星物种 | 利用加速器实现快速通道，ThunderCore想用最简单的方式提升公链性能

编者按：本文来自36氪战略合作区块链媒体“Odaily星球日报”（公众号ID：o-daily，APP下载）

快速，现阶段公链最为迫切的目标。

如果区块链真的能带来价值互联网，必然需要能承载如此使命的公链。然而现实是，这样的一条公链仍未出现。最为成熟的两大公链比特币和以太坊，其每秒最高处理的交易分别只有7笔和25笔，这样的速度无法满足商业应用的运行。

Odaily星球日报最近接触到的公链项目ThunderCore（白皮书）认为，实现高速的关键在于共识算法。ThunderCore的首席科学家Elaine Shi从区块链出现之前开始，给我们解释“共识协议的历史”。

她介绍，传统的PBFT和Paxos等共识算法，主要用于Google和Facebook等大型互联网企业内部分布式系统的服务器同步，只要你的网络有足够的带宽，这些协议都非常快。不过这些传统协议本身非常繁琐，在有大规模节点的情况下并非最佳方案。

中本聪发明的区块链技术利用数学实现了突破，用不同于传统的方式达成了共识。Elaine总结，“最长链形式共识”的优势在于简单和健壮（robust ）；缺点则是低速和耗能。

简而言之，目前仍未出现理想中的大规模共识协议。ThunderCore尝试合并上述两者的优点，设计出新的共识算法，命名为Thunderella。

先来解释“传统”的部分，也就是ThunderCore的快速通道。Elaine借用了一个非常有趣的场景来阐述这个过程，这个传统的网络就像复仇者联盟内部（委员会），需要选出一个leader。

假设选举已经完成，大家选出了V神作为leader，他们的任务是对接下来的交易做验证和确认。leader的任务是给所有人广播特定序列号+对应交易，并收集大家返回的验证，只要有达到三分之二的人确认，交易即可被写入区块。假设这群人里面有小于三分之一是坏人，且leader也算是好人，每一轮大家对特定序列号都可达成共识，并不断往前推进。

可是，一旦leader是坏人，他可以不发交易，或者给不同人发不同的交易，导致共识无法达成。也就是说，这个系统现在失效了。

Elaine解释，在传统协议中，一般有两个通道，正常通道（simple normal path ）和恢复通道，一旦正常通道崩溃了，就得利用恢复通道（complicated recovery path）实现正常工作。然而，传统协议的恢复通道非常繁琐，以致于Visa的区块链提供商chain.com目前直接放弃了实现恢复通道，这意味失效后需要人工同步并重启正常通道。

Thunderalla的做法是，在正常通道（快速通道）失效时，节点会退回（fall back）到慢速链上工作。相当于在正常环境已经被攻陷时，退回到一个简陋但安全的地方讨论，选出新领导。慢速链可以使用PoW和PoS的任意一条公链，目前ThunderCore使用的是以太坊，未来希望设计一条基于PoS的公链。

那么，如何发现快速链失效了呢？Elaine解释，这就需要收集证据。快速通道会定期生成链上哈希值，签名后发送给慢速链，这写哈希值就像心跳一样，给慢速链提供了快速链工作情况的检查点。要是慢速链检测到，链上已经生成了好几个区块，但是快速链上却未定时发来哈希值，就会发现有问题。这时，委员会停止在快速链上签名，并就快速通道上的记录达成共识，然后统一到慢速链上工作，选出新leader之后可以回到快速通道上。

Elaine总结，上述共识机制的设计，使得恶意的leader最多只能让记账变慢。“在正常情况下，交易在2-3秒内就能被确认。在最差的情况下，也不会比今天的区块链差。”所以leader就像一个加速器（accelerator），协调快速通道中的记账。

在7月5日与DoraHacks合办的发布会上，ThunderCore的测试网络目前已经上线，外界可以通过注册申请白名单参与测试。Elaine表示，测试网络在部署100个节点、仅有单一分片的情况下，能达到1000 TPS。

现阶段，测试网络中快速通道的加速器，依然是ThunderCore自身部署。未来ThunderCore希望实现去中心化，以投票形式选出，并支持多个加速器。由于快速通道使用的是传统共识协议，Elaine表示需要在性能和去中心化之间平衡，同时做优化，未来设想是约500个节点。

至于新节点的加入，未来会先需要在慢速链中申请，满足一定条件后才能加入快速通道（委员会）。具体的方案团队已经研究出来，将会在近期对外公布。“不太准确来说，我们会选那些持币比较多的节点。”当然快速通道对配置和网络的要求很高，先验证配置是必须的。

Elaine还强调，虽然节点在两条链中切换工作，但开发者在外部只看到一条单一的链 (a single linearly ordered log)。因此，Thunderalla协议可以支持EVM这样在链状结构 (linearly ordered log)上才能工作的智能合约虚拟机。开发者如果觉得以太坊性能不够，原来的DApp不需做什么改动，就可以直接在ThunderCore的平台上继续运作。

团队方面，ThunderCore现有超过30人，常驻硅谷。首席科学家兼联合创始人Elaine Shi是康奈尔大学计算机系副教授（Associate Professor），毕业于清华大学本科，获得卡耐基梅隆大学硕士和博士。她也是 IC3（加密货币和合同倡议组织）的联合创始人。除了上述的委员会选举之外，Elaine表示她还正在尝试从经济系统的角度理解加密货币系统的健壮性。

另一位科学家 Professor Rafael Pass 也任教于康奈尔大学计算机系。CEO Chris Wang是卡内基梅隆大学（CMU）计算机科学博士，是社交游戏公司Playdom共同创办人，也是阿里巴巴、Glasssdoor、Flipkart的早期投资人。

我是Odaily星球日报编辑卢晓明，探索真实区块链，爆料、交流请加微信lohiuming，烦请备注姓名、单位、职务和事由。