随着基于区块链技术的交易量及应用的增长，网络拥堵等问题日益凸显。现有区块链底层仍停留在初级发展阶段，存在诸多技术瓶颈，导致DAPP落地困难。HPB(High Performance Blockchain)芯链是一种全新的区块链软硬件体系架构，其中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。定位为易用的高性能区块链平台，跟产业深度结合，满足现实世界的真实商业需求。
设计理念
HPB是一种全新的区块链体系架构，定位为易用的高性能区块链平台，旨在实现分布式应用的性能扩展，以满足现实世界的真实商业需求。这是通过创建一个可以构建应用程序的类似操作系统的架构来实现的。该体系架构提供帐户、身份与授权管理、策略管理、数据库、异步通信以及在数以千计的CPU、FPGA或群集上的程序调度。该区块链为一个全新的体系架构，通过低延时高并发硬件加速技术，可实现每秒支持数百万个交易，且达到秒级确认。
如图2-1所示，该体系架构定义包含两部分，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，硬件体系由具有HPC硬件支撑的分布式核心节点、通用通讯网络及具有HPC硬件支撑的云终端构成。
除了标准区块链软件体系架构下的核心节点上支持的网络管理、共识算法以及区块链任务处理功能，节点引入了与软件配合的硬件加速引擎，通过BOE技术、共识算法加速、数据压缩、数据加密等技术实现支持每秒百万级用户接入。该架构下的云终端可以是传统的PC、智能终端等，同时可以是具备硬件加速特性的终端设备。
2-1
技术总览
1.BOE
传统区块链的节点，交易广播、交易验证、区块广播、区块生成等功能均基于软件层面来实现，每个节点之间的数据连接均是串行处理，导致了网络拓扑结构复杂、延迟时间长、串行处理性能低等问题，用户体验较差。
针对以上问题，HPB创新性的设计了BOE技术，即Blockchain Offload Engine，区块链卸载引擎，该引擎是一个异构处理系统，包括BOE硬件、BOE固件，以及与之匹配的体系软件，该异构处理系统通过结合CPU串行能力和FPGA/ASIC芯片的并行处理能力，实现高性能和高并发计算加速。
BOE设备通过千兆/万兆以太网接口连接P2P网络中其它设备，MAC模块处理以太网数据报文，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参与以节约CPU资源占用。BOE模块负责通过TOE模块与其它节点建立加密通信通道，对收到的交易、区块等消息进行完整性检查、签名验证、账户余额校验，对过大的待发送区块数据进行分片处理并对各分片进行封装以保证接收数据的完整性，并根据各条TCP连接的接收流量进行统计，以便能够按照对系统的贡献进行相应的激励，从而吸引更多的用户参与维护网络的运行。
2.共识算法
为了适应BOE技术的要求，同时尽可能的提升安全TPS1，HPB共识算法采用了高效的双层选举机制，即外层选举和内层选举。
外层选举：采用节点贡献值评价指标，从众多候选节点中选出高贡献值节点成员
内层选举：基于 Hash 队列匿名投票机制，在每次区块生成时，计算高贡献值节点生成区块的优先级，优先级高的高贡献值节点享有优先生成区块的权利。
在整个共识算法设计中，HPB共识算法的轻量级消息交换机制使其在共识效率上远高于其他共识算法, 同时在安全性，隐私性等方面也做了较大幅度的提升。
3.应用服务
区块链应用程序接口 (APIs)
在区块链基础层，设计提供一系列的区块链数据访问和交互接口，采用JSON-RPC和RESTful API支持各类应用和开发语言。支持多维度的区块链数据查询和交易提交等区块链交互操作，在不同的业务场景，交互访问接口可以进一步和权限控制体系集成。
应用开发包 (Application SDKs)
应用程序开发包（Application Software Development Kit）是基于不同开发语言对区块链进行操作的综合性功能服务包，提供加密、数据签名、交易生成等综合性服务功能接口，可以扩展集成特定业务逻辑功能，无缝支持各类语言业务系统的集成与功能扩展。将支持Java、JavaScript、.NET、Ruby、Python等多种语言SDK。
4.智能合约
通用虚拟机机制
HPB 采用插件化设计，支持多种虚拟机，并根据市场需求随时调整支持的虚拟机列表。底层的虚拟机与上层高级程序语言解析转换相结合，灵活支持虚拟机的基础应用。通过定制化的 API 操作实现虚拟机的外置接口，灵活地与账本数据以及外部数据进行交互操作。这一机制实现了智能合约运行时达到原生代码执行的高性能。同时也实现了支持不同区块链的通用虚拟机机制。
1）以太虚拟机(EVM)
EVM已经被用于大多数现有的智能合约,可以在 HPB 系统上使用。可以想象,在 HPB系统上，EVM合约可以在内部沙箱中运行, 只需要少量适配就可以与其他 HPB 应用程序交互。
2）小蚁虚拟机(NeoVM)
NeoVM已经被用于金融等各行业,可以在 HPB 系统区块链上使用。希望未来使用NeoVM 的客户需要高性能场景时，只需要少量适配就可以与其他 HPB 应用程序交互。
智能合约生命周期管理
对于每一项智能合约，作为一项链上资产进行全生命周期管理，对智能合约的提交、部署、使用、注销进行完整可控的流程管理，并集成权限管理机制对智能合约操作的各项机制进行综合性安全管理。
1）智能合约审计
对智能合约进行自动化工具审计与专业人员代码审计结合的保护性审计，进一步集成代码审查和形式化验证的自动化工具，集成单元测试覆盖率的审查工具。
2）智能合约模版
根据不同业务领域的通用性业务模型与流程，逐步形成通用的智能合约模版，可以支持各类通用业务场景中的灵活配置使用。
5.系统管理
系统升级
HPB技术上采用了软硬件结合的方案，系统架构可分为四个层次，硬件层、硬件抽象层、中间层、实现层，各层软硬件版本需要相互兼容匹配。针对系统的复杂性，HPB提供了系统升级服务，通过简单的命令操作，可实现各层版本兼容性检查、自动下载、自动升级、自动部署等功能。
系统监控
对区块链体系、网络、节点进行可视化应用和日志系统的综合监控，各类异常的实时报警与通知，并支持特定情况的远程故障恢复，网络系统重启等服务。支持根据不同业务领域需求进行综合监控扩展、系统升级。
HPB 经济模型
1.HPB令牌介绍
HPB 令牌是用来为 HPB 公链提供支持的系统令牌，其会对应 HPB 系统上网络、存储、计算等资源。区块链系统本质上是一种软件协议，其令牌被创建为一种用来激励大型独立行为者集体行动的工具，来使基于协议的网络具有更高的价值。
1）HPB 令牌初始化总量为 1 亿。
2）基于 HPB 的共识算法，高贡献值节点（hpnode）具有生成区块的权利，成为高贡献值节点需要几个必要条件：
具有 BOE 硬件加速引擎；
持有一定数量 HPB 令牌；
为整个系统贡献必要的网络带宽；
3）HPB 主网上线后，高贡献值节点生成区块后，将得到系统自动发出的令牌奖励。
系统每年增发的奖励令牌数量，与高贡献值节点和候选节点的总数量成正比，并保证每年增发的数量不超过 6%。
2.HPB 令牌分配方案
合理的令牌分配方案是促进项目有序发展的重要一环，HPB芯链期望采用更广泛的分配方案，来实现更彻底的去中心化。具体分配方案如下所示：
a 私募参与者：28%
私募参与者指的是早期众筹参与者、天使投资人；
b 市场活动：4%
扩大品牌影响力的市场费用，包括白名单奖励、交易所合作计划等；
c ICO 已退令牌：18%
在 2017 年 9 月 4 日中国人民银行发布《关于防范代币发行融资风险公告》之后退还的令牌，目前暂时处于锁定状态；
d 团队激励：20%
用于激励芯链基金会创始团队、新进成员及基石投资人；
e 社区生态激励：18%
用于推动社区生态发展，比如应用开发奖励、社区运营奖励等；
f 战略储备：12%
用于战略投资、令牌互换、政府合作、应对行业变化等。
* 锁定： e 社区生态激励每年最多解锁 1/3；d 团队激励、f 战略储备，锁定一年，此后每年最多解锁 1/3。
网址：http://www.gxn.io/
交易平台
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