Layer0層擴容，做區塊鏈的CDN_ALM

最近研究了一下Bloxroute這個項目，算是擴容方案里面比較獨特的，其參考了互聯網時代的CDN的思路，它基本沒有動共識相關的東西，而是重新構建了一個中心化的網絡，通過一定的技術來加速整個區塊的傳播，可擴展性和性能提升非常不錯，整個技術方案也非常有意思。

區塊鏈分發網絡

Bloxroute通過在全球部署服務器構造了一個高吞吐，低延時的網絡，這個網絡中的服務器被稱為中繼，這個網絡經過優化，可以快速的傳播區塊鏈中的交易和區塊。為了讓區塊鏈的節點和這個網絡通訊，還開發了一套網關軟件，可以讓區塊鏈中的消息和BDN的協議進行交互。具體如下圖所示：

網絡中的角色

Klaytn 基金會創始人：元宇宙互操作性需要區塊鏈技術:8月8日，Klaytn 基金會創始人 Sam Sangmin Seo 表示，區塊鏈技術在元宇宙技術中起著至關重要的作用，因為它提供了不同元宇宙之間的互操作性。Seo 說：“區塊鏈可以提供在元宇宙中實現虛擬經濟的手段，但這并不是全部。在不同的元宇宙之間進行溝通需要區塊鏈技術，使它們能夠相互作用，相互聯系。”（Forkast）[2022/8/9 12:10:51]

在整個BDN網絡中分為多種角色：

1、網關

2、中繼

3、控制平面

4、遠程區塊鏈節點

網關：

網關是一種可以將你的區塊鏈全節點連接到BDN的應用程序，網關可以比區塊鏈的P2P網絡更快的將區塊和交易傳輸到你的全節點。對于與網關相連的區塊鏈全節點來說，網關是透明的，就像另外一個節點一樣，但是因為網關不保存區塊鏈的狀態，所以網關需要遠程的區塊鏈節點來響應節點的請求。

STEPN推出realm計劃，用戶可在不同的realm中Play同一款游戲:5月24日消息，Move to Earn應用STEPN推出realm計劃。據悉，“realm”是承載游戲分叉的服務器，可使不同的用戶在不同的realm中Play同一款游戲。在STEPN中，用戶在不同的realm共享同一套規則：能量跨realm共享；GMT跨realm橋接；游戲中的實用代幣不會跨realm橋接。且用戶可以自由定義realm的顏色主題、實用代幣、NFT的視覺效果和敘事。

數據顯示，STEPN月活用戶為300萬；日活用戶為80萬；月收入達1億美元，日交易費用凈利潤達300-500萬美元。[2022/5/24 3:38:09]

當開啟網關后，用戶需要指定一個IP，然后網關連接到控制平面，并提供它的IP，控制平面根據網關提供的IP的地理位置，返回一組最接近網關的中繼服務器列表，并通過ping來確認最低延時的中繼服務器，從而提高傳輸的效率。

LayerZero完成600萬美元A輪融資，Multicoin和Binance Labs領投:9月16日消息，區塊鏈領域互操作初創公司LayerZero 完成600萬美元A輪融資，Multicoin和Binance Labs領投。LayerZero目前正在接受審計，預計將于今年第四季度初推出。LayerZero此前在今年4月份完成200萬美元種子輪融資。（CoinDesk）[2021/9/16 23:30:21]

中繼：

中繼是組成BDN的骨干，中繼服務器遍布世界各地，給各地的區塊鏈節點提供更快的傳輸服務。

為了提高傳輸效率，分別設計了兩種中繼——交易中繼和區塊中繼，分別傳輸區塊鏈中的交易和區塊，這樣設計可以保證，交易和區塊的傳輸互不影響。

交易中繼和區塊中繼雖然邏輯上是分離的，但是物理上可以在同一臺機器上，通過不同的端口來提供交易和區塊的傳輸服務

現場 | Qtum量子鏈CEO帥初：只有layer2才能承載千萬級應用:金色財經現場報道，10月27日，第六屆區塊鏈全球峰會于上海開幕，峰會上Qtum量子鏈CEO帥初演講表示，區塊鏈真正的未來，是連接互聯網上的資源，在layer1上做清結算一定會堵塞，未來2年，借助layer2，會在鏈下實現更多的實踐。公有鏈依舊面臨鏈的處理能力有限、資產類型，鏈下的缺口在于區塊鏈連接現實世界。受制于公有鏈發展，所有的用戶會遷移到layer2，只有layer2才能承載千萬級應用。[2020/10/27]

控制平面：

控制平面主要負責給連接進BDN的網關，提供最低延時的中繼服務器

Gate.io將于5月13日12點開通KLAY/USDT交易:據官方公告，Gate.io第一期Klaytn單個投票上幣活動已結束。本次投票共2245人參與，共投出47,095,384票，票數超過目標1000萬票，符合上幣要求。按照規則，Gate.io已為用戶空投KLAY代幣及發放VIP升級獎勵，并將于5月13日（周三）中午12:00開通KLAY/USDTKLAY/USDT交易，并隨后開通提現服務。詳情見原文鏈接。[2020/5/12]

遠程區塊鏈節點：

網關在跟全節點進行通訊的時候，使用的是區塊鏈原生的P2P協議，但是因為他們并不是全節點，他們無法完成一些全節點的功能，比如驗證某個區塊是否合法，這個時候如果跟它聯通的節點向網關請求信息是無法響應的，所以需要部署一些遠程區塊鏈節點來幫助網關響應正常的區塊鏈請求。

從整個設計中，我看到了高端路由的設計方式，也就是控制平面和數據平面的思想，這當然跟團隊本身就是搞網絡出身相關。

通過這四個角色搭建的一套網絡，可以從地理位置上分配更近，延遲更低的服務器來進行區塊的傳播，從而達到了提升性能的目的。當然這只是從網絡拓撲本身來提高性能，其實Bloxroute還從其他方面來進一步提升傳輸的性能。

高性能和可擴展性的關鍵

除了網絡拓撲優化之外，Bloxroute還使用了基于交易索引的區塊壓縮技術和直通路由技術來提升性能。

基于交易索引的區塊壓縮技術

我們知道在區塊鏈中，每筆交易產生后會先進入一個交易池中，然后通過P2P網絡進行擴散，進入每個節點的交易池中，然后等待被礦工打包。在Bloxroute的方案中，當未驗證的交易被傳輸到中繼后，會生成一個唯一的shortID和這筆交易對應，然后再將這個sID和交易一起傳播到其他的中繼中，再由中繼將這個交易索引對同步到和其相連的其他網關中，具體流程如圖所示：

經過這一輪傳播后，所有的網關里面都包含了交易和交易的索引，這個時候它還不能發揮作用，需要等到礦工挖出區塊才行。

我們知道礦工經過POW競爭后，將未確認的交易包含在區塊中，并進行傳播，當礦工將它新的區塊發送給網關后，網關會根據交易和交易索引表，將區塊中的交易部分全部替換成索引，因為交易索引一般只是4個字節的容量，所以這樣替換一下子將區塊的大小縮減了很多，從而達到擴容的目的。

然后網關會講壓縮的塊傳播到中繼，并進一步傳播到其他的網關，這個時候網關需要將壓縮后的區塊進行還原，首先它會根據索引來查找自己的高速緩存，如果不巧沒有找到，它會去請求連接的網關進行還原，如果還是還原不了，則它會直接丟棄這個壓縮的區塊。如果成功還原壓縮的區塊，網關就會將還原后的區塊傳輸給和它相連的全節點。

Bloxroute的交易壓縮是非常出彩的部分，本身在整個區塊中，區塊頭只占非常小的部分，而區塊體中的交易占大頭，在區塊鏈本身的P2P網絡中非常難壓縮，因為還涉及到區塊和交易驗證的問題，而在BDN中完全不需要管這些東西，只要交易和交易索引的對應關系不要搞錯，可以非常方便的進行壓縮。

直通路由技術

在區塊鏈的P2P網絡中，任何區塊在傳播之前都需要驗證它的有效性，所以每個節點必須接受該區塊的全部信息，然后驗證完后才能傳播給下一個節點。而在BDN中不需要驗證區塊的有效性，所以當中繼接受到一個區塊的網絡包后，它不需要等待其他網絡包到來組成一個完整的區塊，而是立即將這個包傳輸到下一個中繼或者網關去，從而提升了傳輸的效率。

我們可以看到圖中，中繼沒有等到區塊全部接收到后在傳播，而是接收一部分后就立即傳播了。

結尾

Bloxroute使用了非常精妙的手段進行了擴容，對區塊鏈的入侵性小，可擴展性高，提升了非常多性能，但好的技術也需要市場推動，我們對這個項目拭目以待。

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Luna