基于分片技術的新一代高性能公鏈Harmony介紹

鏈茶訪是鏈茶館開辟的區(qū)塊鏈項目報道專欄，每周會對一個項目團隊進行專訪，鏈茶館將挖掘不同項目的閃光點，講述區(qū)塊鏈開發(fā)者的創(chuàng)業(yè)故事，為各位區(qū)塊鏈同儕提供最新的項目資訊與行業(yè)動向。

低TPS的BTC、ETH飽受詬病，并不能擔任承載大量DApp的應用公鏈，而TPS較高的EOS、COSMOS又都有共識過于中心化的劣勢。那公鏈到底能否兼顧效率和去中心化呢，Harmony項目用已經(jīng)在運行的主網(wǎng)告訴大家這是有可能的，Harmony 是基于分片技術的新一代高性能公鏈，使用PoS共識進行節(jié)點身份驗證，在PBFT共識基礎上自研優(yōu)化FBFT共識，提升公鏈的交互效率并兼顧去中心化。

本期鏈茶訪，鏈茶館請到了我們身在美國硅谷的Harmony CTO蘭榮堅先生，他將講述Harmony項目的創(chuàng)業(yè)之路，并講解Harmony的FBFT共識機制與分片解決方案。

團隊技術成員來自美國主流互聯(lián)網(wǎng)企業(yè) 在寒冬中堅持研發(fā)主網(wǎng)終在6月上線

蘭榮堅表示項目在18年初組建，項目CEO之前在Google任職，所以很多成員都是Google出來的。CEO首個創(chuàng)業(yè)項目被Apple收購之后，他本人還是想創(chuàng)業(yè)，于是打造了名為TGI的線下創(chuàng)業(yè)者聚會，Harmony項目大部分的項目成員都是在聚會上面認識的。

TGI目前每周六還在進行，是公司非常重要的活動。TGI活動中很多人對區(qū)塊鏈有自己的看法，其中觸及到公鏈速度和性能問題，CEO提出用分片解決這個問題，在網(wǎng)絡和系統(tǒng)層做優(yōu)化，幾位早期合伙人一拍即合在2018年開啟了Harmony的創(chuàng)業(yè)。

Harmony選擇分片是因為在18年初這是非常新的技術，團隊成員大多來自于美國互聯(lián)網(wǎng)大廠，在蘋果、亞馬遜等公司技術部門的摸爬滾打，讓它們對于技術非常敏感。傳統(tǒng)行業(yè)分片是基礎架構(gòu)擴容方式，這也是區(qū)塊鏈的未來發(fā)展方向，當時的創(chuàng)始成員有5人，目前全職人員有20人。團隊還擁有很多兼職人員，比如社區(qū)形象大使，涉及工作人員40人左右，分布在很多國家，項目公司落地在美國硅谷。

Harmony負責技術的成員大概在12人左右，都是Google、Apple、微軟大公司出來，都是資深工程技術者。蘭榮堅在美國博士畢業(yè)后，留在了Google工作，加入Harmony項目之前有著四年多的工作經(jīng)驗。

今年年初Harmony進入測試網(wǎng)階段，經(jīng)歷3個階段迭代，6月份推出初版主網(wǎng)，目前有1000個節(jié)點在分片內(nèi)，320個節(jié)點是外部節(jié)點，總共已經(jīng)產(chǎn)出450萬個區(qū)塊。外部節(jié)點目前由社區(qū)的節(jié)點運營者參與的，蘭榮堅表示這只是階段性的設置，之后會開展到更去中心化的主網(wǎng)，項目本身完全不控制任何節(jié)點，完全由驗證節(jié)點運行。

談到創(chuàng)業(yè)之路中最大的困難，蘭榮堅認為去年年底和今年年初的區(qū)塊鏈寒冬，讓項目資金受到很大影響，幣價降了很多。外部環(huán)境持續(xù)惡化，從業(yè)者越來越少，項目在美國招人也很困難。但Harmony本著一種不受到市場干擾，踏實干事的態(tài)度，僅用一年時間就完成了主網(wǎng)初步上線。

使用PoS進行節(jié)點身份確認 優(yōu)化PBFT共識創(chuàng)造效率更高的FBFT共識

Harmony并不是使用兩種共識算法的項目，PoS在項目中只負責節(jié)點身份的確認。使用PoS來驗證節(jié)點，可以有效防止女巫攻擊，防止不工作的節(jié)點加入網(wǎng)絡，而不是作為共識算法。真正的共識還是由PBFT優(yōu)化演進而來的FBFT共識，該算法效率比較高、出塊時間快，可以滿足更多DApp需求，每8秒就可以出一個塊，可以確認塊上的交易，用戶體驗會更好。

FBFT算法不需要像PoW算很多哈希值，不需要花費很多算力，對于能源節(jié)約也會更好一些。FBFT是團隊自研的，優(yōu)化不僅僅只是共識過程的優(yōu)化，還包括BLS簽名機制的推出，可以實現(xiàn)FBFT共識的復雜度降低，提升共識的效率，出塊的速度，每個塊的容量，同時能處理多少交易和降低延遲。

FBFT作為新的算法，驗證者不用廣播他們的投票，只需通過數(shù)字簽名的方式把投票發(fā)給領導者即可，領導者把收到的數(shù)字簽名合成為一個數(shù)據(jù)量位 O（1） 的多重簽名，再廣播出去，這使得整個共識過程的消息復雜度從 O（n*n） 驟降到 O（n）。

技術與團隊被認可獲得1800萬美元投資 Harmony用分片技術解決公鏈難題

目前，Harmony項目通過向香港的風險投資機構(gòu) Lemniscap、澳大利亞的 BCA 基金、新加坡的 UniValues Associates 和美國的 Consensus Capital 這些投資機構(gòu)出售代幣，獲得了1800萬美元的融資。

蘭榮堅表示，首先這些機構(gòu)看好團隊的技術方向和深度，不管是網(wǎng)絡層的優(yōu)化、還是共識協(xié)議的特性、加密學的新型算法，都是非常認同的；第二，是看好團隊，工程師的背景是非常有經(jīng)驗，商務團隊也有哈佛的MBA，包括斯坦福畢業(yè)的投資人；第三，項目CEO有互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)成功的經(jīng)驗，這是一款基于地理位置信息的社交軟件，最終被蘋果收購。

目前很多公鏈都存在TPS較低的缺點，Harmony項目通過分片技術來解決。分片數(shù)量的增多可以成倍地提升TPS效率。FBFT的執(zhí)行成本也比較低，這樣交易費用也降了下去。TPS數(shù)字比較高就很難產(chǎn)生網(wǎng)絡阻塞，沒有阻塞交易費用也不會高，目前Harmony每筆交易費用是ETH的千分之一。

另外一個公鏈需要面對的難題，就是類似EOS、COSMOS這樣采用幾十個到一百個驗證節(jié)點的公鏈，普通用戶沒有足夠的資源和代幣成為節(jié)點，生態(tài)容易逐漸變得過于中心化。Harmony可以無限擴充節(jié)點，原因就是用分片，可以增加分片的數(shù)量，節(jié)點越多效率越低確實是限制。但分片層面就不是這樣，增加分片就可以增加節(jié)點，分片越多處理能力越大。

目前Harmony主網(wǎng)1000個節(jié)點，每個分片250個節(jié)點，基于FBFT共識的特性、包括PoS簽名效率的提升、還有網(wǎng)絡層的優(yōu)化，讓250個節(jié)點的網(wǎng)絡效率更高。團隊目標是下一版的主網(wǎng)每一個分片400個節(jié)點，才能更好保證節(jié)點的安全性，更去中心化。

同樣是使用分片技術來優(yōu)化公鏈性能，為什么Harmony項目的進展會比ETH2.0快這么多呢？蘭榮堅表示團隊在美國堅持996工作機制，初創(chuàng)企業(yè)為同一目標奮斗，方向明確，所以效率高。ETH 2.0沒有實體公司在推，是社區(qū)在做，雖然去中心化但是效率不能保證，對于項目開發(fā)是人員越集中效率越高。

至于技術實現(xiàn)方面，Harmony跟ETH分片有很多區(qū)別，Harmony用FBFT，ETH用的是沒有快速確認的功能，更容易產(chǎn)生分叉。Harmony所采用的PoS的節(jié)點驗證機制會更加高效，相當于行業(yè)第一個發(fā)明的EPoS，有效權(quán)益證明機制，可以保證網(wǎng)絡安全性，非常公平去中心化的Staking的機制，可以讓大戶和普通小戶在這個機制得到公平的對待，系統(tǒng)的抵押著節(jié)點，token分配非常平均，減少中心化的風險。

Harmony的隨機數(shù)驗證和跨片通信是如何工作的？

Harmony項目選擇了VRF （可驗證隨機函數(shù)）+ VDF （可驗證延遲函數(shù)）隨機數(shù)驗證機制，它們是如何工作的呢？作為隨機數(shù)的組成部分，VRF是可驗證的隨機人，每個節(jié)點需要提交VRF的結(jié)果，Harmony隨機算法是團隊自研出來的，是分布式的隨機數(shù)產(chǎn)生算法。隨機數(shù)不是一個節(jié)點自己算出來，是一個分片與其他節(jié)點產(chǎn)生的，避免一個節(jié)點控制隨機數(shù)，使結(jié)果不公平。在VRF和VDF的配合下，很多節(jié)點共同運行，單一節(jié)點無法左右結(jié)果。

VDF保證單一節(jié)點在算法過程中，不會干擾最后的結(jié)果，每個節(jié)點都算VRF的結(jié)果共享出去，通過算法得到統(tǒng)一結(jié)果。VRF+VDF的隨機數(shù)算法將應用在Harmony協(xié)議層面，包括分配節(jié)點到不同的分片，保證惡意節(jié)點隨機分到不同的分片，攻擊的意圖無法集中，保證安全性。在應用層的用途中，每個DApp可以用這個隨機數(shù)做隨機源，讓結(jié)果公平，像EOS被干擾的情況不會發(fā)生。

目前Harmony主網(wǎng)上有游戲和穩(wěn)定幣的應用，團隊也在跟更多的合作伙伴洽談，比如游戲的廠商、DeFi項目，陸續(xù)在對接DApp上線。Harmony的SDK和開發(fā)者工具剛剛做好，目前正在開始對接DApp，未來主網(wǎng)的應用越來越多，目前TPS每個分片有1000，主網(wǎng)網(wǎng)絡可以運行4000TPS。

在跨片通信上Harmony項目也使用了提升效率的技術，Kademlia路由協(xié)議被應用在跨片通信當中。Kademlia路由協(xié)議加入后，在片和片之間的消息傳播不需要太多節(jié)點，只需要兩個分片的節(jié)點，還有中間最短路徑的節(jié)點。提升效率的原理在于發(fā)一個消息不需要所有節(jié)點聽到，而是讓兩個分片和中間最短路徑的節(jié)點知道。目前Harmony跨片通信效率很高，大概10秒就可以完成，沒有這個技術的話，全網(wǎng)節(jié)點都要通知到，而有了這一技術，只需要最短路徑上的節(jié)點。

近期重點為EPoS全新抵押機制 未來會把Harmony打造成具有真正價值的公鏈

采訪的最后，蘭榮堅談到近期Harmony的規(guī)劃是把EPoS全新抵押機制實現(xiàn)，在最新主網(wǎng)上推出，是行業(yè)內(nèi)第一個Staking的機制，相對DPoS簡單的共識，有突破性的創(chuàng)新，保證去中心化和財富分配的均勻，為區(qū)塊鏈行業(yè)帶來經(jīng)驗，為社區(qū)潛在用戶帶來公平的選擇。

長期規(guī)劃中，Harmony更看好應用層、跨境支付領域，深挖這些領域的應用，真正帶來價值的主網(wǎng)。項目未來會在應用層繼續(xù)深挖和探索，可能會自主開發(fā)DeFi、跨境支付、游戲的應用，或者開展多方合作，有可能在其中獲得分紅。

蘭榮堅認為，在WEB3.0時代，公鏈最重要的還是基本性能，TPS、確認時間、速度和交易費用，而Harmony在這四個點都有很大提升，他相信Harmony能夠成為具有真正價值的公鏈。
來源： 鏈茶訪