金色觀察｜一文讀懂CITA聯盟鏈解決方案_APP

CITA是國內屈指可數的聯盟鏈開發框架之一。今天本文將總結CITA相關的資料，為讀者建立對CITA的了解。

首先，聯盟鏈和公鏈在開發上是共通的，所以CITA上也是開發DApp，而為了實現對DApp的開發就需要一整套的組成部件，最后匯總成一個解決方案。

CITA的整套解決方案體現在CITAHub上，其提供了一套完整的開源的區塊鏈解決方案，在CITAHub中，CITA作為底層區塊鏈內核。并圍繞 CITA， 提供了開源的工具鏈 CITA Toolchain 來完善基礎設施，以方便運營方，開發者以及終端用戶能夠快速使用，

跟 CITA 直接進行數據交互的有 CITA SDK， CITA CLI。官方在 CITA SDK 基礎上構建了 4 個工具：ReBirth、CITA IDE、CITA Truffle Box、CITA Web Debugger。

還提供 3 個針對特定業務需求和開發場景的工具：Microscope、Cyton Wallet、CITA CLI。另外還有一個 first-forever-demo，通過開發或運行此 demo，能夠熟悉 CITA Toolchain 的大部分子工具，并基本掌握在 CITA 上開發 DApp?的操作流程。

從功能定位上看，CITA 是一個面向企業級應用的支持智能合約的高性能區塊鏈內核， 旨在為企業級區塊鏈應用提供一個穩固、高效、靈活、可適應未來的運行平臺。

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因為工程化的實現思路，在區塊鏈技術發展的背景下，CITA 將區塊鏈節點的必要功能解耦為六個微服務：RPC，Auth，Consensus，Chain，Executor，Network。各組件之間通過消息總線交換信息相互協作。 通過配置和定制相應的服務，CITA 能夠滿足企業級用戶的全部需要。

CITA的框架

整個CITAHub的完整組成如下圖，而每個部分都成為了每個功能解耦后的承載體，我們來具體看每個部分的功能分解。

CITA 將一個區塊鏈節點的共識、網絡、計算、RPC 等功能進行了微服務化拆分，每一個微服務又可以有多個實例，最終這些實例共同完成一個節點的記賬功能。這樣，可以將區塊鏈性能的擴展問題轉化成了節點的擴展問題，當性能不足時，插入一臺服務器，分擔節點的工作壓力即可。同時，將共識機制、底層邏輯進行了深度優化，例如采用Rust語言架構所有代碼等。

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實測數據：由4核8G云主機構成的CITA的性能可達到每秒2900筆簡單交易；32核64G云主機組成的CITA的性能則超過了每秒1.5萬筆簡單交易。如采用集群構建節點性能將會更高，因此 CITA 的性能已經足以應付絕大多數應用場景。

CITA Toolchain 作為 CITA 生態中的重要組成部分，目的是使開發者在使用 CITA 或基于 CITA 構建應用時更加方便。

跟 CITA 直接進行數據交互的有 CITA SDK、CITA CLI。

CITA SDK 是 Toolchain 的核心，它將 CITA 上重復繁瑣的操作進行封裝，暴露簡單的接口給開發者，開發者可借助此 SDK 構建應用。

官方在 CITA SDK 基礎上構建了 4 個工具: ReBirth、CITA IDE、CITA Truffle Box、CITA Web Debugger。

CITA CLI 是一個非常友好的系統運維工具。

CITA SDK 分為不同語言版本：Java SDK、JavaScript SDK、Ruby SDK、Swift SDK、Rust SDK。

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JavaScript SDK 是在 Ethereum Web3 的基礎上做了封裝并且添加 CITA 的 JSON-RPC 請求以及 CITA 的簽名模塊，構建了 CITA IDE、CITA Truffle Box、CITA Web Debugger。

Java SDK 集成了與 CITA 客戶端交互的功能，可以用來對 CITA 發送交易、部署智能合約、調用合約方法，進行系統配置以及查詢其他信息等。

Swift SDK 用于構建 Cyton Wallet iOS 端。

Ruby SDK 用于構建 ReBirth。

Rust SDK 是 CITA JSON-RPC 客戶端的 Rust 實現。

ReBirth 是針對 CITA 提供的區塊鏈緩存服務器，能夠滿足檢索區塊，提供 ERC20 交易列表等業務功能需求，這類功能如果直接在底層實現會影響性能。

CITA IDE 是面向 CITA 的智能合約編輯器，能夠編寫、編譯、debug、部署智能合約。

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CITA Truffle Box 是基于 Truffle Box 定制的適配 CITA 的 DApp?全能開發框架，包括編寫合約、編譯合約、測試合約、部署合約、構建 DApp，因此在 CITA 上開發 DApp?的體驗和在 Ethereum 上比較一致。

CITA Web Debugger 作為 DApp?調試工具，是一個基于 Chrome 瀏覽器的插件，用戶在開發 DApp?時，在手機上調試很不方便，使用 CITA Web Debugger 能夠在瀏覽器上調試交易方面的功能，能方便地獲取交易具體詳情和反饋。

此外官方還提供 3 個針對特定業務需求和開發場景的工具：Cyton Wallet、CITA CLI、Microscope。

Cyton Wallet 分為 Android 版和 iOS 版，提供賬戶管理功能（私鑰、助記詞、keystore）和Token 管理及轉賬功能，并內置 DApp?瀏覽器。同時它依賴 ReBirth 提供原生代幣和 ERC20 代幣交易列表。

CITA CLI 是在開發中調試 CITA 的命令行工具，與 CITA 鏈交互可以通過 CITA CLI 操作，支持搜索歷史命令，默認支持 secp256k1 和 SM2 加密算法。

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Microscope 區塊鏈瀏覽器，可用于查詢所有 CITA 鏈上信息，并支持基于 CITA 的多鏈，可在元數據面板中切換目標鏈。支持搜索區塊、交易、帳戶信息和調用智能合約方法。 它還可以與 ReBirth 一起使用，實現指定組合條件的區塊交易列表查詢，分析 CITA 的工作狀態等高級功能。

CITA中的經濟模型選擇

CITA 作為面向企業的高性能區塊鏈內核，擁有支持智能合約的虛擬機，用戶發送交易（轉賬，調用合約，部署合約）中的每個運算都會消耗一定的資源，這里消耗的資源用 Quota 作為單位來計數。

為了對鏈上有限的計算資源進行管理和控制，需要對鏈的經濟模型進行設計。實際的業務場景中普遍存在鏈運營方（發起鏈，維護瀏覽器等鏈的生態）、記賬人（礦工，提供計算資源）、用戶（消耗鏈上計算資源）等參與方角色。其中運營方、記賬人可能由同一方承擔，也可能是有獨立利益訴求的不同參與方。

CITA 作為一個通用的區塊鏈內核，提供了諸多配置參數，讓用戶可以根據自己的業務場景進行定制經濟模型。概括來說可以分為兩種模式：

Quota 模式

無代幣的模式，系統默認模式。系統僅對用戶交易消耗的資源進行統計。

參數設置。通過設置 Quota Limit，系統可以對區塊內交易總體消耗的資源進行限制，也可以對單個賬戶設定一個塊內交易資源消耗的限制。詳細內容與操作參見 Quota 模式。

場景舉例：

幾個企業組成一個聯盟運行區塊鏈，每一個成員既是“礦工”（維護區塊鏈賬本），又是用戶（消耗計算資源）。礦工“無償”工作，旨在維護系統穩定。這種場景可以選擇 Quota 模式。

Charge 模式

有代幣的模式，鏈上發行原生代幣。系統先對用戶交易消耗的資源進行統計 (quotaUsed)，并換算為原生代幣對用戶進行收費。收取的費用有多種靈活的分配方式，方便用戶根據業務場景進行定制。

參數設置。與 Quota 模式一樣，charge 模式也可以通過設置 Quota Limit，對區塊內交易總體消耗的資源進行限制，對賬戶的單次交易設定資源消耗的限制。并且可以靈活的設置代幣總量和分發方式。在鏈的運行過程中，還可以通過通過設置 QuotaPrice 對手續費進行調控。

CITA對隱私保護的選擇

在 CITA 的架構中，為保護“賬本”的相關隱私，采用了多元的技術方案來對用戶身份與上鏈數據進行隱私保護。

如果使用密碼學方案，所有的參與方都參與了對數據有效性、合法性的校驗，但是只能提供轉賬隱私，有前向安全風險。可以對用戶身份和交易數據進行隱私保護。

如果采用了零知識證明技術。證明者向驗證者提供關于交易發送者、接受者身份和交易細節的證明，證明內容不透露交易雙方身份和交易細節等相關信息。數據有效隔離；無前向安全風險。可以對交易數據進行隱私保護。

綜合了幾種多鏈與跨鏈方案后，CITA 在底層實現了側鏈方案來實現隱私交易。幾個相關合作方共同起一條主鏈，其中的某幾個參與方可以向主鏈注冊一條側鏈，在側鏈上進行交易、驗證，從而使側鏈數據與主鏈數據隔離開，從而實現側鏈交易數據的隱私保護。此方案無中心化風險，靈活性更高。

此外，還將需要參與共識和需要共享的核心數據，和其他的數據如合同明文、批量大數據、隱私、個人信息分離，數據脫敏后再上鏈，或者將數據摘要上鏈，必要時再授權訪問明文等其他數據。鏈外存儲是將要保護的隱私數據，鏈上是可以公開的數據。這種方法是當前可行性較好的方案，可以基于 CITA 進行設計實現。

最后，如果使用可信硬件，能讓整體架構簡潔，對存儲空間要求低，具有很高的靈活性；但是受制于廠商。這種方式可以對用戶身份、上鏈數據（交易數據、存證數據）和智能合約的隱私保護。

例如應用SGX隱私保護技術，通過計算機的核心處理器 CPU 來構建可信執行環境 TEE，SGX 可以將智能合約中的關鍵操作封裝到 Enclave 中，即便操作系統或者 VMM(Hypervisor)也無法影響 Enclave 里面的代碼和數據。Enclave 的安全邊界只包含 CPU 和它自身，極大的保證了數據的安全性。CITA表示，目前，已有項目搭建了 CITA 聯盟鏈平臺，并使用 SGX 可信執行環境技術，實現了交易數據的隱私性和監管的穿透性。

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