Columbu2020年发展路线图

2019年，是Columbu哥伦布社区开源项目的三年，我们在技术创新之路上达成了多个重要的事件；其中意义最大的是通过社区与节点，以去中心化的方式成功启动CAT主网凯撒Ceaser，Columbu进入发展的2.0。这意味着我们距离自己的愿景与目标规划更近了一步——智能经济与分布式商业经济时代，2019我们在踏实与积蓄并发中；自2017年12月项目开源立项以来，在以社区为核心进行全球化的开源与分布式开发，在图灵完备的Layer1区块链CAT 1.0时代，我们成功实现了2017年的设计目标并且进行了许多细节的革命性更新。

CAT是一个全新的基于DPOS+BFT共识机制的高性能底层区块链基础设施。我们通过两年多的时间进行了一系列的自主创新，包括基于深度学习的混合共识机制、新一代哈希算法、可信编程机制模型、原生虚拟机、软硬件结合的区块链加速引擎以及智能经济分布式商业经济模型等。经过两年多的实践与探索证明，这些创新都是革命性的。在实现过程中，我们始终坚持最初的目标，并且毫不妥协，这在当前区块链世界并不多见。对此，我们感到非常自豪。

但同时，我们也知道，这一切仅仅只是新的开始。2020 年，我们将着眼于更大的目标，并且正兴奋地朝着这个目标前进，我们期待2020年，CAT哥伦布给世界区块链技术的发展提供新的方向。

在此，我们将概述 2020 年 Columbu Network 关注的重点领域，虽然可能并不全面，但它所涵盖的四个方向对实现我们的长期目标至关重要，它们是：开发、研究、社区以及应用。

开发

2020 年，我们除了会持续地进行CAT协议层和链上开发的改进外，还将重点关注以下两个链下领域：开发者体验和 Layer 2。核心开发团队会不断提升开发者体验，提供更多可选的智能合约编程语言，更强大的 RPC，更成熟的 SDK 以及更完备的文档，同时通过CAT2.0，更好的通过高性能区块链基础设施为赋能数字经济提供服务。

Hase框架

世界级高性能区块链通用开发框架

让世界上任何一位开发者都可以简洁快速启动的区块链应用开发平台，同时使用CAT带来的安全性、便捷性与最终性。

Hase是一个是一个高性能的区块链去中心化的应用开发框架，同时适用于公有链、联盟链与许可链。开发者可以基于Hase定制开发 PoW、PoS 或者 DPoS与BFT 链，并且可以使用不同的经济学模型和治理模型进行部署与方案模块设计。

Hase将为CAT2.0提供全新的标准与架构，基于CAT的分布式跨链数据交换协议，结合安全多方计算与动态密钥分发，通过Hase框架下的任何区块链链与应用都可以与CAT进行数据与价值的交互，同时通过DPoS+BFT架构下的CAT底层区块链基础设施提供高性能与高安全性与可拓展性。

在全新的Hase架构下，Hase分为:Hase硬件层、应用层与核心加速引擎层。我们在探索通过软硬件结合的方式搭建高性能、安全性、稳定性、可拓展性与易用性之间的平衡。

Hase硬件层：在这一层通过定制化的加速硬件芯片模块，结合CUDA软硬件加速引擎，可实现并行随机数生成、链上贡献值运行、可信物理分片区块数据、更快的以太网络数据处理等功能，Hase硬件模块为应用的场景拓展提供新的开发框架，FPGA/ASIC并行加速计算架构，可实现高性能计算。

Hase应用层：在这一层，开发者可以使用NAM的可编程化来扩展 Hase框架，包括：业务逻辑、治理和准入许可。

核心加速引擎层：

WAC模块：处理高速的以太网络传输数据；并行硬件随机数生成器：通过并行生成随机数以保护交易，提高加密通道的安全性和可靠性；安全多方计算MPC框架：输入隐私性、计算正确性及去中心化等特性，为数据处理计算提供隐私性与匿名性。

APIs:过封装底层细节来发布高级别 API接口服务，允许应用层在运行时访问和调用核心加速引擎模块并提供加速服务。

该层是核心框架，用 Go与Rust 编写。除了包括某些核心功能，比如 BFT（共识机制）、交易池、P2P 、跨链交互等，开发者可依据内置插件模块进行个性化定制需求服务，并且可以使用内置服务开发特定业务逻辑的区块链，获得更高的性能服务。

Hase是 CAT网络的一个重要分支，它利用 CAT作为价值和安全之锚来扩展使用场景和可扩展性,通过软硬件结合的方式提供高安全性。

2020年，我们在Hase框架上提升CAT的可用性和功能性，让 Hase 真正成为那些希望部署 PoW/PoS/DPoS 区块链的用户和企业的首选,赋能数字技术与智能经济。

核心组件模块化开发

CAT将区块链所有的核心进行模块化，尤其是对共识算法模块化并且可支持插拔的共识机制选择，并以CAT标准的接口提供服务，使得CAT广大的社区开发者们能够根据自己的业务灵活选择类似积木方块组建自己的公有链、联盟链、私有链。

更完善的智能合约机制;

NAM VM完美兼容solidity智能合约与EVM。CAT原生支持GO与Python语言开发业务智能合约，部署到区块链上之后通过封装智能合约的标准GRPC接口对外提供服务以便进行业务处理。

可扩展存储插件；

我们将把存储做成可拔插的组件，这样使得存储便于扩展；可以轻易扩展集群nosql数据库，以便支撑应用的庞大数据量；支持leveldb、couchdb和cassandra。

多链开发架构

Multiple-chain是除了main-chain之外还可以有很多并行运行的sub- chain，peers可以加入到不同组织或联盟的sub-chain，peer和sub-chain是多对多关系；每一条sub-chain都有自己的数据访问权限，做到了多链数据隔离；这样可以满足企业的联盟链构建。

一键发行令牌链

Token即为令牌，Token 链是一个并行多链的结构，多链多共识，共享用户数据基础。 CAT的 Token 链是专门用于处理 Token 交易的一条链。鉴于 ERC20 代币不断曝出的各种漏洞（虽然漏洞的产生是智能合约开发者的问题，但是我们认为是有更好的方案来实现的），在CAT上内置了 Token 对象，开发者只需要定义自己要发的 Token 的数量即可。CAT 的 Token 链是一个多链多共识的结构，也就是说不同的 Token 可以放在 不同的 Token 链上进行打包，多链并行极大提高交易处理速度。

之所以设计并行多链有两个原因：

a. 一个 Token 发行者或者链的发行者对共识的要求是不同的，对去中心化程度要求比较高的可以选择 POW，对 TPS 要求比较高的可以选择 DPOS，每个链的 Token 进行交易的时候消耗的是当前链的主币作为交易费，也提高了发行链的灵活性；

b. 并行多链可以共享用户，不同链的拥有者是一个互利关系，可以很方便的进行不同链的资产转移，而且对于多链并行理论上来说整个网络的 TPS 是没有上限的； Token 链设计目标是针对没有开发能力想要发行 Token 和链的区块链创业团队。因为主要面向的对象是开发者，所以在设计 Token 链的时候最大的想法是设计一个可以吸引大家都来发行令牌平台（吸引点在于 TPS 高，手续费低，可以选择发链用自己的 Token 做交易费，还可以和其他的链共享用户），这样可以让在 CAT上开发 DApp 的开发者可以获得更多的用户资源。

NAM与DAPP开发

独立运行的DAPP链

DApp 链是一条独立运行的公有链，所有的智能合约与去中心化 应用都在此链上运行。对于 Token 链来说，每一条 Token 链只记录转账交易事件，而对 Token 链处于无知觉状态。也即 DApp 链上的应用可以映射和操作 Token 链，执行转账者查询账户数据等操作，而 Token 链无法得知DApp 链的状态，也无从主动做出任何 应用运行的动作。这样做的好处是使得钱包与应用分离。

DAPP开发者服务：

a. CAT 提供了一个新的编程语言NAM，是一个完全事件驱动的语言，大家只需要定义自己可以对外提供的事件和参数即可，不需要main函数，然后在自己定义的事件函数里面写上相应的逻辑处理即可；

b. CAT 会对主流的语言进行支持，第一个是Java，之后将按照社区选举逐步部署Nodejs 和Python，让大家可以不用学习新的编程语言就可以写出自己的Dapp；

c. 我们对DApp将完全屏蔽共识机制和区块的概念，开发者只需要关心自己制作功能的逻辑即可；

d. 对数据库和fs的支持，CAT短期会支持DApp直接操作SQL数据库，通过Filecat分布式文件系统进行更好的分布式数据存储服务。

CAT VM 优化

我们致力于让CAT VM成为世界级区块链原生虚拟机，在CAT1.0中基于NAM天然支持模块化的编程语言我们首次设计并使用了NAM VM，在CAT 2.0版本里我们进行了全新的设计与交互运行逻辑，支持原生程序的智能合约运行的CAT VM，我们致力于使虚拟机具有更高的性能和灵活性与拓展性能，以获得更好的用户体验并解锁新的潜在技能。CAT VM一个独立用于执行智能合约的轻量级虚拟机。它具有快速启动、低资源消耗和支持多种高级编程语言的特性，允许开发者使用熟悉的工具构建智能合约。在CAT 2.0 中，CAT VM 将与区块链完全解耦，成为一个纯粹的虚拟机。

带来的优点显而易见：

1，更容易执行原生合约；

2，扩展区块链之外的 CAT VM 应用场景；

3，将CAT VM 平滑地集成到任何 IDE （集成开发环境）中，无需加载区块链数据即可轻松调试智能合约。

4，此外，NeoVM 还将包含一些新特性，比如支持静态成员、异常处理等。

多语言的智能合约

可以使用多种语言编程和编写智能合约

我们计划原生支持多语言架构下的开发框架来促进CAT的智能合约开发。

目前 Go与JAVA 是 CAT上最主要的智能合约编写语言，JAVA是世界级的通用开发语言与成熟的开发环境与框架，Go的高效性与稳定性，可以直接快速地部署与运行；同时，我们也支持使用 Ruby 和 JavaScript 来编写智能合约脚本，我们也正在积极地寻找更适合编写智能合约的高级语言。

从高性能的区块链底层基础设施来说，通过Go语言的支持，在CAT未来技术开源环境下长期易维护，天然支持可编译化，原生支持加密（cryptographic）算法，快速将大量数据传输（propagate）于网络，并存储于网络。Golang天然可以轻松驾驭百万级并发的数据处理，天生为分布式而生。Go语言遵循着它的准则——“不要通过内存共享进行通讯，应当通过通讯来共享内存”（not to communicate by sharing memory, instead share memory by communicating）。

并行操作对于高性能区块链是有着特殊意义的。同时可以分析与处理大量函数——这一巧妙而天然的特性使得Golang灵活地运行于分布式系统CAT的主要需求。我们通过对Docker/MongoDB/Netflix/Uber等设计，我们可以确保CAT能够拥抱区块链领域加密技术的发展，并为之做出贡献。

CAT浏览器

“ 深入 Columbu 网络的方方面面，充分利用数据和分析的力量 ”

CAT 浏览器 (explorer.columbu.network) 是一个同时适用于主链和测试链的区块数据浏览器。在 2020 年，我们将持续优化CAT浏览器的用户体验，并提供额外的功能，深层次地挖掘数据并进行分析。同时将会支持更多功能进行开放，从而为用户搜索查询交易、账户、区块、链上数据统计等提供极大便利，2020年我们将会升级更多丰富高级功能权限，包括脚本源代码浏览器，公共测试网 RPC 服务以及统计数据导出等。

轻客户端协议

“支持移动端钱包、网站等的自我验证，且无需信任第三方”

2020年我们将发布CAT轻客户端协议，用户仅仅点 只需要一台普通的家用电脑即可，但是对于手机、浏览器端的应用程序和嵌入式设备来说，这仍然略显繁重。但是轻客户端协议可以CAT链上的共同知识被更广泛的用户使用，并为CAT提供无限可能。因为它会将大部分的验证都委托给全球节点进行服务，从而节省计算和存储资源，所以运行一个轻客户端只需要较少的资源。CAT选择的设计方式，比如PoW/DPoS和交易结构，都为轻客户端协议的构建提供了良好的基础。

同时CAT轻客户端可以被嵌入第三方软件中，实现任意pc软件与Columbu CAT的去信任交互。

研究

Layer 2 在研究和开发领域发展地非常迅速。2020 年，我们将在4个方向上进行探索：量子密钥分发、通道、基于链的协议和跨链的机制与基础模型。我们正在积极地参与零知识证明协议的研究与量子签名的安全性。

量子密钥分发协议（QKD协议）

量子的密钥分发协议（QKD协议）对于网络与系统的安全性与可拓展性有着巨大的可行性，由于分布式的机制，经典QKD协议，QKD技术的发展对于数据传输与通信系统至关重要，其可以在未来几年确保关键数据的安全。QKD技术其对数据的保密程度前所未有，而且能够帮助机构保护其关键数据免受攻击、能够抵御量子计算机迫在眉睫的威胁。该技术是对公钥加密（PKE）的补充，因为它允许系统通过采用可信，可验证的对称密钥来保护当前网络，这些密钥使用量子物理的方式来检测所有的侵入传输。

零知识证明

“为 Columbu 网络启用隐私保护协议。”

密码学系统是一种技术，它使轻型计算机能够通过密码学方法验证在其它地方进行的计算的完整性，即使该计算涉及了验证者无法访问的资源。

当证明者（执行此计算的一方）比验证者花了更多的运行时间时，证明系统就具有可扩展性，并会使区块链也具有同样的属性，即，使得区块链具有可扩展性；同时，当证明者拥有对验证者保密的秘密输入时，证明系统将具有零知识（zero-knowledge），这反过来又是很多隐私保护协议的关键属性。

近几个月来，可扩展的零知识证明领域出现了真正的爆炸式增长，我们研究团队也将持续关注这个高度专业化的密码学领域并努力为之做出贡献。

隐私计算与安全多方计算

隐私计算，是一类数据或计算方法保持加密状态，不泄露给其他合作方的前提下，进行计算合作的技术，其出现填补了密码学出现以来在信息的处理和使用环节的空白。目前阶段，密码学层面的隐私计算主要有全同态加密、多方安全计算、零知识证明等主要的技术方向。

安全多方计算解决如何在参与计算的各方不泄露自身输入、且没有可信第三方的情况下安全地计算约定的函数并得到可验证结果的问题。安全多方计算主要解决的主要目的是解决互不信任的参与方在保护隐私的前提下协同计算的难题。

隐私计算在云计算、分布式计算网络和区块链三个方向有广阔发展前景。隐私计算可以让数据在云计算过程中保持加密状态，提高了计算过程中的数据安全。隐私计算也使隐私数据上链成为可能，并且同样通过区块链技术确保其可验证性。

2020年我们主要的研究方向:

1 隐私计算：加密技术的另一维度

2 主要技术方向：全同态加密、安全多方计算与零知识证明

共识算法

CAT采用全新的基于神经元网络结构的可进行深度学习化的混合共识机制DPoS+BFT，我们认为其具备大规模可持续的分布式商业应用。

“ 展示我们创新和迭代的共识算法LSTM的创新与优势。”

CAT主网Creaser上线之后，我们能够收集更多的数据并且进行统计，来分析我们的共识算法LSTM在真实网络环境中的性能。同时，未来的一些改进也会用到这些数据。研究小组将发表一篇LSTM的论文，总结从Creaser中所学到的一切，并给出其安全性的形式化证明，同时会分享对于未来改进方面的想法。

跨链架构与应用

CAT通过其分布式私钥控制的跨链机制，我们将集成并将继续集成更多的区块链，如BTC，ETH，EOS以及企业链，联盟链。我们立志为区块链行业提供一种实用标准和必要的基础设施，使任何人都可以遵循此标准并使用基础设施来搭建自己的异构跨链，而不仅仅限于实现使用同一SDK构建的同构跨链。

在应用上发力的同时，CAT还将在2020年进一步扩展跨链集成的范围。除了集成新的ERC-20和EOS代币，CAT还将整合至少5条新的公链。

跨链集成扩展

1. 跨链集成至少两条新的主流公链

2. 每季度集成一批ERC-20 / EOSToken

社区

2020 年，我们将投入大量的资源来发展开发者社区。Columbu的成功在很大程度上取决于在平台上进行实验和构建的开发者们。

我们将通过两大计划来部署这些资源：Hero计划和领袖开发者计划，以此鼓励开发者们优化体验和进行 CAT 2.0项目开发。除了这些计划外，我们还会大力发展：底层基础设施，关键协议和标准，DAPP社区生态集成，以及针对开发者的教育活动和黑客马拉松等。

黑客马拉松计划

区块链由于其特殊的加密技术，正逐渐获得对信息安全要求极高的专业领域的关注。通过合理运用区块链技术，能够创造性地帮助人们在生活中解决诸多的实际问题，构建基于机器信任的低成本高价值的“下一代网络”。

优秀的Dapp能够展现区块链技术的实际价值，推动基于区块链技术的创新生态迅速发展。CAT原生支持智能合约以及Dapp开发的全球公链社区，一直在提高和完善自己的基础设施，降低智能合约以及Dapp开发门槛，2020年致力于为开发者提供更友好的开发环境以及更舒适的开发体验。目前，相比移动互联网百万数量级的应用，区块链应用开发才刚刚开始，有待全球开发者进一步挖掘并利用，使其真正造福于创新生态。

2020年我们将在北美西雅图与中国上海计划举办两场千人级别的社区开发者黑客马拉松计划。

Hero计划

“ 让世界各地的开发者都能够为Columbu网络的发展做出贡献。”发展 CAT社区生态系统和开发者社区是实现我们对Columbu项目长期愿景和目标的最高优先级计划之一。为了促进和引导Columbu社区生态系统和开发者社区的增长，我们会将大部分的生态系统基金用于资助和支持那些希望为Columbu生态系统的发展做出贡献的人员和团队。

我们将会通过清晰且透明的Hero计划来实现这一目标。在Hero计划中，人们可以为他们对自己所做的，帮助 Nervos 发展生态系统相关的工作申请支持和资金。Hero计划的申请将遵循RFC流程（因特网草案、建议标准、草案标准、因特网标准），让社区和公众都能提供意见和反馈。Hero计划将会于 2020 年第一季度开始接受基础设施类的Hero，随后将会扩大接受范围并贯穿全年及以后,我们预计会投入100万CAT支持Hero计划：

基础设施类Heros

社区类Heros

DApp 及用例类Heros

市场、赞助及推广类Heros

奖学金、助学金及个人类Heros

领袖开发者计划

“ 联结全球重要的区块链枢纽和生态系统。”Columbu是一个无国界的全球性项目。在全球范围内，我们都应该有社区成员代表，并且可以联结全球主要的区块链发展中心。通过一些了解当地文化，并且具有深刻洞察力的社区成员，Columbu可以实现全球范围内的影响力，同时也可以更好地利用不同区域特定的机会和优势。

在整个 2020 年，我们将在全球特定地区招募区域核心社区领袖开发者，以代表并支持Columbu项目，包括开发者招聘，BD 和合作伙伴，社区建设，影响力，Heros申请以及开发者和用户应用。

DAPP生态建设

社区激励：

Columbu Project Genesis计划

全球社区开发者是Columbu社区最宝贵的财富，为丰富、扩大Columbu网络全球生态系统，我们为CAT的支持者和开发者推出了“iColumbu”计划。总金额30万CAT，将包含各种子项目，全部用于奖励社区成员和开发者们。

Columbu未来区块链生态基金

设立CAT自由经济生态奖励基金，该基金采用Columbu的原生Token（CAT）作为唯一奖励方式。平台通过BFT共识机制的奖励的机制，专门用以50万的原生CAT奖励对社区建设有贡献的参与者。奖励池系统每24小时进行一次激励分配计算，并根据计算结果，将奖励Token自动分发到参与者的个人钱包中。

Columbu科学探索基金

我们将设立全球首个区块链创新奖，用100万的CAT鼓励区块链的前沿创新探索。

应用

1、CAT DAPP开发工具包

CAT的DAPP开发工具包将提供面向开发人员的工具，以方便其在Columbu上构建，测试和部署DAPP。

2、供应链金融平台

以区块链技术为基础,供应链各参与方共同搭建一个联盟链,形成生态圈。在这个联盟链上,各方可以共享一个透明可靠的信息平台、追溯流程,也可以基于区块链数据开展供应链金融、精准营销等业务。供应链金融应用区块链技术后,可解决核心企业不愿提供信用背书的难题,构建各方共享的联盟平台,智能调整剩余可用的授信额度,通过智能合约实现按时还款和结算,整合商流、物流、信息流、资金流等数据,保证数据的安全性和业务的透明可视化,实现应收账款确权,进行质押物及其价格管理,加强风险管理,完善资金流监控。基于区块链技术的供应链金融大大简化了烦琐的纸质申请流程,促进了相关环节的信用、征信业务,提升了系统的社会效益和经济效益。

3、溯源防伪商品平台

防伪溯源通过传统的二维码技术其实已经能很好的解决问题了，其痛点在于防伪数据存储在中心化结构上，易于篡改，公信力不强。恰好区块链的去中心化、不可篡改、交易透明、可追溯性等特点跟防伪溯源很符合。概述起来就是，将防伪数据采用分布式存储的方式，进而保证数据的安全、真实可信、不可篡改，能够清晰地记录商品的制造与和流转。

4、分布式矿池与超级节点计划

上线Columbu的马里亚纳超级矿池与CAT的全球节点与超级节点的竞选计划，并进行投票计划，预计在2020年第一季度进行。

5、汽车+区块链应用

从本质上看，区块链是把加密技术、分布式账本技术、P2P传输技术、智能合约技术融为一体的融合式创新，对汽车行业而言，眼下最大的应用场景就是自动驾驶，每一个自动驾驶汽车都是一个交易节点，加密技术能保障信息安全，分布式账本和P2P传输技术保障了网联汽车的安全性。除了这些比较大的应用场景，二手车行业的车况检查、汽车供应链金融、汽配供应链电子数据交换、汽车售后零部件索赔、汽车延保等诸多领域都能够运用区块链提高生产效率，降低人员成本。

6、应用开放平台

Columbu将开放并上线BaaS平台，并推出开发者中心以CAT ID（去中心化身份）。同时，CAT将持续改善核心数据层和网络协议，推出BFT共识2.0和迭代和Columbu 2.0的升级，减少区块重组概率, 改进极端情况下确认耗时问题，优化区块传播效率，减少工作量验证耗时。以及核心数据层和网络协议改进，达到更高压缩比, 更低时延, 更低带宽和更低存储的要求。

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编译者/作者：道仙

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