链客TalkAMA回顾|软硬件公链方案突破区块链性能困局

11月18日，“链客Talk”邀请 HPB芯链合伙人 Jason 来到链客直播间，给大家分享了“软硬件公链方案突破区块链性能困局”这一话题。

以下是本场AMA回顾内容：

大白|链客：欢迎HPB芯链合伙人Jason来到链客Talk，首先有请Jason介绍一下自己和HPB项目吧？

Jason:大家好，我是HPB芯链合伙人Jason，很高兴今天来到链客Talk和朋友们聊聊公链话题以及HPB区块链技术上的探索与创新。

我在软件行业摸爬滚打了10来年，曾任职中软，华腾，高伟达睿民金融事业线高管，先后带领团队参与了多家银行的新核心系统上线工作，实施上线了票据、征信，融资供应链等关键系统。

16年开始追随创始人汪晓明从事链圈探索，17年正式加入HPB项目团队，主要负责运营，产品线。

在此期间推动和完成了HPB主链应用层DApp基础设施的建设，以及构建早期的运营基础，并积极推动目前HPB的运营升级和重构工作。

HPB芯链，通俗的讲，就是通过结合软硬芯片加速的极致性能和软件层面的算法优化，打造了一个高TPS平台，在区块链公链领域打造了创新的硬件区块链高速公路。

从专业的角度来说：HPB芯链是一种采用全新的软硬件深度融合的体系架构的公链，结合硬件芯片加速引擎（BOE）和区块链底层平台，实现了分布式性能的扩张，构建了一个硬件芯片驱动的高性能公链。

HPB芯链并且致力于打造一个容易使用的，高性能的区块链平台，并且致力于服务实体经济，推动产融结合。

大白|链客：我们了解到HPB芯链是唯一主打软硬件结合的公链，请问公链这样设计的初衷是什么？以及有哪些技术优越性？

Jason：在区块链技术中存在这么一个不可能三角关系，即高效率、去中心化与安全性三者不可兼得。这个概念最早由巴比特创始人长铗提出来，当前仍然没有一个完美的解决方案能够破解不可能三角问题。

HPB的设计初衷就是希望能够借助软硬件相结合的公链解决方案，突破区块链性能困局，最大可能地突破“不可能三角问题”的限制。值得欣慰的是，实践证明软硬件相结合的解决方案具有很大的可行性与发展潜力，能够大幅提升基础公链性能，同时在去中心化和安全性方面，做到了很好的兼顾。HPB芯链是全球首创的软硬件深度结合的公链。

当前主要有这些技术优越性：

1.?HPB芯链的TPS可以稳定在5000左右，交易速度快，交易gas费用低。

2.?遍布全球的100多个高性能节点，共同运行和维护着HPB完全去中心化的网络。

3.?软硬件结合的双重解决方案能够更好地保护HPB网络的数据和系统安全。

4.?为HPB网络提供加速的BOE硬件加速芯片与设备完全自主设计研发，全球首创。

5.?BOE硬件内置随机数生成器，在生成每个区块的同时生成一个随机数。HPB硬件随机数是真正的链上真随机数，能够为各种区块链应用提供随机数据来源服务。

6.?HPB智能合约平台支持多种编程语言, 降低了开发者使用门槛，开发者能够基于HPB轻松编写和调用智能合约。

7.?HPB是以太坊平行世界，HPB能够完美兼容ETH的虚拟机和智能合约，提供相同的API功能。

8.?HPB采用PoP共识算法，在提升效率的同时，最大程度地保证了网络公平公正，候选节点每200区块竞选一轮，成为高性能节点。

大白|链客：相信很多技术人员对HPB的BOE硬件加速引擎很感兴趣，这是个很极客的创造，您可以详细介绍一下HPB硬件芯片的技术架构和特点吗？

Jason：HPB芯链独创的BOE技术即区块链加速引擎，包括BOE硬件、BOE固件、以及与之匹配的体系软件。

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，将本来占用CPU运算资源的各种与网络通信及计算相关的功能通过一颗片外的芯片独立实现，以降低CPU负担，实现加速的功能。

BOE硬件可以实现数据加密，确保高性能节点出块的不可预测性，并支持加密虚拟机。BOE硬件打造了一个兼容性的网络，以提升网络性能及安全性。

HPB芯链自主研发的BOE硬件加速引擎，是内嵌ECDSA模块和硬件随机数生成器的高度兼容的定制硬件芯片。

BOE硬件的组成要素有：

TCP/IP卸载引擎（TOE），高速优化以太网系统的吞吐量

MAC模块，处理从以太网电缆传输的数据包

椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）模块，执行高速签名验证，该模块对创建每秒能生成大量电子签名的系统至关重要

硬件随机数生成器，生成随机数以保护交易，提高加密通道的安全性和可靠性

大白|链客：公链安全问题是用户非常关心的，HPB在安全这块是如何提供技术保障的？可以介绍下吗？

Jason：HPB致力于为用户提供安全可信任的区块链基础设施服务。HPB成立于2017年，2018年主链上线，并经过了知名安全设计公司”知道创宇“的审计。

HPB主网已经平稳的运行了2年，没有发生过一起重大安全事故，用事实证明了HPB的安全性和稳定性。这也说明，软硬件结合的双重解决方案的确能够更好地保护HPB网络的数据和系统安全。BOE增强了数据完整性，提供了更高的网络安全性，并使区块链的速度得到提升。

硬件签名验证不仅有助于提高速度和释放计算能力，还有助于提高安全性。即使黑客篡改我们的源代码，如果没有对我们的硬件进行成功的并发攻击，我们的系统也不会被黑客入侵。

大白|链客：那么从软件设计和共识算法层面来说，HPB又有哪些创新和自己的特色呢？

Jason：HPB采用了分层网络架构设计。为了适应BOE技术的要求，同时尽可能地提升TPS，以及保证网络的公平公正，HPB的PoP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性能节点。

内层选举：基于hash队列匿名投票机制，在每次区块生成时，计算高性能节点生成区块的优先级，优先级高的高性能节点享有优先生成区块的权利。

高性能节点间全连接，高性能节点只从候选节点接收交易，互相之间不转发交易只转发区块数据。每个高性能节点与部分候选节点动态连接，每个高性能节点连接的候选节点数量越多，交易入块的平均时间越短。候选节点与候选节点之间部分动态连接，候选节点只有在跟所有高性能节点连接都断开时，才会向其它候选节点转发交易。每个轻节点与2-3个候选节点动态连接。

在整个共识算法设计中，HPB的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，隐私性方面也做了较大幅度的提升。

大白|链客：据悉HPB的硬件随机数是HPB的特色产品，您可以给我们介绍一下吗？HPB是如何做到真随机数的？有何特点？

Jason：随机数抽奖，是具体的产品，未来感兴趣的老铁可以联系官方了解，正好我也来仔细讲解下。

HPB硬件随机数是一种基于硬件随机种子与区块链共识算法的高效多方随机数生产方案，该方案允许多个随机数生产者参与，并在一定周期内共同生成随机数。具体生成过程是这样的，HPB的BOE硬件上配置有随机数种子生成器，通过BOE硬件自身的电压、温度、电流、网速等物理随机特性产生的硬件随机数种子，提交至区块内，并通过区块链共识算法，将多个随机种子按照固定规则任意组织排列，生成最终随机数。

HPB硬件随机数既有传统硬件随机数的不可控、不可预知等优点，又具有可验证、不可伪造、不可否认等特点。在HPB网络每生成一个区块的同时，同步生成一个随机数。HPB硬件随机数能够为DApp提供随机数据源服务。HPB为开发者提供了随机数读取接口，开发者可以自由调用HPB硬件随机数，集成到DApp相应功能中。硬件随机数产品，是固化到底层链上的，提供了丰富的接口，大家可以来仔细了解。

大白|链客：HPB硬件真随机数在区块链领域有哪些应用场景？您能给我们介绍一下具体的案例吗？

Jason：HPB芯链硬件随机数具有广泛的应用场景，包括私钥的生成，POS算法的节点选举，DApps的随机抽样、抽奖、抽签等功能。

基于硬件随机数生成私钥，不可预测，无法破解，能够最大程度保障加密资产的安全。通过随机数选举出的POS记账节点，更能保证公平合理分配记账权和记账奖励，确保记账结果的准确性。而对于DApps的抽样、抽奖、抽签等功能场景，结合了硬件随机数，可以完全避免人为干预，确保结果的随机与公平。

链客社区是最有极客范的社区，人才济济，为了HPB会重点推动和链客社区的合作，推动区块链技术的发展，并会结合硬件随机数产品展开一系列的相关合作。

大白|链客：接下来的一个问题是大家目前比较关注的以太坊2.0。在公链赛道以太坊一家独大，而且以太坊2.0呼之欲出，请问你怎么看待当前公链竞争格局，以及HPB如何应对以太坊2.0的冲击？

Jason：当前的公链竞争格局可以用“一超多强“来概括，以太坊无疑是超级巨头和行业标杆，引领着整个区块链行业的发展。其他各条公链各有特色，包括HPB在内，也在快速发展与迭代中，仍然具有巨大的发展潜力。以太坊2.0即将推出，也会伴随很多前沿创新和技术上的突破，值得期待。以太坊2.0不仅将以太坊升级到更高的水平，也会鞭策其他公链更快地进化，以跟上发展趋势，不被淘汰。

HPB也会因以太坊2.0的推出而共同受益，因为HPB和以太坊并不是纯粹的竞争关系，HPB在设计之初就制定了与以太坊兼容的发展战略，HPB是以太坊天然的合作伙伴。

HPB支持以太坊虚拟机、智能合约，提供相同的api功能，HPB和以太坊具有相通的账户体系。HPB是以太坊的平行世界，甚至未来基于成熟的跨链技术，通过相同的账户架构体系。HPB和以太坊能够实现无缝连接，DApp可以在以太坊和HPB上共同运行，用户可以在两条公链自由转换。

大白|链客：HPB兼容以太坊的虚拟机，智能合约，API接口，您能给我们介绍一下具体的案例吗？

Jason：HPB兼容以太坊的技术架构体系，提供相同的虚拟机、智能合约、以及API功能，HPB对以太坊开发者非常友好，以太坊开发者在HPB上开发基本零门槛。同时，HPB智能合约平台支持多种编程语言, 使用方便。

当开发者在以太坊上开发DApp遇到性能瓶颈，交易拥堵，gas费用过高等情况，他可以迅速改变策略，快速在HPB上进行程序的开发、部署和调试。以太坊普通用户使用HPB也很方便，他在以太坊上的地址账号，只要将私钥导入HPB的钱包，就能生成对应的专属HPB账号，在HPB主网实现自由转账。

HPB和以太坊是采用了相同的ECC椭圆曲线加密算法，只是ChianID不同。大家也可以通俗的理解，可以把HPB当做ETH的高性能侧链，目前Metamask也支持接入HPB主链，并且可以通过remix编写合约，连接Metamask发布合约到HPB主网。

相关的Metamask配置如下（适用于8.1及以上版本）：

1.?打开Metamask，点击Networks，选择CustomRPC

2.?请参考如下配置

Network Name: HPB MainNetWork

New RPC URL: https://node.hpb.io

ChainID: 0x10d (8.1以下版本填写269)

Symbol: HPB

BlockExplorer URL : https://hpbscan.org

其次，咱们社区开发者很多，相关的HPB资料我这里也给一下：

英文wiki:?https://github.com/hpb-project/wiki/wiki

中文wiki: https://github.com/hpb-project/wiki/wiki/HPB-Wiki-%E4%B8%AD%E6%96%87%E9%A6%96%E9%A1%B5

rpcapi 英文: https://github.com/hpb-project/wiki/wiki/JSON-RPC-API-Index

rpcapi 中文: https://github.com/hpb-project/wiki/wiki/JSON-RPC-API-%E7%B4%A2%E5%BC%95

JavaSdk: https://github.com/hpb-project/web3-hpb

大白|链客：可以和大家讲讲HPB的最新进展和计划吗？以及HPB未来的发展方向是怎么样？

Jason：HPB作为一个3年以上的老牌公链，穿越牛熊。我们一直认为公链是一场马拉松，不能等，只能往前跑，需要坚持。所以HPB会坚定的走下去，实现区块链理想，也希望社区多给些时间和鼓励。

HPB有很多独特的特色产品，例如:HPB的硬件真随机数产品，能够为DeFi、NFT提供可靠的随机数据来源。已有随机数研发和服务技术团队Random hub ，宣布将采用HPB的硬件随机数作为重要的随机源。

HPB社区团队开发的去中心化交易所MyTrade已经推出内测版本，目前在社区进行定向邀请测试，这个阶段开放了高性能dex的功能体验和测试。该dex结合了uniswap和unitrade的产品设计经验，并加入了创新元素，具有自己的特色和良好体验。同时，产品基于HPB主链搭建，因此兼具兼具高性能，高交易速度，低gas费用等优势。未来在正式上线后会重点进行跨链技术的突破，希望能和以太坊上的资产进行自由兑换和进出，这样有利于HPB生态的高速发展和繁荣，同时也能让以太坊上的用户体验到高性能Dex优势。

同时，HPB将重点推进HPB2.0的升级迭代，基于软硬件结合的特有属性，利用硬件加速和硬件安全的信任机制，推出面向隐私数据的区块链计算平台。并且，将探索具体零知识证明算法的硬件加速，以实现零知识在区块链隐私计算与安全计算领域的大规模应用。相关的原型产品，隐私支付已经设计完毕，未来会开放beta版本给社区体验。

HPB也一直致力于发展开发者生态，提供成熟易用的开发工具，完善规范的开发文档，组织教育培训活动，提供资金支持。

我们也会加强对生态项目的支持，为DeFi、NFT、Dao等去中心化应用提供高性能主链基础设施的同时，完善随机数产品和周边工具服务，对优质的生态项目进行奖励或投资。

期待后续会重点和链客社区进行落地合作，邀请链客社区优秀开发人才，基于HPB主网开发高性能应用，我们也会对参与的开发者给予奖励。

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编译者/作者：芯链

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