波尔区块链技术方案 —— 『打造高性能拓展公共区块链网络』

BOHR 顺应“区块链+”时代发展大势，构建实用公共区块链生态系统的完整 解决方案，具有高扩展性，有效的安全性，可靠性，分散性和开发多种应用 程序类型的灵活性。它将允许每秒高达 100 万次的交易。BOHR 基于专用的 基础协议化框架设计，中间层智能合同执行和上层功能体系结构实施,使区块 链技术在真正的大规模商业应用中取得成功。

前言

BOHR 针对现有区块链普遍存在的交易拥堵、交易费高、交易 确认时间长等问题，以“极轻、极速、极趣、极广”为目标，构建全 球首个高性能拓展公共区块链网络，支持海量并发交易且交易确认更 快。BOHR 具有创新的双层共识机制和 COSH 共识算法，利用该 算法周期性地选出若干超级节点，赋予它们数据单元的公证权，并会 根据它们发出有效的公证单元获得区块奖励。BOHR 聚焦于打造简 单易用的去中心化数字通证底层区块链，利用增强表达能力的声明式 智能合约，用户可自由创建和发布数字通证，而无需编写复杂的智能 合约代码。 BOHR 拥有可扩展的钱包，为数字通证、区块链游戏和社交网 络提供安全保障和丰富的应用接口，让新奇特的想法在区块链上流畅 地运行，让使用区块链成为一种生活方式，为区块链在各个领域大规 模应用成为可能。

行业背景

1.1 区块链+”时代浪潮

中本聪在 2009 年创立的比特币。那时被人们看做是区块链 1.0 时代。如今 11 年过去了，区块链的发展迅速，从以比特币为代表的 区块链1.0到以以太坊为代表的2.0，在到即将来临的区块链3.0（“区 块链+”时代），前后 10 年的时间。 回归区块链本身，我们认为区块链的发展可以划分为三个阶段： 点对点交易、智能合约和泛区块链应用生态（Token 经济）。

1.1.1 区块链 1.0： 没有任何的应用功能，以数字货币回报为王。 1.0 时代，以比特币为代表，其地位无可替代。他的特点是去中 心化、世界流通、专属权、无隐藏成本、数量固定、发行不受控、交 易方便、交易费用低廉等。 这一代区块链技术没有任何的应用功能，就是发币。它的 IT 系 统架构非常简洁、安全。比特币被认为是互联网上的黄金，它的储量是有限的，将作为未来数字货币的价值铆定。 在区块链 1.0 时代，数字货币的买入卖出是人们参与区块链最主要的形式，该阶段鲜有人关注数字货币的应用价值，更多地关注点在 于数字货币的回报率。 2017 年，比特币投资回报率达 181%，全品类数字货币合计回 报率更是高达 448%，远超房地产、黄金和股票投资。

1.1.2 区块链 2.0： 智能合约为上层应用开发提供基础设施支持 区块链 2.0 就是可编程区块链。以以太坊为代表，在互联网上搭 建操作系统，它只是提出了一个概念，并没有实现真正的应用，或者 说不满足应用要求。因为，其架构就是在比特币架构基础上更改的， 但是区块链 2.0 最大的贡献就是通过智能合约来彻底颠覆了传统货 币和支付的概念。可以粗暴理解运用在金融领域方面。如银行结算支 付，跨境支付等； 在区块链 2.0 时代，区块链依据可追溯、不可篡改等特性形成了 信任基础，为智能合约提供了可信任的执行环境，使得合约实现自动 化、智能化成为可能。以太坊则是在区块链上实现智能合约的一种技 术手段，支持图灵完备的脚本语言，为开发者在其设置的“操作系 统”之上开发任意应用提供了必要的基础设施。 智能合约与传统合约最大的不同之处在于其不受现实社会法律 的制约，针对于合约主体在触发合约条款后自动执行协议，而仲裁平 台在智能合约中不再对执行结果进行判定而是承担执行之责。

1.1.3 区块链 3.0： 对商业的颠覆在于其对生产关系的变革 区块链 3.0 就是领域扩展到的金融行业之外，涵盖社会生活的 方方面面，最明显特点是不再依靠某个第三人或机构获得信任或建立 信用，还有节约人力和时间成本，提升效率， 3.0 时代，能满足复杂的商业应用，区块链 3.0 则进一步超越了 经济领域，可用于实现全球范围内日趋自动化的物理资源和人力资产 的分配，促进科学、健康、教育等领域的大规模协作。 区块链 2.0 对数字身份、智能合约等基础设施进行了构建，在此 基础上，隐藏了底层技术的复杂性，应用开发者可以更多地专注在应 用逻辑及商业逻辑层面。也就是进入了区块链 3.0 时代，标志就是出 现了 Token。Token 是区块链网络上的价值传输载体，也可以理解 为通证或代币。 Token 对人类社会最大的作用在于其对生产关系的变革，股份 制公司将被替代，每一个实际参与者都成为了生产资本的拥有者。这 种新型的生产关系激励着每一个参与者源源不断地贡献自己的生产 力，是对生产力的一次极大解放。如果把这种商业活动映射到现实社 会的通胀中，只要前者跑赢后者，随时间推移，每个 Token 的持有 者都将获利。 简而言之，目前，Token 最重要的是要做好生态建设，首先是 要有落地场景。虽然目前“区块链+”热情高涨，但真正适用于做“区 块链+”的场景还是很局限的，我们认为至少要符合三点：场景中需要一个账本存在（不局限于记录价值）；有真实性诉求；需要形成大 规模共识。

1.2 公链的困局

可以说 2019 年之前链圈的最大应用就是炒币，而随着熊市的降 临，炒币之路已被验证行不通，那公链该如何破局？要想解答这个问 题，我们必须要跳出“造币”的思维，回归区块链技术本身才能找到 答案。 从技术角度看，区块链本质就是一个不可篡改的分布式账本，它 简要的工作过程是在区块链上每笔交易的发起，都要广播到所有的记 账节点，然后节点要检验每笔交易的记录地址、余额是否正确，再发 起对这笔交易的投票，最终会产生一个投票结果，过程中选出一个节 点将投票通过的交易打包出块，“块”在节点广播，每个节点收到“块” 后，完成在自己账本上的修改。

从区块链的工作过程中，我们或许能找到公链破局的五个关键点：

1）安全是基础，不能被轻易掌控；目前大多数公司均采用椭圆 算法保证安全，而这在量子计算面前，基本上几秒就会被破解，这将 导致我们所有银行存款、上网的登录密码都会被泄露。比特币和以太 坊也都是用椭圆算法，所以在量子计算面前也是毫无隐私的，破解后 可以造假、转账等，所以我们的计算方式必须要能抗量子计算，保障 打造高性能拓展公共区块无隐私泄露的风险。 要想保证极度安全，目前来看有以下三种方式： 第一种，零知识证明，这是一种算法加密可验证，并且全程无解 密过程不泄露隐私，即便是量子计算也无法破解；第二种是门限加密， 它能在当 Token 丢失后实现找回；第三种是格计算，它是一种基于 多维空间的数学转换过程，这种多维的空间随着维度每增加一维，它 计算的难度不仅是指数级的增加，更是一种复杂级别的增加，但格计 算对 CPU 的消耗更大一些。

2）必须要分布式，实现足够去中心化防止节点间作恶；去中心 化，核心在于节点机制，一个真正的分布式记账节点，必须要有足够 的节点参与。 比如 1000 个节点以上的才能称为公链，这也是比特币和以太坊 能获得业界公认的原因之一；其次节点的加入和退出，是按照规则自 由进出的；最后节点的门槛要足够低，这样普通大众才能参与，毕竟 社群成员积极参与才是区块链的核心精神。为了要让公众参与就要避 免各种竞赛，一旦有竞赛最后就会变成少数有钱人的游戏，而且竞赛 的机制一定会提高成本，造成社会资源的浪费，比如比特币的算力竞 赛。

3）性能要足够好，不能一跑应用就堵塞；在目前的网络带宽和 算力基础下，100 兆家庭宽带，实际能跑 12.5MB，一笔交易 125B， 算下来最多就是 10 万笔交易，但由于公链需要不断广播以及各种投 票，再加上实际环境的损耗，单片性能极限预估在 8000 到 10000多。综合以上两个瓶颈，单片性能极限预估在 8000 左右。因此在性 能突破方面，通过分片实现分布式计算，达到性能上的突破已成业界 共识。 但分布式计算的难度非常大，再加上区块链对安全的要求，更是 难上加难，但很奇怪为何会有那么多明明是应用的项目也要做公链。 基于对技术难度的认知，我认为仅有两类团队有可能实现真正的突 破，一是比 V 神更有钱、更聪明的天才；二是实操过上亿用户产品 的分布式系统团队，不符合这两条的基本就可以忽视了，因为即便某 个团队在某一方向上很强大，比如密码学，但仍无法在公链上有大突 破。

4）费用要足够便宜，分布式记账的软硬件成本一定会高于中心 化记账，但一定要远低于中心化记账的总成本。Gas 费的降低，在 于公链运营成本的降低，本质是一个成本问题。 挖矿收入本质是对 Gas 费的补贴，看一个商业模式是否成立， 最简单的道理就是去除补贴来看，BTC 和 ETH 过高的成本导致最终 会无法正常运转，这也是 V 神力主放弃 POW 转 POS 的原因。算力 竞赛，POW 一定会被淘汰，即便比特币未来会成功，也不会跑在现 在这条链上（要不彻底升级，要不跑在别的链上）。 降低成本除了抛弃算力竞赛外，还有一个很重要的做法就是要利 用闲置带宽和闲置硬件，这样会使得每个节点的实际成本很低，甚至 接近于 0。而从带宽和算力来看，1 万个 100 兆家庭带宽，就是 1TB， 算力 10000 台*8 核*2.8G/2=112T。对比下 EOS 超级节点，带宽21*25GB=525GB，算力 21*128*2.2G=5.9T。可以看出即便是 EOS 的超级节点，也无法战胜来自 1 万家庭的力量。

5）体验要好，核心就是交易确认（出块为准）要快，很难想象 未来当你用 Token 买咖啡时，要等待几分钟才能确认。体验就与交 易确认时间息息相关，ETH 理想状态 15 秒出一个块，12 个块后确 认交易，需要 3 分钟。 EOS 的机制更是投机取巧型，交易确认和出块无关，出块时间 是 3 秒，但它需要超过三分之二的节点确认，才会不可逆交易，整个 过程（1+14）*3=45 秒，也就是说 EOS 真正交易确认完成需要 45 秒，而不是自己宣传的 1 秒。 所以只有以上问题逐步解决，公链才能迎来发展壮大，应用才能 逐步落地。区块链行业本身是一个高科技行业，希望用技术手段实现 机器信任，让世界更美好。由于技术瓶颈没有攻克，如今只有炒币一 个应用，但我相信在不久的将来，新一代的区块链公链与成熟技术将 开启大规模商业应用落地时代，而那才是真正的区块链。

1.3 区块链发展前瞻

区块链采用 P2P 技术、密码学和共识算法等技术，具有数据不 可篡改、系统集体维护、信息公开透明等特性。区块链提供一种在不 可信环境中，进行信息与价值传递交换的机制，是构建未来价值互联 网的基石。

趋势一：区块链行业应用加速推进，从数字货币向非金融领域渗 透扩散 区块链技术作为一种通用性术，从数字货币加速渗透至其他领 域，和各行各业创新融合。我们认为，未来区块链的应用将由两个阵 营推动。一方面，IT 阵营，从信息共享着手，以低成本建立信用为 核心，逐步覆盖数字资产等领域。另一方面，加密货币阵营从货币出 发，逐渐向资产端管理、存证领域推进，并向征信和一般信息共享类 应用扩散。

趋势二：企业应用是区块链的主战场，联盟链/私有链将成为主 流方向 目前，企业的实际应用集中数字货币领域，属于虚拟经济。我们 认为，未来的区块链应用将脱虚向实，更多传统企业使用区块链技术 来降成本、提升协作效率，激发实体经济增长，是未来一段时间区块 链应用的主战场。 与公有链不同，在企业级应用中，大家更关注区块链的管控、监 管合规、性能、安全等因素。因此，我们认为，联盟链和私有链这种 强管理的区块链部署模式，更适合企业在应用落地中使用，是企业级 应用的主流技术方向。

趋势三：应用催生多样化的技术方案，区块链性能将不断得到优 化 未来，区块链应用将从单一到多元方向发展。票据、支付、保险、 供应链等不同应用，在实时性、高并发性、延迟和吞吐等多个维度上将高度差异化。这将催生出多样化的技术解决方案。我们认为，区块 链技术还远未定型，在未来一段时间还将持续演进，共识算法、服务 分片、处理方式、组织形式等技术环节上都有提升效率的空间。

趋势四：区块链与云计算的结合越发紧密，BaaS 有望成为公共 信任基础设施 云计算是大势所趋。我们认为，区块链与云的结合也是必然的趋 势。区块链与云的结合，有两种模式，一种是区块链在云上，一种是 区块链在云里。后面一种，也就是 BaaS，是指在云服务商直接把区 块链作为服务提供给用户。未来，云服务企业越来越多地将区块链技 术整合至云计算的生态环境中，通过提供 BaaS 功能，有效降低企 业应用区块链的部署成本，降低创新创业的初始门槛。

趋势五：区块链安全问题日益凸显，安全防护需要技术和管理全 局考虑 区块链系统从数学原理上讲，是近乎完美的，具有公开透明、难 以篡改、可靠加密、防 DDoS 攻击等优点。但是，从工程上来看， 它的安全性仍然受到基础设施、系统设计、操作管理、隐私保护和技 术更新迭代等多方面的制约。未来需要从技术和管理上全局考虑，加 强基础研究和整体防护，才能确保应用安全。

趋势六：区块链的跨链需求增多，互联互通的重要性凸显 随着区块链应用深化，支付结算、物流追溯、医疗病历、身份验 证等领域的企业或行业，都将建立各自区块链系统。我们认为，未来 这些众多的区块链系统间的跨链协作与互通是一个必然趋势。可以说，跨链技术是区块链实现价值互联网的关键，区块链的互联互通将 成为越来越重要的议题。

趋势七：区块链竞争日趋激烈，专利争夺成为竞争重要领域 随着参与主体的增多，区块链的竞争将越来越激烈，竞争是全方 位的，包括技术、模式、专利等多维度。我们认为，未来，企业将在 区块链专利上加强布局。2014 年以来，区块链专利申请数量出现爆 发式增长。区块链专利主要分布在北美洲的美国、欧洲的英国、亚洲 的中国和韩国，未来将维持这类格局。中美专利差距在减小，中国 2016 年申请量已超越美国。可以预见，未来的区块链专利争夺将日 趋激烈。

趋势八：区块链投资持续火爆，代币众筹模式累积风险值得关注 区 块 链 成 为 资 本 市 场 追 逐 的 热 点 。 未 来 投 资 还 将 延 续 2014-2016 年不断上升的趋势。与其他科技领域的融资模式不同， 区块链领域出现了一种称为“代币众筹”的模式，即 Initial Coin Offering（ICO），是创业公司发行代币、募集资金的一种众筹方式。 随着代币众筹交易量攀升，很多项目缺乏审核、价值波动巨大、处于 监管边缘等风险将随之增大，值得关注。

趋势九：区块链技术与监管存在冲突，但矛盾有望进一步调和 区块链的去中心化、去中介和匿名性等特性与传统的企业管理和 政府监管体系不协调。但也应该看到区块链给监管带来的机遇。我们 认为，未来企业将积极迎合监管需求，在技术方案和模式设计上主动 内置监管要求，不仅要做到合规运作，还能大幅度节约监管合规的成本。我们也认为，未来全球的监管部门也将拥抱区块链这项新的监管 科技，用新科技提升政府监管效能。

趋势十：可信是区块链的核心要求，标准规范的重要性日趋凸显 在未来以区块链为基础的价值传递网络上，我们把将完全用算法 和软件来构建信任基础。但我们认为，这是远远不够的，还需要标准 为区块链增信。未来，区块链的标准，将从用户的角度出发、以业务 为导向，从智能合约、共识机制、私钥安全、权限管理等维度，规范 区块链的技术和治理，增强区块链的可信程度，给区块链的信任增加砝码。

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