比原链

比原链（Bytom）是一种多元比特资产的交互协议，运行在比原链区块链上的不同形态的，异构的比特资产（原生的数字货币、数字资产）和原子资产（有传统物理世界对应物的权证、权益、股息、债券、情报资讯、预测信息）可以通过该协议进行登记、交换、对赌和基于合约的更具复杂性的交互操作。连通原子世界与比特世界，促进资产在两个世界间的交互和流转。基于区块链技术创造多样资产与可编程经济。

比原链是什么

我们知道区块链的创新之一就是解决了价值传递问题，传统互联网可以很方便地传递信息，但是并不适合于传递价值，因为不能保证我把某个东西给你，你多了而我少了，信息可以方便地复制和传播，结果往往是你有一份我仍然还有一份。而区块链通过一系列的措施较好地解决了这个问题，但是我们看到不论是比特币还是以太坊，它本身还是在虚拟世界中做价值传递，而比原链想打破这个界限，把数字世界和物理世界中的资产在比原链上登记，以比原链作为连接的桥梁，实现流通、对赌以及其他复杂操作。

与市面上其它公链项目不同的是，比原链专注于区块链在资产登记流通领域的创新，比如通过侧链技术实现收益权资产的分红，采用开放数据索引标准来命名资产，使用创新型PoW算法，以对人工智能ASIC友好。如果说其它公链项目像是区块链领域的FPGA(可编程门阵列)，强调智能合约的可编程性与通用性，适用于不同商业场景，那么比原链就是区块链的ASIC，更强调智能合约在资产领域的专用性，针对资产的属性，在资源不可复制性、可控匿名性、安全与合规性上做了许多创新。

当然在这个过程当中会有很多的难题，比如锚定问题、硬链接问题等，锚定和硬链接问题其实是一类问题(只是一个对虚拟资产，一个对实物资产)，都是如何证明比原链上的某个资产实际对应某个虚拟或者实物资产。

对于其他虚拟资产锚定问题，我们会使用跨链等技术来将虚拟资产锚定到比原链上，同时通过ODIN标识来进行唯一性的标识，防止资产伪造。

对于硬链接问题，肯定绕不开监管等，如何将一些实物资产，比如房产、土地、消耗品等引到链上，这里肯定需要区块链的不断发展演进、政策和法律的完善，以及周边应用的完善，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，比原链将先易后难，不断实现自己的愿景和使命。

总之，比原链是想用区块链技术来实现各种资产交互的公链，作为资产专链，它比以太坊领域更垂直，比比特币更扩展。

比原链结构

比原链平台模型采用了三层结构：应用层、合约层、账本层(数据层)。

在应用层上，比原链提供多种形式的PC、WEB、移动端应用以方便调用合约进行资产操作。支持开发可编程的分布式应用，调用合约进行资产的登记、销毁和交易、分红。

在合约层上，分为创世合约和普通合约，创世合约是以发行并审核智能合约的合约，将由开发者将保留部分权限，例如私钥、作用域等，并有一定的规范和自动化审计功能。普通合约行资产的交易和分红的设置、认定。普通合约开发或引入新的资产需要向创始合约提交请求，经审核通过后方能发布到链上。

账本层(数据层)是无需许可的公有链层，采用POW(工作量证明机制)共识，并加入对人工智能ASIC芯片友好的算法。

在资产发行方面，比原链每种资产命名采用ODIN标识(Open Data Index Name)开放数据索引命名标准，利用区块链透明可信、不可篡改特性，保障资产的全网、全链唯一性。

以资产证券化(ABS)为例，比原链创始成员之一段新星告诉亿欧，传统方式下，一般公司的证券发行，必须先找到一家券商，公司与证券发行中介机构签订委托募集合同，完成繁琐的申请流程后，才能寻求投资者认购。而且证券一旦上市后，交易更是极为低效，证券交易日和交割日之间存在数天的时间间隔。而采用区块链，ABS可以简化为三个步骤：一是确权对应;二是代币化，把资产分割成货币或token;三是智能合约的交易。

通过比原链管理证券化资产，可极大的提高ABS资产运作的效率、安全性和可追溯性，实现交易数据的安全存储，保证信息不可伪造和篡改，并自动执行智能合约。ABS交易过程中所有市场参与者，通过分布式账本和共识机制保持资产登记与交易信息的同步，有效解决了机构间费时费力的对账清算问题。

在资产交换方面，比原链采用的BUTXO在对比特币公链上传统的UTXO结构进行了扩展，可以兼容多种类型的比特和原子资产，与此同时还避免了双花(双重支付)问题，并增加交易的并发性和处理效率。

在共识机制方面，比原链在比特币公链、以太坊公链所采用的POW机制基础上，实现对人工智能ASIC芯片友好的共识算法，在哈希过程中引入矩阵和卷积计算，使得矿机在闲置或被淘汰后，可用于AI硬件加速服务，解决PoW机制的硬件消耗问题。

通过以上设计，比原链希望成为资产领域的专用型公链平台，连通比特世界与原子世界，建造起一个多元化资产的登记、流通的去中心化网络。

比原链设计准则

安全性是我们考虑的首要准则。因为我们是资产专链，将来会有各种各样的资产运行在比原链之上。

首先使用较为成熟稳定的关键技术，包括我们之前讲到的POW共识算法，其在比特币上稳定运行这么长时间，也很好地解决了双花的问题，我们沿袭了UTXO模型而没有采用账户模型，牺牲了部分的便捷性但是提升了安全性，我们知道在以太坊产生的诸多安全问题中，大部分是因为其合约账户编程漏洞从而遭到攻击，而且一旦攻击则会影响到全部的资产(token)。

比原链在开发过程中，会有详尽的代码审计，多人同时研究一段代码，最后在pr的过程中由架构师进行review再合并，同时具备较为完整的测试用例，从而从开发层保证安全性。

比原链还积极和其他的一些著名安全厂商合作，包括360、慢雾等团队，从更加专业的角度来保证比原链的安全。

模块化设计

比原链整体会分为若干层次，每个层次之间功能清晰，分类明确，利于扩展。

比如网络层，主要做区块同步、节点广播等网络之间的事情;内核层做共识、验证的事情，其内部比较复杂但仍然具有相对清晰的逻辑，这个后边会详细进行阐述，同时各个模块之前通过一些接口进行关联，实现松耦合。

强扩展性

比原链作为一个基础公链，肯定需要考虑将来面对各种各样的需求，那么如何去满足这样的需求，我们设计了完备的API接口，提供给各类周边和应用，当然这些API仍然还需要进一步扩展，同时我们各个模块之间松耦合，比如国密和ED25519密码库之间可以很方便进行替换，满足不同的业务需求。

比原链分层模型

比原链可以分为三个模块，从上到下分别为：钱包层、内核层和通信层，下图中的比例是指代码所占的份额。

钱包层大家平时接触比较多，收款或者打款的一个操作界面，比原现在有一个全节点钱包可以供大家使用。

内核层可以简单理解为分布式系统中大家都认同的一套规则，在通信过程中，两个节点需要有相同的规则，才可以达成共识，如果两个节点规则不同，那么其实是意味着分叉。比原链中内核层占有非常重要的位置，代码量也是最大的，占据了超过半数的容量。

通信层主要负责节点之间信息交互，包括区块同步、交易同步等，比如交易同步，你需要把交易发到全网每一个节点，最后由矿工节点打包，比原链的通信建立在比较成熟的点对点网络的技术之上。

上图展示的是比原链更加细致的分层模型。分层还是通信层、内核层和钱包层，除此之外内核层还有虚拟机，这个是为了运行智能合约用的，因为比原链支持图灵完备的智能合约，需要虚拟机进行隔离运行;在虚拟机之上是合约编译层，负责将equity语言编译成机器码从而能够在虚拟机中运行，内核层和钱包层都有数据库，比原链使用levelDB作为存储的数据库，根据各个层不同的需求来存储不同的数据。

内核层

内核层相对来说较为复杂，从最上层看，内核层有五个模块：孤儿块管理、共识层、区块树管理、数据存储层和交易池。

孤儿块管理是什么呢?因为比原使用POW共识算法，就是采用挖矿的方式来产生区块，如果我挖到了一个块-块A，你挖到一个块-块B，最后只有一个块会成为主链，另外一个块就成为孤儿块了，在以太坊中还会有叔块的概念，我们这里面统称为孤儿块，就是未成为主链的合法区块。孤儿块管理是一个模块，在某一高度出现多个块时，这个模块就负责收集和存储非主链的块。

共识层比较复杂，它也是全节点最核心的部分，当一个区块来的时候，我如何验证和确定这个块是合法的、我是否该认同这个块，这就是共识层的工作。我们把验证分为两部分：

一部分是区块头验证，需要验证父块的信息，父块是否存在，父块的高度，然后是验时间戳，这块比较复杂需要一系列的验证流程，然后就是pow的验证，要证明你有足够的算力计算出难度值，从而有这个出块或者是记账的权利;

另一部分是交易验证，这块我们比原设计中和区块链有点不一样，就是比原有个BC层，BC层是一个map，用户可以在这个map中找到所有跟交易相关的信息，专门设计用来提高交易验证的性能，在BC层我们把交易的常规数据都验证完毕，然后就是智能合约的验证，我们支持图灵完备的智能合约，所以底层有虚拟机层，这个前文讲过。在每个交易进入时，需要验证交易的每个输入，每个输入其实被一个智能合约所守护，把输入传输到虚拟机中，将用户放到隔离验证的参数也放进去，然后验证这个输入是否合法。

区块树管理，主要用来记录全网所有的区块，为什么我们说区块树管理而不是区块链管理呢，因为之前讲过会有孤儿块，可能在某个高度出现分叉的情况，所以通过树的形式记录了全网所有的块，我们还称他为block index，因为可以索引到比原所有的区块。

数据存储，就是把区块和其他的一些数据落盘做持久化存储。这里列出来两个存储的数据：第一个是区块数据，这个就是在网络上广播的原生区块信息;第二个是UTXO数据。为什么我们会存储UTXO数据呢?如果不存储UTXO数据，当有一笔交易来的时候，如果你要验证这笔交易的UTXO是否被使用了，你需要历遍所有的区块，对性能会有很大影响，如果存储了可用的UTXO数据，那么就相当于有了一个缓冲池，当交易到来时，你只需要查找该UTXO是否存在在数据库中即可。

交易池，当你发送了一笔交易到全网，如果这笔交易还未被验证，那么这笔交易是存储在每个节点的交易池中，也就是说交易池维护了全网已经发出但没有被确认的交易，跟它关联最大的是挖矿这个模块，如果我要产生一个新的区块，那么我需要从交易池中拿一系列的交易并把它打包成块，然后进行POW的工作量验算。比原链的交易选择使用FIFO，也就是先进先出的策略，就是按时间顺序，早入池的早打包，防止因为交易费低而迟迟得不到打包的现象，这块也很容易扩展其他的策略，要看具体的场景。

钱包层

钱包层分为四块：私钥管理、账户管理、资产管理和交易管理。

私钥管理，比如你用比原的钱包生成一个private key，就是用到这个模块，还有包括如果安全保护这个私钥，一般都需要进行加密存储，以及如何使用私钥进行签名和子私钥的派生。

账户层，其实在UTXO模型当中是没有账户的概念的(比特币是这样)，只有私钥和地址，账户其实是上层的抽象，我们比原的设计中，在钱包层设计了账户的概念，每个账户可以拥有多把私钥，私钥的不同形式就组成了不同的账户(因为会有多签账户)，可以把账户理解成私钥的一种表现形式。每个账户会有无限多的地址，这个地址是由派生公钥生成的，这个可以很好地保护用户的隐私，因为用户的资产分散在不同的地址当中，只追踪某个地址不可能追溯到用户的所有资产。

资产模块主要进行资产的创建、展示和管理，比原链支持多资产的交互，任何人都可以发行自己的资产，然后通过资产管理个人或者组织机构下面的资产。

交易模块换一种更确切的说法是跟我有关的交易数据，在区块链上每天可能会有无数笔的交易，但其中可能只有几笔是跟你相关的，那么交易模块会在本地把跟你相关的交易筛选出来，维护钱包端的UTXO的数据库，记录你本人所拥有的UTXO，这个和内核中记录的UTXO不同，内核记录了全网的UTXO，但并没有记录UTXO的详细数据，而只是记录了hash，而钱包端记录了跟这个UTXO相关的详细数据，包括跟哪个账户相关、在哪个区块产生出来的、输入输出等等。然后交易模块会进行交易的构建，如果你在钱包端发起一笔交易，那么就需要在这里进行交易构建和签名，相关的后边会有流程介绍。

通信层

通信层架构分为节点发现、交易同步、区块同步和区块广播。

节点发现是很独立的一块，在区块链的世界中，其实像一个黑森林一样，你不知道有哪些节点、这些节点分布在哪?你唯一知道的是有几个种子节点，这几个种子节点就像是一个个的灯塔，可以将新进入的节点引入到整个网络。节点发现就是完成如何连接这些种子节点，并获取种子节点连接的其他相邻节点，然后再向其他节点尝试握手，以此循环发现更多的全网节点，从而能够更快地连接入网络并进行相关信息的同步。

交易同步，当你把交易发到全网的时候，它会通过这个模块发送给相邻节点，然后再进一步扩散，直到全网都有这笔交易。

区块同步，又成为被动区块同步，比如我当前本地区块高度为1万，我重新连接入网，我发现了其他有个节点高度是4万，那么这个模块就会从1万开始不断地向4万高度的节点请求区块，获取区块并更新状态，丢给内核层去处理。

区块广播，新区块快速广播是主动将新的区块广播给其他人，如果只有区块同步被动地接受区块，那么比如我挖到一个新块，还需要等别人发现我的高度比他高才会进行同步，会有不少的延迟，特别是网络层数较多时。新区块广播就是直接将新产生的区块强制广播给相邻连接节点，这些节点在验证确实是最新块时他们也会调用这个模块进行扩散，从而提高了区块同步的效率。