Harmony CTO兰荣坚 基于FBFT共识和分片技术打造有真正价值的公链 | 链茶坊

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低TPS的BTC、ETH饱受诟病，并不能担任承载大量DApp的应用公链，而TPS较高的EOS、COSMOS又都有共识过于中心化的劣势。那公链到底能否兼顾效率和去中心化呢，Harmony项目用已经在运行的主网告诉大家这是有可能的，Harmony?是基于分片技术的新一代高性能公链，使用PoS共识进行节点身份验证，在PBFT共识基础上自研优化FBFT共识，提升公链的交互效率并兼顾去中心化。

本期链茶访，链茶馆请到了身在美国硅谷的Harmony CTO兰荣坚先生，他将讲述Harmony项目的创业之路，并讲解Harmony的FBFT共识机制与分片解决方案。

??团队技术成员来自美国主流互联网企业在寒冬中坚持研发主网终在6月上线

兰荣坚表示项目在18年初组建，项目CEO之前在Google任职，所以很多成员都是Google出来的。CEO首个创业项目被Apple收购之后，他本人还是想创业，于是打造了名为TGI的线下创业者聚会，Harmony项目大部分的项目成员都是在聚会上面认识的。

TGI目前每周六还在进行，是公司非常重要的活动。TGI活动中很多人对区块链有自己的看法，其中触及到公链速度和性能问题，CEO提出用分片解决这个问题，在网络和系统层做优化，几位早期合伙人一拍即合在2018年开启了Harmony的创业。

Harmony选择分片是因为在18年初这是非常新的技术，行业那日了解不多，团队成员大多来自于美国互联网大厂，在苹果、亚马逊等公司技术部门的摸爬滚打，让它们对于技术是非常敏感。传统行业分片是基础架构扩容方式，这也是区块链的未来发展方向，当时的创始成员有5人，目前全职人员有20人。团队还拥有很多兼职人员，比如社区形象大使，涉及工作人员40人左右，分布在很多国家，项目公司落地在美国硅谷。

Harmony负责技术的成员大概在12人左右，都是Google、Apple、微软大公司出来，都是资深工程技术者。兰荣坚在美国博士毕业后，留在了Google工作，加入Harmony项目之前有着四年多的工作经验。

今年年初Harmony进入测试网阶段，经历3个阶段迭代，6月份推出初版主网，目前有1000个节点在分片内，320个节点是外部节点，总共已经产出450万个区块。外部节点目前由社区的节点运营者参与的，兰荣坚表示这只是阶段性的设置，之后会开展到更去中心化的主网，项目本身完全不控制任何节点，完全由验证节点运行。

谈到创业之路中最大的困难，兰荣坚认为去年年底和今年年初的区块链寒冬，让项目资金受到很大影响，币价降了很多。外部环境持续恶化，从业者越来越少，项目在美国招人也很困难。但Harmony本着一种不受到市场干扰，踏实干事的态度，仅用一年时间就完成了主网初步上线。

??使用PoS进行节点身份确认优化PBFT共识创造效率更高的FBFT共识

Harmony并不是使用两种共识算法的项目，PoS在项目中只负责节点身份的确认。使用PoS来验证节点，可以有效防止女巫攻击，防止不工作的节点加入网络，而不是作为共识算法。真正的共识还是由PBFT优化演进而来的FBFT共识，该算法效率比较高、出块时间快，可以满足更多DApp需求，每8秒就可以出一个块，可以确认块上的交易，用户体验会更好。

FBFT算法不需要像PoW算很多哈希值，不需要花费很多算力，对于能源节约也会更好一些。PBFT是团队自研的，优化不仅仅只是共识过程的优化，还包括BLS签名机制的推出，可以实现FBFT共识的复杂度降低，提升共识的效率。出块的速度，每个块的容量，同时能处理多少交易，和延迟。

FBFT作为新的算法，验证者不用广播他们的投票，只需通过数字签名的方式把投票发给领导者即可，领导者把收到的数字签名合成为一个数据量位 O(1) 的多重签名，再广播出去，这使得整个共识过程的消息复杂度从 O(n*n) 骤降到 O(n)。

??技术与团队被认可获得1800万美元投资Harmony用分片技术解决公链难题

目前，Harmony项目通过向香港的风险投资机构 Lemniscap、澳大利亚的 BCA 基金、新加坡的 UniValues Associates 和美国的 Consensus Capital 这些投资机构出售代币，获得了1800万美元的融资。

兰荣坚表示，首先这些机构看好团队的技术方向和深度，不管是网络层的优化、还是共识协议的特性、加密学的新型算法，都是非常认同的。第二，是看好团队，工程师的背景是非常有经验，商务团队也有哈佛的MBA，包括斯坦福毕业的投资人。第三，项目CEO有互联网创业成功的经验，这是一款基于地理位置信息的社交软件，最终被苹果收购。

目前很多公链都存在TPS较低的缺点，Harmony项目通过分片技术来解决。分片数量越多可以成倍提升TPS效率。FBFT的执行成本也比较低，这样交易费用也降了下去。TPS数字比较高很难产生网络阻塞，没有阻塞交易费用也不会高，目前Harmony每笔交易费用是ETH的千分之一。

另外一个公链需要面对的难题，就是类似EOS、COSMOS这样采用几十个到一百个验证节点的公链，普通用户没有足够的资源和代币成为节点，生态容易逐渐变得过于中心化。Harmony可以无限扩充节点，原因就是用分片，可以增加分片的数量，节点越多效率越低确实是限制。但分片层面就不是这样，增加分片就可以增加节点，分片越多处理能力越大。

目前Harmony主网1000个节点，每个分片250个节点，基于FBFT共识的特性、包括PoS签名效率的提升、还有网络层的优化，让250个节点的网络效率更高。团队目标是下一版的主网每一个分片400个节点，才能更好保证节点的安全性，更去中心化。

同样是使用分片技术来优化公链性能，为什么Harmony项目的进展会比ETH2.0快这么多呢？兰荣坚表示团队在美国坚持996工作机制，初创企业为同一目标奋斗，方向明确，所以效率高。ETH 2.0没有实体公司在推，是社区在做，虽然去中心化但是效率不能保证，对于项目开发是人员越集中效率越高。

至于技术实现方面，Harmony跟ETH分片有很多区别，Harmony用FBFT，ETH用的没有快速确认的功能，更容易产生分叉。Harmony所采用的PoS的节点验证机制会更加高效，相当于行业第一个发明的EPoS,有效权益证明机制，可以保证网络安全性，非常公平去中心化的Staking的机制，可以让大户和普通小户在这个机制得到公平的对待，系统的抵押者节点，token分配非常平均，减少中心化的风险。

??Harmony的随机数验证和跨片通信是如何工作的？

Harmony项目选择了VRF （可验证随机函数）+ VDF （可验证延迟函数）随机数验证机制，它们是如何工作的呢？作为随机数的组成部分，VRF是可验证的随机人，每个节点需要提交VRF的结果，Harmony随机算法是团队自研出来的，是分布式的随机数产生算法。随机数不是一个节点自己算出来，是一个分片与其他节点产生的，避免一个节点控制随机数，使结果不公平。在VRF和VDF的配合下，很多节点共同运行，单一节点无法左右结果。

VDF保证单一节点在算法过程中，不会干扰最后的结果，每个节点都算VRF的结果共享出去，通过算法得到统一结果。VRF+VDF的随机数算法将应用在Harmony协议层面，包括分配节点到不同的分片，保证恶意节点随机分到不同的分片，攻击的意图没法集中，保证安全性。在应用层的用途中，每个DApp可以用这个随机数做随机源，让结果公平，像EOS被干扰的情况不会发生。

目前Harmony主网上有游戏和稳定币的应用，团队也在跟更多的合作伙伴洽谈，比如游戏的厂商、Defi项目，陆续在对接DApp上线。Harmony的Sdk和开发者工具刚刚做好，目前正在开始对接DApp，未来主网的应用越来越多，目前tps每个分片有1000，主网网络可以运行4000TPS。

在跨片通信上Harmony项目也使用了提升效率的技术，Kademlia路由协议被应用在跨片通信当中。Kademlia路由协议加入后，在片和片之间的消息传播不需要任何节点，只需要两个分片的节点，还有中间最短路径的节点。提升效率的原理在于发一个消息不需要所有节点听到，让两个分片和中间最短路径的节点知道。目前Harmony跨片通信效率很高，大概10秒就可以完成，没有这个技术全网节点都要通知到，有了这个技术，只需要最短路径上的节点。

??近期重点为EPoS全新抵押机制未来会把Harmony打造成具有真正价值的公链

采访的最后，兰荣坚谈到近期Harmony的规划是把EPoS全新抵押机制实现，在最新主网上推出，是行业内第一个Staking的机制，相对DPoS简单的共识，有突破性的创新，保证去中心化和财富分配的均匀，为区块链行业带来经验，为社区潜在用户带来公平的选择。

长期规划中，Harmony更看好应用层、跨境支付领域，深挖这些领域的应用，真正带来价值的主网。项目未来会在应用层继续深挖和探索，可能会自主开发Defi、跨境支付、游戏的应用，或者开展多方合作，有可能在其中获得分红。

兰荣坚认为，在WEB3.0时代，公链最重要的还是基本性能，TPS、确认时间、速度和交易费用，而Harmony在这三个点都有很大提升，他相信Harmony能够成为具有真正价值的公链。

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编译者/作者：链茶馆

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