區塊鏈:金色深核｜如何用TEE搭建加密貨幣網絡？_STASIA

本文是《區塊鏈技術手冊》系列的第二篇，目標是為了讓讀者可以懂得一條鏈是如何搭建起來的，也可以理解加密貨幣項目的網絡結構。

第二篇選題選擇有關TEE，原因是TEE是一個非區塊鏈領域的硬件，但卻是我們生活中可用不可知的硬件，例如英特爾2015年后的CPU都有TEE。這樣讀者可以清楚的感受到網絡每個部分的存在，了解到區塊鏈究竟是我們所謂的鏈、加密貨幣網絡里的哪個部分？

本文內容會相關于3個項目，3個項目都是使用TEE特性的項目，每個項目的網絡結構各不相同，但都有明顯的分層特征，TEE的性能被這三個網絡運用在了網絡中的重要部分。文中會對3個網絡結構進行解構和對比，希望對比之后，你會清晰的了解到一個加密貨幣網絡的搭建是如何進行的？

另外，《區塊鏈技術手冊》系列在后續的篇章中還會繼續介紹將其他特征的公鏈。話不多說，進入今天的正題。

一條鏈的結構

一條公鏈，可以稱為一個應用開發網絡，網絡聚集了IT資源，開發者利用資源開發應用，所以網絡最基礎的部分是通信。

公鏈在基礎通信層之上，會加入共識，因為網絡由節點組成，節點間是通過共識協同完成網絡任務的。其中會有很多承擔不同功能的節點，例如大分類上可以分為全節點、輕節點。

在不同網絡中，節點的功能可能會被細分成更多分類，例如共識節點、匯總節點、歸檔節點等。這些節點都有全節點的功能，但會被加入其他功能的開關。

每個節點都有不同的運行方，所以節點背后是人，這賦予了節點有一定角色意義。這也是加密貨幣網絡被稱為人類治理實踐的原因，加密貨幣網絡的創建，需要創始團隊先建立自己的節點運行網絡，然后吸引其他人建立節點加入網絡，使網絡逐漸健壯，繼續成為開發者開發dApp的土地。

金色晨訊｜7月12日隔夜重要動態一覽:21:00-7:00關鍵詞：Cashaa、Coinbase、G20、DeFi代幣、Bitstamp

1. 加密交易所Cashaa被盜超336枚BTC，已暫停所有交易。

2. 外媒：BTC市場份額降至62.5%，創一年新低。

3. Coinbase向美國特勤局出售區塊鏈分析軟件。

4. 日媒：G20擬為數字貨幣交易開綠燈，將探討監管措施。

5. 數據：DeFi代幣總市值超79億美元。

6. V神：BTG攻擊者將因削減或閑置損失數百萬美元。

7. Bitstamp美國業務負責人：發生在Bitstamp上的比特幣拋售是正常的市場活動。

8. OKCoin CMO：過去24小時DOGE下跌20%，TikTok帶來的動力或已消失。[2020/7/12]

鏈的基本原則

無論加密貨幣網絡設計如何，網絡都需要節點參與，節點是it資源的來源，還需要保證節點運行穩定。所以大部分節點參與是由代幣激勵實現的，通過經濟收益方式引入節點、保證節點穩定。代幣激勵也要有“循環”，所以在網絡上層，使用者會消耗網絡資源，所以需要支付提供資源的費用。例如gas費。

運行原則上最重要的是每個鏈要有一個總帳本，共識節點負責驗證交易形成總帳本，像比特幣一樣。但如果網絡既要保證安全還要高性能的情況下，就不能只有一個網絡，要把很多的處理任務分攤出去，否則就會和比特幣、PoW的以太坊一樣。

這里的原則是為了網絡擴容和可拓展性，在驗證交易組成總帳本的網絡之外還需要多個負責計算的網絡，也就是在主鏈外做很多處理網絡交易的節點，這些節點會組成新的網絡層，也就會形成分層。

為了擴容和可拓展性的工程實踐，目前很多項目都引入了模塊化的思維，模塊化和分層有同樣的意義，分層是縱向的分割，模塊化更加深入每一個細節，因為會包含在單獨分層內的模塊分割。

金色相對論 | 裴慶祺：現階段的區塊鏈創業公司都非常關注的一個需求“正本清源，行業引導”:在本期金色相對論中，針對“面對現在的周期變化，創業者的需求是什么？有哪些創業因素需要尤為重視？”的問題，陜西省區塊鏈與安全計算重點實驗室執行主任裴慶祺表示需求還是很多的，來自市場的真實訴求、政府的政策導向、資金投入、人才引進等等。除此之外，對于現階段的區塊鏈創業公司都非常關注的一個需求我認為可以用八個字總結“正本清源，行業引導”。很多朋友們對區塊鏈技術非常關注，但是也有很多人對于區塊鏈技術有一定誤解，將虛擬貨幣與區塊鏈技術畫上等號，也有很多公司打著區塊鏈的旗號謀取利益，甚至做一些違法的事情，這就需要社會對于區塊鏈技術有一個正確的認識，需要一些典型的有良好社會效益的示范應用來使人們加強對區塊鏈技術的了解。這些都需要政府或者行業頭部公司來主動引導。有兩個因素在現階段比較關注，人才因素：區塊鏈技術處于高速發展中，區塊鏈底層平臺很多，沒有行業標準，涉及的知識領域特別多，現有的高校學科沒有直接區塊鏈專業人才輸出，以上幾個原因導致區塊鏈創業公司人才缺口非常大。如何培養人才留住人才是每個創業公司都要考慮的問題，在現階段做好人才儲備，以圖厚積薄發。政策因素：過去幾年關注區塊鏈技術的人都知道，伴隨著國家對數字貨幣的政策變化，以及國家和各級政府對區塊鏈技術的關注度變化，區塊鏈行業的投資規模在過去幾年起起落落，區塊鏈技術受政策的影響要高于其他行業，現階段，區塊鏈項目落地也需要政府或者行業巨頭的背書和推動，所以區塊鏈創業者要積極關注國家和地方的政策。[2020/3/3]

以上的邏輯是加密貨幣網絡生長的基礎思路。在這個思維邏輯之上，最難的莫過于網絡從0到1。本文會以Oasis、Phala、Crust三個網絡的結構和節點搭建解讀這件事。

三個使用TEE的加密貨幣網絡

金色午報 | 12月28日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞：最高法、四大行、肖風、安徽省立醫院

1. 最高法：區塊鏈適用于「微博短信」作為民事訴訟電子證據規則。

2. 四大行或將參與央行法定數字貨幣試點 具體形式尚未定。

3. 萬向區塊鏈肖風：區塊鏈追求的是生態效應。

4. 國家稅務總局原副局長：區塊鏈智能合約可將稅收法律代碼化。

5. 安徽省立醫院首推“電子健康卡+區塊鏈”解決方案。

6. 歐洲刑警組織官員表示目前仍無法追蹤或分析門羅幣。

7. 比特幣的豪威測試結果完善了美國SEC的ICO監管協議。

8. 涉嫌參與加密龐氏騙局BitClub的Jobadiah Weeks被實施審前拘留。[2019/12/28]

讓我們先看一下三個加密貨幣項目的網絡結構。Oasis、Phala、Crust三個項目都有分層的思路，第一步是把共識層先分離出來。

Oasis有一個單獨的共識層，共識層由具有穩定信用的企業或組織建立，節點間通信依靠Tendermint算法，確認出塊。

Phala也擁有獨立的共識層，但設計較為特殊，因為Phala把共識的計算節點稱為GateKeeper，GateKeeper的節點設施是具備TEE的，節點間算法使用NPOS。

Crust則把共識層設計的更加復雜一些，因為用了混合共識，共識節點利用TEE硬件搭建，底層使用的是可證明有意義工作量的共識MPoW，目的是在把節點存儲文件的證明可信的計算出來。MPoW之上還有一層GPoS共識的共識層，MPoW層的計算結果會上傳到GPoS層出塊，所以GPoS層負責確認出塊，是總帳本的生成層。

三個項目的共識層是這樣做的，那接下來共識層之外選擇了怎樣的設計？

Oasis的架構是共識層加Paratime層，也就是除了共識層外，都是Paratime，理解上Paratime是一個單獨的計算節點群，每一個Paratime都可以有自己的特點，這一層負責計算和存儲，每個Paratime里會有委員會節點保證將Paratime的元數據上傳到共識層。

金色晨訊 | Poloniex：計劃在Tron網絡上支持USDT導致大量USDT從Poloniex錢包轉移:1.灰度CEO：本周其投資基金已籌集到超2000萬美元，創2017年以來新高。

2.Poloniex：計劃在Tron網絡上支持USDT導致大量USDT從Poloniex錢包轉移。

3.奧地利數字化部長：歐洲有過度監管傾向 沒有必要擁有自己的區塊鏈規則。

4.印度HDFC銀行向虛擬貨幣買家發“威脅”郵件 無法澄清交易性質者將被凍結賬戶。

5.泰國SEC金融科技部主任：禁止加密貨幣的決定從來都不是永久性的。

6.彭博：Bitfinex事件顯示小額投資者面臨更高風險。

7.Bitfinex電子郵件回應用戶：有信心為解凍資金提供有說服力的證據，不會“跑路”。[2019/4/28]

這里需要提的是，目前TEE的硬件是可以運用到Paratime里，但Paratime的特點不僅僅局限于TEE，還會包含其他類型的技術特性。

Phala的共識層外，是計算層，這一層由許多并行執行的保密合約組成，也就是具備TEE的計算節點，每個TEE獨立與共識層通訊，每個計算節點運行一個pRuntime，這樣的設計是把計算下放到礦工，以實現擴容，而Gatekeeper負責計算的安全性。從結構上看，每一個TEE計算節點的pRuntime，和Oasis的Paratime很類似。

Phala的網絡結構

Crust除了MPoW、GPoS共識層外，接下來就是計算層和存儲層，因為Crust將分布式存儲的概念做了主要實現，所以在計算和存儲層直接通過類似云服務的產品實現，單獨做一層設計也是很合理的，這樣與其余兩個項目相比，Crust是把計算層和存儲層直接產品化了，這個思路從項目背景來看，是想把存儲和計算資源市場化的表現。也就可以把這一層做為服務層。

金色財經數據播報 全球成交額排名USDT位列第二:金色財經數據播報，截止發稿，24小時，市值前一百幣種中，成交額排名前十的幣種有BTC（320億人民幣）、USDT（206億人民幣）、ETH（140億人民幣）、EOS（78億人民幣）、BCH（37億人民幣）、LTC（23億人民幣）、ETC（21億人民幣）、XRP（20億人民幣）、TRX（13億人民幣）、OKB（6億人民幣）。[2018/6/13]

節點背后的角色屬性

理解了設計總結構，接下來的解構主要是節點類別，前文我們提到，節點都有角色屬性，節點背后是人，當節點組成網絡，網絡就會因為人的因素而存在一些表象，比特幣以太坊都是如此，因為PoW挖礦讓很多PoW網絡已經遠遠超過穩定閾值，表現穩定，此外，歷史上的PoS實驗雖不足以稱之為成功，但維持網絡穩定運作是綽綽有余的。先從0到1之后，才有其他可能。

對于公鏈團隊來說，搞定節點背后的人，就可以讓網絡穩定，慢慢從0到1。接下來就讓我們看看，這三個項目的網絡都由哪些節點？如何參與？

不同節點代表不同角色

Oasis的節點會分為：共識節點、Paratime節點，其中共識節點需要運行Tendermint?Core以及OasisCore。節點可以在本地部署，也可以部署在服務器。

具體操作流程可參閱

https://docs.Oasis.dev/general/run-a-node/set-up-your-node/run-validator

Paratime層的節點是需要運行Runtime客戶端，節點聚集成網，互相協作，其中會有一個委員會節點負責將所有的元數據發送給共識層。而當這個Paratime是具備TEE的，會通過協議控制方式控制TEE，使用TEE做遠程認證和執行調用。

Oasis的網絡結構

Phala的網絡則分為GateKeeper、全節點，網絡分為共識層和計算層就可以了，網絡的共識層是一個區塊鏈，是由GateKeeper節點組成完成，然后全節點進行匯總碎片和塊存儲。計算層來運行保密合約，由分散的TEE計算節點組成。

其中所有節點都需要運行三個軟件：Phala節點、pRuntime、橋。運行Phala客戶端，節點運行硬件需要滿足需要滿足硬件需求，目前支持IntelSGX，未來會引入AMDSEV也就是英特爾的固定配置。此外，這些節點的配置相同，在運行時只是因為打開開關的不同，而成為不同的角色。例如GateKeeper是需要單獨報備一下TEE，才能成為GateKeeper。

關于節點運行操作流程，可參閱

https://wiki.Phala.network/en-us/docs/poc2/run-a-full-node/

另外Phala主網還未上線，現在是第三測試網，已經開放了計算節點可以自由接入。

Crust網絡結構相比兩者復雜，從節點功能上看分為MPoW節點、GPoS節點，但從節點的運營者角色去歸類，節點類別并沒有那么多，都在為去中心化存儲市場DSM服務。

所以，具有存儲資源的用戶可以運行兩種節點：驗證人和候選人。

驗證人是Crust網絡中負責打包并生成區塊的節點，維護著整個區塊鏈網絡的共識，這里的共識是GPoS共識。驗證人節點也是一個提供存儲資源的節點。MPoW共識統計的就是存儲工作量，所以驗證人也同時運行MPoW層的節點，運行客戶端為Crust、CrustsWorker。

Crust的網絡結構（MPoWGPoSDSM)

節點具體操作可參閱

https://github.com/crustio/crust/wiki，其中包含Crust測試網參與方式和節點安裝手冊。

另外的節點角色是候選人，是Crust?網絡中參與競爭成為驗證人，但沒有獲得驗證資格的節點，其和驗證人的區別是，候選人節點不參與生成區塊，不能獲得單獨給予生成區塊節點的獎勵，但是候選人可以獲得區塊鏈每個周期的獎勵分成。也就是需要安裝節點，等待候選。

網絡的原則和創新

當我們看完三個網絡的搭建過程，可以至少我們對網絡有一個清晰的初步的結構認識了，那這些網絡設計的原則是什么？創新點又在哪里？

比特幣建立一個網絡，用共識對抗雙花，以太坊增加智能合約，網絡變成可以編程的，但以太坊并沒有擺脫PoW，Eth2.0還有待驗證，也是因為完全自由意義的質押驗證者出塊的實踐仍不穩定，歷來，那些承擔主要運營節點的，都會是網絡里大的利益相關方。

現在網絡設計趨向的目標是擴容和拓展，而原則上要還要包含經濟原則和工程原則。繼而出現分層或模塊化的思路。例如Oasis的共識層里OasisCore和Tendermint?Core在功能上是完全分離的，理論上可以更換其他共識，這就是模塊化。而Paretime層的多樣性意味著拓展性，Paratime沒有局限于使用TEE，或者要求所有節點都用TEE。

另外實現網絡規模發展，都是經濟原則驅動的，整個網絡有一個經濟運作的閉環，大部分是建節點，共享資源、出塊，然后獲得獎勵。網絡的實操創新可能會集中在讓參與者收益更均衡、公平。

例如Phala的思路是匯集散布在世界各地的閑置可信計算算力，因為更去中心化就意味著更加安全。無論是家用電腦還是服務器，只要可以為網絡貢獻計算資源，都可以加入網絡以獲取收益。工程化上，Phala在設計之初比較注重可組合性，因此在實現上融入了波卡的跨鏈協議XCMP，這也為未來Phala成為波卡平行鏈作準備。

Crust除了關于以上的網絡原則設計，創新上主要是做了針對分布式存儲的設計，也就是要共享存儲，以及形成類云服務，這是更加面向產品端的一個調整。Crust也是波卡生態內的項目，未來的產品端會集成到波卡生態標準的Apps里。

未來看，三個項目從0到1的關鍵，可能還是會集中在激勵上，因為代幣是項目各部分自運行的動力。經濟原則最重要，其次是創始團隊的實力。

技術文檔解析

在文章最后，我們做一些技術文檔的解析以及聊一聊目前透漏出的關于在項目的鏈上開發的操作過程。

Oasis的技術文檔內容來自docs.Oasis.dev，其中運行驗證者節點界面的介紹很清晰，可以明顯看到，節點主要需要運行OasisCore，而關于OasisCore的詳細內容，可以在OasisCore文檔里查看，其中很詳細的標注了客戶端的功能模塊。

Oasis的Tendermint模塊和Oasis?Core模塊

因為整個Oasis的開發設計，完全是按照模塊化處理的，例如OasisCore里負責基礎通訊的Ttendermint模塊，和其他的設計隔離的很清晰，這意味著未來可以換共識。每一個單項的功能被模塊化后，技術上的組合性可以給網絡更多便利。

關于開發部分，因為Oasis的計算都是部署在Paratime里的，這就要看Paratime的開發入口，例如Second?State為Oasis做的OasisEthereum?Paratime，是在Second?State的BUDIL里做的合約開發。

Phala的技術文檔內容來自wiki.Phala.network，目前內容主要圍繞如何成為礦工，也就是GateKeeper以及全節點，還有一個本地開發的指引。

因為Phala未來是波卡的平行鏈，也就意味著，現在的測試網只要平穩運行即可，未來Phala的網絡還會通過插槽鏈接波卡中繼鏈，利用波卡主網的安全性。

現在的開發披露是需要執行Phala-node、pRuntime、Substrate-TEE中繼橋，還有一個web?UI可用。另外，開發披露的保密合約的開發指南，也為保密合約黑客馬拉松活動提供了樣例和模版。

Crust和Phala的進度相仿，其技術文檔來源于https://github.com/crustio/crust/wiki，目前主要是節點參與，有很詳細的節點參與設置指南。Crust未來也是波卡的平行鏈，所以關于開發上，需要依照Substrate的開發，例如在Substrate的App里有開發者使用的RPC調用。

寫在最后

TEE在三個網絡中，其實是足夠發揮特性的，例如Phala為什么用TEE做GateKeeper的計算，因為要用TEE保存簽名和密鑰，其他TEE用來執行保密合約。Oasis也是如此，把合約扔進TEE執行，Crust則把TEE作為一個存儲工作監視器，這是一個很值得嘗試的部分。

此外，這些項目都采用了很融合的方案設計，這種思路是值得學習的，同時，這些項目也都和以太坊開發者一樣，在努力實現著一些讓人興奮的未知的部分，例如Oasis、Phala著眼于隱私計算，Crust著眼于存儲市場。總體來看，目標是一致的，都是在用加密貨幣網絡改變著傳統互聯網產品，只是驅動進度不同罷了。加密貨幣行程漫漫，愿三個項目都可以如愿達到目標之地。

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