从TCP/IP看公链的分层架构

1969年12月，美国四所大学里的四台计算机，第一次通过协议连接在了一起。这是最早互联网的雏形，当时的网速只有 50Kbps。回顾这段历史，我们很难知道当时的人们对互联网的看法究竟是什么。

在后人眼里，技术的发展是一本编年史。但对身处历史中的人来说，其实很难想象，当下的某一秒，日后会成为某个特别的时代切片。

历史充满了偶然性。

假如没有冷战，美国国防部认为有必要设计出一种分散的指挥系统，那么互联网的研究便不会开始； 假如1972年没有人提出了开放式网络框架，如今我们所熟知的 TCP/IP 协议也许也不会出现。

从技术上来看，互联网很多地方的未解空间已经全部被人探索过了。但现在区块链又重新开始探索了另一个未知领域的边界。技术好像刚刚走过了一个轮回。

现在站在区块链大门前的我们，身处在另一片历史的迷雾中。每个人都后知后觉，很难看清前面的路到底是什么。打游戏的时候，如果你的地图还没全开，很多地方都是黑的。这个时候是最艰难的，但这个时候往往也是最有意思的。

2009年比特币诞生，区块链走到现在，行业内有一种狂奔之后停下来反思蓄力的感觉。目前比较清晰的基础设施建设就是公链，从行业角度来看其实已经开始分层，有做基础公链，有做行业公链。这两个都叫公链，但其实技术和商业聚焦点是不一样的。并不是说做千万条公链就能解决问题，底层公链、底层协议不需要那么多。现在网络通用的TCP/IP协议，在某些情况下，其实比其它协议性能要差，但它的通用架构成为了重要优势，兼容性很好。如不管接入层是3G、4G、5G或者WiFi它都能够兼容，这才是它一统天下的原因。

分布式系统是个极其复杂的系统，要做分布式与分布式系统的并行，更是一件难上加难的事情。所以很多人认为做好一条单链已经不容易了，但是作为公链基础设施的架构，单链是绝对不行的。集中式项目不断更新迭代，但是作为一个区块链基础设施，大架构是必须明确的，否则将来升级会面临巨大问题。以太坊升级会这么慢的原因，就是因为要考虑到新方案对现有网络、社区、矿机生态等的影响。所以系统架构要大改的时候，对基础设施是一件极其麻烦的事情。

区块链的底层创新是非常复杂的系统工程，这需要对于理论和架构进行全面深入的理解和实践。区块链的分布式系统架构因为去中心化，如果大改，代价太大。所以这是芯际在做架构的时候非常深度思考的问题，什么样的架构才是可扩展的、可持续的。芯际首先通过理论模型设计了分层多级链并行结构及共识算法协议栈，以确保每条链的安全、链与链的安全，多链并成一条链的安全，同时要解决性能的问题，链交互的性能、数据存储和交换的性能等。这种分层多级的结构具有很好的灵活性和可扩展性，并且可以动态调整，因此每条链都不会成为整个网络的性能瓶颈。此外，随着链的数量增加，整个系统的吞吐量线性增加，而不会产生太多的冗余消息。

基于分层多级链结构，芯际从系统角度设计了一种四层实现框架，以方便系统将来的可扩展和升级。区块链底层更多的是网络属性，因为需要共识。这也是区块链的缺点，不适合做实时计算和海量数据处理等任务。所以芯际设计系统架构的时候，更多地把它当做一个网络的架构来考虑。对比互联网TCP/IP协议，芯际也设计了四层框架，通过多层协议栈来做系统架构。第一层是整合层，主要解决全系统总体共识；第二层是处理层，主要解决单链共识问题；第三层是数据层，主要解决多链之间的共识；第四层是网络层，主要解决不同属性和任务节点之间的通信。让每一层都可以根据未来的情况去做不同的优化和升级，但不会引起整个架构的变化。就像互联网的分层架构，让每一层都能单独去做新的扩展和创新，让未来不会受限于今天的设计结构，最终带来技术、生态的繁荣发展。

作为基础设施平台，芯际的技术架构完全支持DApp，行业公链和行业联盟链的开发和部署。可以在上面直接定制行业公链，形成生态共同体，芯际负责底层的共识安全，为所有公链提供统一的安全规则、信任传递规则、执行规则。芯际为可信世界提供了坚实基础，让大家可以放心方便、专注做区块链应用，真正和业务结合。在这个区块链4.0时代呼唤更多应用真正落地，芯际希望能够为经济赋能，为商业赋能，为新世界赋能。