基於加速晶元驅動的高效能區塊鏈實現原理

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本次將從行業現狀、技術探索、芯鏈介紹這三個方面，來一步步的分析基於加速晶元驅動的高效能區塊鏈實現原理。

區塊鏈技術經過幾年的發展，逐步展現出其潛力，開始在一些領域落地。但是，作為一項新興技術，仍存在諸多技術瓶頸。

現在包括銀行等一些大型公司不太會用區塊鏈，制約了企業的開發速度，因此區塊鏈在易用性上還有待提高。

同時tps(transactions per second)也是制約目前區塊鏈應用落地的重要原因。對於需要高幵發的業務，目前也沒有相應的解決方案。tps 3000成為行業的共同的瓶頸，使得區塊鏈在**值的高幵發業務領域無法落地。

目前急需乙個支撐bat使用者級別的海量高幵發運用場景的區塊鏈底層平台。來解決這個行業瓶頸，提供高頻率訪問需求的智慧型合約業務。

同時還要能夠實現中心化伺服器的使用者體驗，支援中心化伺服器無法承載的千億級終端的超大規模物聯網場景。

基於軟體層面的效能優化潛力將逐步耗盡，結合底層硬體加速晶元和軟體層面優化成為了一種新的探索和可能。

基於加速晶元的高效能區塊鏈平台，是乙個前所未有的挑戓和創新。它是一種全新的區塊鏈體系架構，要定位為易用的高效能區塊鏈平台，必須實現分布式應用的效能擴充套件，來滿足當前區塊鏈技術商業化落地的需求。

這個體系架構需要提供帳戶、身份與授權管理、策略管理、資料庫、非同步通訊以及在數以千計的cpu、fpga或群集上的程式排程。通過這樣乙個全新體系架構的區塊鏈，通過運用低延時高幵發硬體加速技術，可實現每秒支援數百萬個交易，且達到秒級確認。

首先是晶元級的加速引擎，乙個基於硬體晶元加速的平台。其次軟硬體深度的融合，可以把軟體系統融入到加速引擎來做深度定製。最後依託軟硬體體系架構設計，穩定支援百萬級併發。

圖中上面的三行是應用層的應用場景，包括金融監管、醫療互通、資料徵信等系統。下面兩行則是底層軟體平台。

我們未來的加速晶元主要有兩種存在形式，第一種是專用的大型伺服器，包括cup、fpga/gpu/asic。除開大型的伺服器之外，也會有可攜式的加速引擎裝置，它以u盤的形式存在，內部包括業務加速卡和加速晶元，可以直接拔插到手機、平板或者其他的便攜裝置。

對於網路層的優化，我們設計了一款tcp流量限載引擎，它可以讓節點之間的鏈結達到幾十萬的併發。

以上就是我們加速引擎的核心架構圖，也是整個產品的核心。

它是一款基於 arm+ fpga 架構的 fpga 定製化加速網絡卡。在硬體tcp/ip 協議棧基礎上，配合軟體加速單元，實現區塊鏈體系架構下的網路流量解除安裝及高吞吐、高併發鏈結處理。通過修改調整快取方式可以支援併發處理幾百條流到幾百萬條 tcp 併發鏈結的維護處理。

圖中dormemory是乙個記憶體。下方的fpga裡面的hpbblock logic包含著我們的核心邏輯，左側的mac + toe/ude則是用來處理網路相關的高併發。

系統初始化，硬體系統獲取全網配置表項，建立會話，並維持會話可靠。任意節點使用者端軟體發起交易請求，通過加速硬體向全網幵行廣播傳送附有簽名的資訊。同時開始監控全網確認狀況。

隨機指定節點（通過dpos演算法選舉出來的區塊生成者）收到帶有簽名資訊的交易後，打包形成未確認block,通過加速硬體全網廣播。全網各節點硬體迚行block確認，幵廣播確認結果。任意節點收到約定的k個block確認訊息。達成共識幵發布完整block。全網廣播完整block，各節點更新各自賬本。

由於區塊鏈高效能高併發，以及自身先天性的資料加密安全，分布式去中心資料儲存的特性，對於金融客戶在交易效能和高併發、高安全上的需求可以很容易滿足。

另外還可以解決未來醫療機構的資料儲存，資訊共享、隱私保護等需求。

最後憑藉軟硬體能力和智慧型合約，在資料的採集、使用、授權上，都進行了智慧型處理，保證了資料的純淨性，促進了大資料的健康成長。

hpb(high-performanceblockchain)是一種全新的區塊鏈軟硬體體系架構，其中包含晶元加速引擎和區塊鏈底層平台，旨在實現分布式應用的效能擴充套件。

它的定位是服務普惠金融、物聯網、大資料、人工ai等高頻高幵發領域的行業，同時也在共享醫療經濟、徵信等領域為社群使用者提供服務。

同時芯鏈是乙個開源的硬體和區塊鏈底層平台，2023年8月11日， hpb（芯鏈）正式將tcp解除安裝引擎核心**公布到**託管**github 上，實現**開源。

以上為本次分享內容，謝謝大家！