,交易的驗證和共識存證過程可并行,而非串行進行,這樣就能達到兼顧整體性能和局部驗證的效果。

        據了解,研究采用的測試環境為部署在全國10個不同城市的機房中的100個公有云節點。無論是否位于不同城市,每個節點之間均通過固定上限帶寬的公網通信。

        從0到擁有自主產權

        實際上,解決現有合約引擎吞吐量低、交易確認時間長等問題,實現合約引擎高效執行的核心技術并非易事。

        從2017年開始,研發團隊就開始進行核心技術攻關,保證智能合約可用性、可靠性的同時,提升執行效率和安全性。

        迭代了15個版本后,研究團隊最終設計了全新的合約語言和引擎,“實現了從‘0’到擁有自主產權的全新智能合約語言YJS以及合約引擎”。

        “全新智能合約語言YJS支持多種執行模式,合約引擎的可用性、可靠性和效率表現佳,并且可以接入各種數據源,支持合約的細粒度監測、訪問控制等多種特性,可以更好地滿足大數據場景需求?!北本┐髮W博士后柳熠說。

        推動區塊鏈技術落地

        數據缺失一直是制約新一代信息技術發展的重要瓶頸,而分布式賬本系統技術是打通“信息孤島”“價值孤島”的關鍵技術體系。

        為打通“數據孤島”,黃罡團隊在系統軟件以及大數據領域深耕多年,建立了北大數瑞大數據區塊鏈平臺,在多個層次引入了標準化相關的協議和功能模塊:網絡層所有數據資源及物理設備均使用統一的標識體系管理;在可信計算層定義標準的數據及資源可編程互操作接口,實現各類資源及操作的標準化管理等。

        為推動區塊鏈基礎核心技術研究和行業應用落地,2018年4月,中國信息通信研究院牽頭啟動了“可信區塊鏈推進計劃”(以下簡稱可信區塊鏈)。該計劃的測試表明,北大數瑞分布式賬本系統對可信區塊鏈發展產生重要影響,將推動區塊鏈技術發展落地,賦能電子政務、智能制造、工業互聯網、溯源等重要行業,賦能新基建。

        以解決政務行業問題為例,雖然近年來各級政府建立起數據共享交換平臺,但仍存在“不可知、不可信、不可管、不可控、難確權”等問題。

        而通過共識機制、分布式賬本、智能合約等技術,可以實現政務數據共享可信溯源,保障數據共享各方的數據所有權、使用權和收益權,提高政務服務效率,整個服務過程無需人工干預。(見習記者 田瑞穎)



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