記者 | Aholiab

編輯 | Carol

隨著新基建概念的提出，5G、大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)將發(fā)揮不可或缺的作用。其中區(qū)塊鏈作為信任機制的紐帶，正在憑借其不可篡改、信息透明等特性，為新基建賦能。

2019年，由于國家信息中心牽頭，會同中國移動、中國銀聯(lián)等單位合并發(fā)起了區(qū)塊鏈服務(wù)網(wǎng)絡(luò)（Block-chain-based Service Network，以下簡稱BSN），旨在建立一個低成本開發(fā)、部署、運維、互通和監(jiān)管聯(lián)盟鏈應(yīng)用的公共基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

經(jīng)過一年多的發(fā)展，BSN于今年4月25日正式進入商用階段。那么作為「國家隊」牽頭，眾巨頭合作開發(fā)的區(qū)塊鏈服務(wù)網(wǎng)絡(luò)究竟有哪些亮點？其背后的設(shè)計理念和技術(shù)又是怎樣的？

不久前，我們采訪了BSN首席架構(gòu)師、紅棗科技CTO馬曉軍，聽他揭秘了BSN背后的技術(shù)理念。

馬曉軍：現(xiàn)任北京紅棗科技有限公司CTO和區(qū)塊鏈服務(wù)網(wǎng)絡(luò)BSN首席架構(gòu)師，曾在浪潮和大展核心部門承擔(dān)主力研發(fā)工作。具備十余年系統(tǒng)開發(fā)、技術(shù)架構(gòu)設(shè)計和項目管理經(jīng)驗。作為資深架構(gòu)師，參與過二代貨發(fā)發(fā)行庫、智慧城市五源計劃、區(qū)塊鏈服務(wù)網(wǎng)絡(luò)BSN等相關(guān)項目。

BSN底層架構(gòu)“揭秘”

CSDN: 請介紹下BSN項目建立的初衷、經(jīng)過及近況。

馬曉軍：最初起因很簡單也很直接，五源計劃項目的繳費鏈應(yīng)用在部署時我們調(diào)研了國內(nèi)的幾家BaaS提供商，三個節(jié)點的生產(chǎn)環(huán)境每年的運行成本幾乎都在十萬以上。這對一個初期投入運營并發(fā)交易數(shù)低于10TPS的應(yīng)用產(chǎn)品來說太貴了。傳統(tǒng)BaaS平臺雖然降低了區(qū)塊鏈應(yīng)用部署、運維的技術(shù)門檻，但也在一定程度挾持用戶部署需求，不利于區(qū)塊鏈技術(shù)大范圍的使用和普及。我們希望能找到并提供一個低成本部署的解決方案讓大量的中小微企業(yè)、甚至學(xué)生在內(nèi)的個人可以使用區(qū)塊鏈技術(shù)進行創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)，從而促進區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展和普及。

BSN已經(jīng)集成了Hyperledger Fabric 和FISCO BCOS，正在做Fabric國密、百度XuperChain的集成，還有后續(xù)CITA等多個框架的集成。BSN國際網(wǎng)公測版本已經(jīng)發(fā)布，我們會陸續(xù)在國際官網(wǎng)和國際節(jié)點上適配支持以太坊、EOS等一些公鏈，為DApp開發(fā)者提供高性能、高可用的公鏈節(jié)點接入服務(wù)。

CSDN：在您看來區(qū)塊鏈平臺的底層架構(gòu)設(shè)計與其他平臺有哪些不同？這些不同在BSN平臺上如何體現(xiàn)？

馬曉軍：首先是理念的不同，BSN的核心理念是建立一個資源共享使用的區(qū)塊鏈公共基礎(chǔ)環(huán)境，提供整合了多種云資源、底層框架、運行環(huán)境、密鑰管理、開發(fā)SDK和網(wǎng)關(guān)API的一站式區(qū)塊鏈部署和運行服務(wù)。開發(fā)者可以以極低的成本在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)上便捷地部署和運行區(qū)塊鏈和分布式賬本應(yīng)用。不論底層是否異構(gòu)，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)上所有的應(yīng)用鏈均可以進行數(shù)據(jù)交互，這樣帶來的是類似互聯(lián)網(wǎng)上快速搭建網(wǎng)站并高效互聯(lián)互通的優(yōu)質(zhì)體驗。

從底層架構(gòu)來講，BSN采用更細顆粒度的多應(yīng)用共享運算資源的方式，來降低區(qū)塊鏈應(yīng)用服務(wù)運行的成本。簡單地說，在BSN上多個開發(fā)者部署的不同區(qū)塊鏈應(yīng)用可以部署運行在同一臺主機的區(qū)塊鏈節(jié)點上，相當于共享同一臺服務(wù)器。而大部分的BaaS平臺多是通過分配獨立主機資源服務(wù)器資源來部署應(yīng)用服務(wù)，忽略了應(yīng)用服務(wù)的實際計算資源需求造成資源浪費也提高了客戶的部署成本。從表現(xiàn)形式上來說，在能夠滿足應(yīng)用服務(wù)性能要求的情況下，在BSN上部署應(yīng)用服務(wù)的成本會更低。就像在一臺電腦運行10個應(yīng)用和10個應(yīng)用必須分別運行在10臺電腦相比，前者的成本肯定是低的。

BSN架構(gòu)圖

BSN是基于互聯(lián)網(wǎng)來搭建連接不同云服務(wù)和IDC的區(qū)塊鏈公共運行環(huán)境，其他平臺多是基于云服務(wù)商的云服務(wù)的內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)來組建區(qū)塊鏈運行環(huán)境。

從底層框架的角度，目前大部分的BaaS平臺一般都會有選擇的集成一個兩個開源或自家的區(qū)塊鏈框架，而且搭建的區(qū)塊鏈運行環(huán)境是獨立運行的。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的核心理念之一是支持盡量多的區(qū)塊鏈底層框架。目前區(qū)塊鏈技術(shù)還處在早期階段，我們希望能夠通過服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為所有底層框架建立一個良性發(fā)展和公平競爭的環(huán)境，促進底層框架方持續(xù)推動區(qū)塊鏈底層技術(shù)發(fā)展，不斷提升服務(wù)品質(zhì)。所有適配到服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的框架并不是簡單地堆砌在一起，而是根據(jù)《區(qū)塊鏈服務(wù)網(wǎng)絡(luò)底層框架適配標準》，在密鑰算法、CA管理、應(yīng)用鏈管理、智能合約管理、交易接入等方面進行統(tǒng)一。

再有一個不同是多門戶，也就是BSN賦能平臺的這部分。一般來說，其他的區(qū)塊鏈平臺是封閉的，僅銷售平臺本身的資源，也不會將BaaS能力輸出給第三方。BSN提供這種服務(wù)—通過BSN賦能平臺把區(qū)塊鏈應(yīng)用服務(wù)的發(fā)布能力開放給第三方，讓第三方門戶能夠使用BSN的部署資源向其用戶提供區(qū)塊鏈應(yīng)用部署和運行服務(wù)能力。

特別是面向有開發(fā)者資源的門戶，以CSDN為例，作為中國專業(yè)的IT技術(shù)社區(qū)聚集了大量的技術(shù)開發(fā)者。如果CSDN集成了BSN賦能平臺,開發(fā)者就可以直接在CSDN平臺內(nèi)選擇BSN的城市節(jié)點資源部署區(qū)塊鏈應(yīng)用，這些應(yīng)用部署信息通過賦能平臺傳給BSN的運維系統(tǒng)并由其調(diào)度各個城市節(jié)點的節(jié)點管理服務(wù)完成服務(wù)部署工作。對于CSDN平臺方來說，實際上是向CSDN的用戶輸出了區(qū)塊鏈的部署能力，實現(xiàn)類似于BSN門戶的功能。

CSDN：作為BSN的首席架構(gòu)師，BSN架構(gòu)的設(shè)計遵循了哪些原則？

馬曉軍：在架構(gòu)和實現(xiàn)上主要遵循以下幾個設(shè)計原則：

• 簡單易用，實現(xiàn)自動化配置、部署區(qū)塊鏈應(yīng)用服務(wù)，管理維護記賬節(jié)點，提供區(qū)塊鏈全生命周期管理；

• 安全可靠，以加密技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)完善的用戶身份認證、CA管理、應(yīng)用權(quán)限管理、數(shù)據(jù)安全管理和隔離機制；

• 成熟先進，區(qū)塊鏈服務(wù)網(wǎng)絡(luò)采用多領(lǐng)域的成熟技術(shù)搭建，從分析企業(yè)應(yīng)用的典型用例出發(fā)，來設(shè)計系統(tǒng)功能特性和基礎(chǔ)能力服務(wù)，確保服務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供的基礎(chǔ)功能服務(wù)具備普適性，適應(yīng)廣泛的企業(yè)需求；

• 模塊化設(shè)計，采用模塊化設(shè)計，將節(jié)點資源管理、底層框架適配、應(yīng)用鏈管理、節(jié)點網(wǎng)關(guān)、CA管理、權(quán)限管理、運維管理與監(jiān)控等功能模塊分開設(shè)計實現(xiàn)，通過定義清晰的模塊接口服務(wù)實現(xiàn)模塊間的松耦合，以獲得整個系統(tǒng)良好的可擴展性。

• 合作開放，任何云服務(wù)商、底層框架商和門戶商在符合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準的前提下，均可以自由選擇加入或退出服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

CSDN：在架構(gòu)的搭建中遇到過哪些技術(shù)挑戰(zhàn)？

馬曉軍：前面提到的BSN基于運算資源共享承載多個應(yīng)用服務(wù)，這種模式下的對基于不同區(qū)塊鏈框架的應(yīng)用服務(wù)的運算和網(wǎng)絡(luò)資源使用進行準確的計費計價技術(shù)實現(xiàn)是一個難題。從商業(yè)邏輯上很容易理解，多個應(yīng)用跑在一臺機器上，肯定比一臺機器跑一個應(yīng)用要便宜。

但是這20個應(yīng)用跑在一臺機器上，要很準確地度量每個應(yīng)用的費用就比較難做到。拿流量計費來說，傳統(tǒng)的BaaS平臺的應(yīng)用服務(wù)與主機是一對一部署，通過對主機的流量統(tǒng)計即可準確的計費，但在BSN上往往是不同發(fā)布方的多個應(yīng)用服務(wù)部署在同一個主機上運行的一個底層框架的服務(wù)實例中，這就需要我們能夠針對不同框架的不同應(yīng)用通過底層框架節(jié)點通訊數(shù)據(jù)報文以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包才能比較準確為應(yīng)用流量進行統(tǒng)計和計費。而對主機的CPU和內(nèi)存計算資源的準確計費和定價則更加復(fù)雜。

BSN的多框架適配需要我們投入大量的資源和精力去深入研究各類不同的區(qū)塊鏈框架的運行機制，并結(jié)合BSN的商業(yè)模式來定制與底層框架的適配。

異構(gòu)的節(jié)點服務(wù)商資源設(shè)施的部署兼容、規(guī)模龐大的公共城市節(jié)點滾動更新部署和跨多家電信運營商間的互聯(lián)網(wǎng)通信延遲等也都是服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運維和運營過程中面臨的難題和挑戰(zhàn)。

國家隊卡司，如何打造超級區(qū)塊鏈服務(wù)網(wǎng)絡(luò)？

CSDN：BSN涉及到國家部委和多家企業(yè)共同參與，它們之間的分工是怎樣的？

馬曉軍：紅棗科技主要是在做BSN的底層框架適配、城市節(jié)點運行管理、城市節(jié)點網(wǎng)關(guān)相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)工作。中國銀聯(lián)電子支付研究院負責(zé)BSN的基礎(chǔ)能力服務(wù)的設(shè)計和建設(shè)工作。中國移動設(shè)計院負責(zé)BSN城市節(jié)點入網(wǎng)管理系統(tǒng)、BSN城市節(jié)點組網(wǎng)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計和建設(shè)工作。各個底層框架開發(fā)方，如微眾銀行、百度、海南鏈火、溪塔科技等負責(zé)底層框架適配的定制開發(fā)工作。

CSDN：BSN在異構(gòu)區(qū)塊鏈間的跨鏈機制是怎樣的？

馬曉軍：BSN在與邊界智能合作研究將其IRITA框架集成到BSN，以支撐開發(fā)者的應(yīng)用鏈之間的跨鏈訪問與互操作。其次，開發(fā)者的鏈下業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過BSN的城市節(jié)點網(wǎng)關(guān)，在獲得應(yīng)用發(fā)布者的接入授權(quán)的情況下同時訪問和操作多個區(qū)塊鏈應(yīng)用鏈，可以實現(xiàn)基于鏈下中繼的鏈間數(shù)據(jù)互通。

CSDN：BSN的安全機制/加密算法機制是怎樣的？

馬曉軍：當開發(fā)者在任何 BSN 門戶內(nèi)發(fā)布一個應(yīng)用鏈時，有兩種應(yīng)用接入密鑰模式可供選擇：「密鑰托管模式」或「上傳公鑰模式」。密鑰托管模式是用戶委托服務(wù)網(wǎng)絡(luò)生成密鑰，由用戶在BSN門戶內(nèi)下載后使用。上傳公鑰模式是由應(yīng)用鏈用戶在本地生成密鑰，再將公鑰通過BSN門戶上傳，然后使用私鑰進行交易簽名連接城市節(jié)點網(wǎng)關(guān)，完成應(yīng)用的接入鑒權(quán)。

密鑰托管模式比較方便，但上傳公鑰模式更自主化，具體使用哪種模式完全由開發(fā)者自行選擇設(shè)定。對已經(jīng)發(fā)布的應(yīng)用鏈，開發(fā)者在設(shè)置用戶交易密鑰時，可以為整個應(yīng)用鏈設(shè)置一個統(tǒng)一的密鑰，供所有接入用戶使用，也可以為每個用戶設(shè)置單獨的用戶交易密鑰。密鑰設(shè)置的模式也分為密鑰托管模式和上傳公鑰模式。與應(yīng)用接入密鑰不同的是，城市節(jié)點網(wǎng)關(guān)提供了用戶交易密鑰的管理接口，不需要開發(fā)者和用戶在BSN門戶內(nèi)另行設(shè)置。

此外，開發(fā)者在發(fā)布應(yīng)用鏈的智能合約時，可以將智能合約內(nèi)的方法自由組合成各類角色，每個角色擁有調(diào)用一個或多個方法的權(quán)限，例如：有些角色可以寫入數(shù)據(jù)，有些角色只能查詢數(shù)據(jù)。當用戶加入應(yīng)用鏈時，可以被分配一個或多個角色。這些角色和對應(yīng)的權(quán)限信息存在于權(quán)限鏈內(nèi)。當用戶的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)接入該應(yīng)用鏈時，只能執(zhí)行所分配角色允許執(zhí)行的功能和數(shù)據(jù)權(quán)限。

開發(fā)者可以在智能合約的編寫上進一步控制交易和數(shù)據(jù)處理。即使兩個用戶擁有同一個角色的權(quán)限，也可以在智能合約代碼層面定義這兩個用戶可以查詢和執(zhí)行不同的數(shù)據(jù)交易操作。

以上幾種機制在應(yīng)用鏈數(shù)據(jù)安全方面形成服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的完整體系，既保證了數(shù)據(jù)的絕對安全，又讓開發(fā)者有足夠的空間根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計自己應(yīng)用鏈的安全機制。

BSN與區(qū)塊鏈應(yīng)用

CSDN：目前BSN上有哪些讓你印象深刻的應(yīng)用？

馬曉軍：從內(nèi)測到目前的商用，BSN內(nèi)已部署了幾百個區(qū)塊鏈應(yīng)用，其中如1call居民公共積分管理、公共數(shù)據(jù)安全共享服務(wù)、智慧消毒監(jiān)管平臺、政務(wù)融合鏈、電子合同管理、政務(wù)存證、商品溯源等區(qū)塊鏈應(yīng)用，覆蓋了不同的行業(yè)。

BSN的發(fā)起方基于BSN核心技術(shù)，推出了針對行業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)的BSN區(qū)塊鏈專網(wǎng)。區(qū)塊鏈專網(wǎng)基于政務(wù)、金融、電力等專用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建，建成包括底層區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)、配套的管理平臺、運維平臺和應(yīng)用門戶等在內(nèi)的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)環(huán)境平臺，同時匯聚了各類行業(yè)專業(yè)公司的公共健康管理、數(shù)字存證、公共安全證據(jù)監(jiān)管、民事登記、政務(wù)信息互通互信等政務(wù)民生區(qū)塊鏈應(yīng)用產(chǎn)品，為地方政府的智慧城市建設(shè)和傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)區(qū)塊鏈改造賦能。

CSDN：未來1-2年，區(qū)塊鏈應(yīng)用會向哪些方面發(fā)展？

馬曉軍：個人認為區(qū)塊鏈技術(shù)在跨境支付、信用證、支付清算等金融領(lǐng)域和選舉投票、福利彩票、公益慈善公共事業(yè)領(lǐng)域或許會最先成熟并發(fā)揮巨大應(yīng)用價值。區(qū)塊鏈可以在技術(shù)上解決選舉投票、福利彩票、公益慈善過程中的透明和公開問題，避免結(jié)果被外界人力干擾，保證結(jié)果的公正。

CSDN：你的區(qū)塊鏈技術(shù)成長之路是怎樣的？

馬曉軍：我是從比特幣、以太坊開始了解區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)知識、技術(shù)架構(gòu)和運行機制。在BSN的建設(shè)過程中對Hyperledger Fabric, FISCO BCOS，XuperChain有過比較深入的學(xué)習(xí)和研究。

對于入門區(qū)塊鏈的開發(fā)者，我推薦先從技術(shù)社區(qū)廣泛的搜集區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)知識資源并進行大量泛讀。然后再選擇一個區(qū)塊鏈框架進行深入學(xué)習(xí)和研究。要熟悉一個框架，可以從框架的官方文檔資料入手，理解基礎(chǔ)名詞和概念，根據(jù)這些補充自己缺少的知識點。進而通過精度細讀掌握框架的整體架構(gòu)和運行機制，比如：安全控制、密碼算法、交流處理流程、同步機制、共識機制、區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)數(shù)據(jù)庫和智能合約語言等等。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的項目實踐，由問題驅(qū)動進一步的去學(xué)習(xí)和研究框架的實現(xiàn)代碼。對于區(qū)塊鏈應(yīng)用開發(fā)者，精通相關(guān)框架的智能合約語言、合約SDK、合約開發(fā)模式、合約部署機制、框架cli SDK等都是必須的。

文章來源于區(qū)塊鏈大本營 ，作者CSDN App