HPB芯链节点 | 一文读懂HPB芯链节点生态

一. 引言

2018年毫无疑问是全球公链竞争最惨烈的一年。在全球多达逾百个的公链中,有超过一半的公链在2018年发布其主网,尤其是在2018年的6月,上线了一批明星项目。

为什么2018年会上线如此多的公链?最主要的原因是现有区块链公链的交易速度过慢,导致区块链行业的商业化落地一直推进缓慢。

在传统的区块链项目里面,交易广播,交易验证,区块广播,区块生产等等环节,都是基于软件层面来实现。每个节点直接采用“弱串行”的方式,来传输和处理数据。这导致了网络拓扑结构复杂,延迟高,性能低,用户体验很差。

为此,HPB(High Performance Blockchain)芯链创新性的提出了一种区块链硬件+软件的体系架构,来解决主流区块链平台遇到的性能问题。具体包含芯片加速引擎和区块链底层平台,旨在实现分布式应用的性能扩展。

二. 芯链简介

HPB芯链采用全新的区块链软硬件体系架构,该体系架构包含两部分,硬件体系架构及与之配合的软件体系架构,是一个融合HPC(High Performance Computing)及云计算概念的高性能区块链架构。

HPB芯链是全球首个通过软硬件深度结合的方式解决链上拥堵的公链项目。对于HPB芯链而言,BOE硬件加速引擎不仅是全球第一款用于区块链的硬件加速引擎,更重要的是在核心硬件的赋能下,让HPB芯链有了颠覆现有区块链节点生态的创新可能。

三. BOE剖析

BOE硬件加速引擎可谓是HPB芯链项目最大亮点。也可以说BOE就是芯链项目的核心。

BOE是Blockchain Offload Engine的缩写。

Blockchain = 区块链

Offload = 卸载

Engine = 引擎

“区块链卸载引擎”,中文翻译有些拗口。这款硬件引擎针对传统区块链系统低TPS的痛点,采用“软硬结合”的方式,达到让数据并行的目的,保证全网性能的高并发计算。

根据白皮书的介绍:

BOE硬件设备,通过千兆/万兆以太网接口,连接点对点网络中的其他节点设备。MAC模块用来处理以太网的数据报文,并与TOE模块进行数据交互。BOE模块实现对TCP报文和UDP报文的解析,处理过程无需CPU参与,这将会极大的提高节点的性能。

上图是我在网上找到的一张BOE板卡的实物图片,根据本人十余年嵌入式硬件研发的经验,以我的专业知识做了如上的标注。

根据这块硬件板卡的长宽比例,以及所带的金手指插槽,可判断出这是一块PCIe的硬件板卡,可以插在节点的服务器内。如图片所示,板上共分为三个区域:最左侧没有大型芯片,根据电容和电感的尺寸,可推测出这是板上的供电部分;板子中部有1片银色的主芯片,应为FPGA(现场可编程门阵列)芯片,在FPGA芯片周围均匀分布了12片黑色的DDR芯片。板子右侧是2片黑色的网口物理层芯片,共引出了4个千兆网口,1个光千兆网口和3个电千兆网口。

根据白皮书描述,此FPGA芯片自带ARM核,以笔者对全球主流FPGA厂家的了解,推测此FPGA芯片应是美国Xilinx公司的ZYNC系列,可以满足芯链系统的基本需求。

在2018年7月1日HPB发布会上,芯链技术VP娄山林以视频演示了BOE(Block chain Offload Engine)验签和一般的CPU验签的区别。

说明一下,现阶段验签(验证签名)是处理过程中最慢的一个环节。根据芯链展示的视频显示,以20万个验签数量为例,BOE验签只用了8秒完成,CPU占用率为5%。而传统的CPU验签需要40秒,CPU占用率高达76%。以此来看,有了芯链研发的BOE板,芯链TPS性能预计能提升5倍左右。

四. 芯链节点计划介绍

介绍完了芯链的基本情况,再来介绍一下芯链的节点计划。

众所周知,要维系一个区块链项目的正常运行,节点或者说是矿工是必不可少的。

自2018年7月1日起,HPB芯链已正式启动节点计划,接下来是为期一个月的节点申请期,为8月份即将到来的主链上线和节点竞选全速备战。

1 节点分类

根据HPB芯链公布的节点计划,HPB的BOE节点包含候选节点和高性能节点两部分,在主网上线阶段,共设置150个节点,其中高性能节点数为31个,后续节点将扩展为300个,其中高性能节点数为61个。高性能节点每10分钟轮换一次,算法自动运行,在保证公平性、提升网络安全性的同时,也保证了系统高TPS的稳定性。目前HPB芯链的TPS已经达到每秒10000笔,处于行业领先水平,并且随着未来HPB公链上DApp运行数量的增多,有可能进一步提升至百万级TPS。

2 节点竞选办法

所有申请节点的机构或个人采取实名制,接受社区监督。所有的BOE节点,按照竞选制和邀请制分配其相应的比例。

在所有BOE节点中,70%的节点经过申请和投票产生,任何持有HPB Token的个人和机构都可进行投票,每一个Token可以投一票。24%的节点采取邀请制,企业用户、学术研究机构、开发者和公益组织为主要受邀机构。6%的节点由基金会维护。这种竞选制和邀请制结合下的创新制度,能够在保证持币者利益的前提下,让更多重要的战略合作伙伴也可以参与其中共建生态,避免了资本方成为节点维护的寡头,有效缓解了目前圈内节点过度中心化的困扰。

不难发现,与EOS竞选节点深度绑定资本不同,HPB芯链独创的共识机制能够筛选出最具代表性的节点,在保证持币者利益的前提下,也让更多对生态有贡献的重要角色一同参与到HPB的生态建设中,除此之外,HPB硬件使得单个节点运营的年度成本只有EOS的十分之一,节点进入的门槛更低,从而避免节点过度中心化,资本霸权随之消除。社区生态的发展壮大是大多数人群策群力的结果,一个尝试打破“伪去中心化”、具备内在自驱力的全新生态正在迅速崛起。

3 节点奖励

为了更好地维护HPB优化的网络生态,HPB芯链将每年增发一定比例的Token对节点进行激励。在150个BOE节点阶段,预计年Token增发约为初始发行的3%;到了300个BOE节点阶段,预计年Token增发约为6%;单个节点激励不随总节点数目的扩张而改变。

HPB特采取双维度节点激励机制:

① 其中2/3的新增Token分配给高性能节点与候选节点,负责出块的高性能节点收益是候选节点收益的两倍,此种分配对于节点维护者不断进行设备进化,持续提升全网TPS有强激励作用。

② 另外1/3新增Token,按照BOE节点在竞选阶段所获得的票数比例进行分配,弥补了第一种分配模式过分单一的两分法问题缺陷,并降低了节点维护者的作恶风险,保障了较大投资者的利益。

4 成本和收益分析

HPB发行总量1亿,第一阶段每年增发3%即300万HPB来作为节点奖励,按照目前市价12.4元,约合人民币3700万。

这300万HPB奖励如前文所述,分成2部分:挖矿收益为200万HPB,持仓收益为100万HPB。

挖矿收益:200万HPB按照贡献分配给高性能节点与候选节点

此部分奖励是挖矿的奖励,150个节点中有31个高性能节点,119个候选节点,出块的高性能节点收益是候选节点收益的两倍,通过以上数据进行估算,一直作为候选节点有多少收益呢?

200万 ÷(31×2 + 119)= 1.1万

通过计算可以知道候选节点的挖矿收益为1.1万token/年,按照目前市价估算一年的收益为13.6万。

而所需要付出的成本是多少呢?

普通的服务器大约3万RMB(二手的会更便宜),100M带宽的机房托管费大约1万RMB,里面已包括运维费用、网络带宽和电费。所以付出4万RMB的成本,收益为13.6万RMB,在熊市中这个收益率相当不错了!

持仓收益:100万HPB根据BOE节点在竞选阶段所获得的票数比例进行分配

此的奖励是根据投票时持仓多少(只需在投票期间锁仓)进行奖励,假设此节点在竞选时持仓的HPB数量占150个节点总量的5%,那么就可以得到5万token/年。

根据计算,如果在熊市中,节点挖矿的收益已经可以覆盖成本,相信在将来到来的牛市中,HPB节点必然具备一飞冲天的潜力。

同时,与EOS节点排名的秒级轮换不同,芯链节点是每三个月才重新竞选一次。新节点会接管老节点的BOE板卡,所以BOE板卡在实际的提速功能外,还相当于HPB的节点标识,有助于激发了节点对于芯链公链的归属感。同时,由于每隔三个月会进行一次竞选,也可以提升芯链的受关注度,而不会像现在EOS的持续选举,导致选民慢慢的淡漠。

结语

期待随着BOE加速引擎的正式发布,相信HPB芯链可以引爆区块链世界里一场颠覆性的技术革命。

有关芯链的详细情况,请参见芯链官网:https://www.hpb.io/blog

作者:童_刚
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来源:简书
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