自從 2015 年，人們發(fā)現(xiàn)了區(qū)塊鏈巨大的潛在價值之后，區(qū)塊鏈技術已經(jīng)飛速發(fā)展了四年多，這四年中，區(qū)塊鏈成為科技、金融、政府多方認可和推崇的創(chuàng)新技術，全球眾多科技、金融巨頭都投入了大量的人力物力進行研究，行業(yè)內(nèi)初步涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)公司。然而，區(qū)塊鏈技術發(fā)展還遠沒有達到成熟階段，雖然整個區(qū)塊鏈行業(yè)百花齊放卻各有弊端，我們知道區(qū)塊鏈行業(yè)的開拓者很難把區(qū)塊鏈技術推向大規(guī)模的應用落地中。基于此，比原鏈團隊從區(qū)塊鏈架構和底層技術的維度出發(fā)，立足于區(qū)塊鏈大規(guī)模落地場景，在共識機制、智能合約、可擴展性、隱私安全、跨鏈交互等幾個方面對現(xiàn)有區(qū)塊鏈進行優(yōu)化，推出 Bystack 這一蘊含顛覆性理念和前沿技術的產(chǎn)品。

Bystack 是幫助用戶快速創(chuàng)建，管理和維護企業(yè)級區(qū)塊鏈網(wǎng)絡和商業(yè)區(qū)塊鏈應用的服務平臺，具有開發(fā)成本低，部署快捷，性能高和擴展性強，安全可靠，方便易用等特性，為開發(fā)者或企業(yè)提供區(qū)塊鏈能力的一站式解決方案。

Bystack 獨創(chuàng)的主側鏈模型和核心的 Blockcenter 系統(tǒng)通過將底層的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡，共識，應用開發(fā)能力，區(qū)塊鏈配套設施進行整合和抽象，轉(zhuǎn)化為用戶熟悉的可編程接口和操作界面，屏蔽底層的技術細節(jié)，讓應用開發(fā)更加簡單高效，讓企業(yè)和開發(fā)者更加專注于區(qū)塊鏈應用的開發(fā)。

主側鏈協(xié)同工作模型

Bystack 解決方案是主側鏈（一主多側）協(xié)同工作模型，主鏈采用 PoW 共識保證多樣資產(chǎn)的安全和去中心化，側鏈通過可插拔技術實現(xiàn)不同的解決方案，從而滿足不同的業(yè)務場景和對更高性能的要求，加速區(qū)塊鏈商業(yè)應用的落地。

主側鏈協(xié)議本質(zhì)上是一種跨區(qū)塊鏈解決方案。這種解決方案，可以實現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)從一條鏈到另一條鏈的轉(zhuǎn)移，當然也可以從另一條鏈安全返回到第一條鏈。在 Bystack 中，創(chuàng)建、存儲資產(chǎn)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡通常被稱主鏈，而作為業(yè)務輔助的鏈則被稱為側鏈。側鏈協(xié)議被設想為一種允許數(shù)字資產(chǎn)在主鏈與側鏈之間進行轉(zhuǎn)移的方式。

Bystack 的主鏈需要保證安全和穩(wěn)定，所以性能、可擴展性以及更多的創(chuàng)新的嘗試會在側鏈上落實。

1. 主側鏈架構

下圖是主側鏈協(xié)同的總體模型圖：

1.1 主鏈的角色

Bystack 的主鏈采用基于對 AI 計算友好型 PoW（工作量證明）算法 Tensority 的 Bytom公鏈。主鏈主要擔任價值錨定，價值傳輸和可信存證的角色。任何的資產(chǎn)創(chuàng)建，傳輸和銷毀都由主鏈發(fā)起，再通過 Federation 楔入到側鏈上，從而保證資產(chǎn)的安全性。同時所有的業(yè)務或者資產(chǎn)的數(shù)字指紋信息都在主鏈上做可信存證，因為只有算力保證的主鏈才能做可信存證。

1.2 側鏈的角色

Bystack 的側鏈主要是服務于垂直領域的業(yè)務，滿足那些對 TPS 要求較高，且數(shù)據(jù)量比較大的業(yè)務。同時側鏈支持更加靈活的搭建方式，企業(yè)或個人可以使用已運行的側鏈，也可以生成屬于自己的側鏈，并在側鏈上搭建自己的生態(tài)應用。主鏈資產(chǎn)通過 Federation 楔入到側鏈，然后在側鏈的內(nèi)部流通和使用。側鏈支持可插拔的共識，數(shù)據(jù)庫插件，可以更好的搭配以滿足實際的業(yè)務需求。

1.3 Federation

下圖是 Federation 的基本模型圖

Federation 當中分為三種角色：

驗證人：側鏈的出塊人，任何人都可以成為驗證人。

收集人：監(jiān)控主鏈鎖定在聯(lián)邦合約地址的交易，收集交易并生成 Claim 交易，發(fā)送到節(jié)點驗證人進行驗證后進入交易池。

聯(lián)邦地址： 側鏈充值是指資產(chǎn)從主鏈楔入到側鏈的轉(zhuǎn)移過程，是需要資產(chǎn)先鎖定到聯(lián)邦合約地址。

聯(lián)邦合約地址生成：

（1）聯(lián)邦合約地址需要多名聯(lián)邦成員公鑰生成，系統(tǒng)開始啟動由初始出塊人擔任。

（2）運行一段時間后 Vapor 側鏈上用戶可以注冊為聯(lián)邦成員候選人，由 Vapor 側鏈用戶投票，從注冊候選人中選出聯(lián)邦成員，每次聯(lián)邦成員變動不能超過聯(lián)盟總成員的 1/3。

（3）選出聯(lián)邦成員后，由新的聯(lián)邦成員生成新的合約地址，以前的聯(lián)邦合約地址轉(zhuǎn)賬到新的聯(lián)邦合約地址。

（4）轉(zhuǎn)賬完成后，主鏈鎖定資產(chǎn)到新的聯(lián)邦地址，以后可以再競選聯(lián)邦成員。

收集人：

（1）系統(tǒng)啟動之時，由初始出塊人擔任。

（2）運行一段時間后，Vapor 側鏈上用戶可以注冊成為候選收集人，由 Vapor 側鏈用戶投票，從注冊的候選人中選出收集人（DPoS 出塊一輪篩選一次）。

（3）下發(fā)新的監(jiān)控主鏈的聯(lián)邦合約地址的收集人，收集交易，并附帶收集人列表、收集人簽名、原始交易、收集人公鑰的 Claim 交易到節(jié)點。

側鏈提現(xiàn)流程：

（1）Vapor 側鏈用戶發(fā)起提現(xiàn)請求，銷毀 Vapor 側鏈的資產(chǎn)。

（2）聯(lián)邦合約地址針對請求向 Vapor 側鏈用戶的主鏈地址發(fā)送對應對應數(shù)量的資產(chǎn)（前提交易已經(jīng)在側鏈上達到不會回滾的確認數(shù)）。

（3）聯(lián)邦在側鏈上生成一筆完成提現(xiàn)的操作的交易。

1.4 創(chuàng)新性

（1）共識層創(chuàng)新

側鏈共識以投票人（Voter），共識節(jié)點（Delegate）和領導節(jié)點（Leader）來組織網(wǎng)絡。首先以 DPoS 的模式進行投票來選出共識節(jié)點，然后共識節(jié)點以高效獨創(chuàng) BFT 的模式來達成共識。

（2）網(wǎng)絡層創(chuàng)新

傳統(tǒng)聯(lián)盟鏈是主從節(jié)點架構，甚至是 C/S 模型， 服務端會實現(xiàn)完整協(xié)議而客戶端盡量架構簡潔，著重產(chǎn)品功能和交互， 相對于從節(jié)點不參加共識甚至不驗證來說，側鏈可以完整保留對等節(jié)點的可用功能，這樣就需要更快的網(wǎng)絡，而且更復雜的環(huán)境中可靠傳輸交易和區(qū)塊信息。

Vapor 神經(jīng)元中繼（Vapor Neuron Relay）（VNR）。基于 UDP 和向前糾錯（FEC）協(xié)議， 傳輸區(qū)塊頭和縮短的交易 ID 和部分對等節(jié)點不具備的交易信息， 接收方節(jié)點將嘗試使用接收到的信息，以及在本地內(nèi)存池（Memory Pool）當中的交易，來重新構建整個區(qū)塊。只有仍然缺失某些交易時，才會請求廣播對端節(jié)點交易。

（3）協(xié)議層創(chuàng)新

以太坊賬戶模型受限于串行驗證效率瓶頸， 難以提高吞吐。 Vapor 基于 BUTXO 可并行驗證區(qū)塊，且可多線程并行驗證交易 BUTXO， 設計并行滑動窗口驗證算法 PSWV（Parallel Sliding Windows Validation）， 該算法一次同步上百個區(qū)塊，并獲取它的所有輸入，批量區(qū)塊形成校驗窗口，算法驗證器滑動驗證窗口內(nèi)區(qū)塊交易的合法性。

（4）存儲層創(chuàng)新

去掉了公鏈普遍使用的本地 KV 數(shù)據(jù)庫 LevelDB， RocksDB 等，替換為更通用和強大的數(shù)據(jù)庫層接口，滿足使用高性能 MySQL，PostgreSQL， MongoDB 等企業(yè)級數(shù)據(jù)庫的業(yè)務需求，另外對于數(shù)據(jù)分析的需求， 也同時兼容 HDFS， HIVE，融入 Hadoop 或 Spark 生態(tài)系統(tǒng)。

2. 資產(chǎn)和操作類型

2.1 資產(chǎn)類型

多類型的資產(chǎn)發(fā)布是 Bystack 的一大特點，我們按照資產(chǎn)的可分割性（Severability）和可互換性（Fungibility）將資產(chǎn)定義為四種類型（如圖 4）：

1、比特資產(chǎn)（BAP-01），可分割，可互換。對應 Token 等虛擬資產(chǎn)以及貨幣、積分、股票（同股同權）等現(xiàn)實資產(chǎn)，相當于以太坊 ERC-20 協(xié)議。

2、原子資產(chǎn)（BAP-02），可分割，不可互換。如 Bytom 原生資產(chǎn) BTM 或其它通過BAP-02 發(fā)行的股票（同股不同權）等現(xiàn)實資產(chǎn)，相當于比特幣等非同質(zhì)加密貨幣協(xié)議。

3、夸克資產(chǎn)（BAP-03），不可分割，不可互換。適合應用于游戲道具、游戲?qū)櫸锏忍摂M資產(chǎn)和房產(chǎn)、收藏品、商品、防偽碼等所有權類現(xiàn)實資產(chǎn)，相當于以太坊 ERC-721 協(xié)議。

4、量子資產(chǎn)（BAP-04），不可分割，可互換。可應用于紅包等虛擬資產(chǎn)以及優(yōu)惠券、門票、二維碼等憑證類現(xiàn)實資產(chǎn)。

事實上，我們并沒有發(fā)明新的資產(chǎn)，而是試圖在區(qū)塊鏈的世界真實的映射現(xiàn)實世界的各

種資產(chǎn)，并從物理屬性的角度給予資產(chǎn)更基礎的分類，方便人們在金融、政務、游戲、積分

等場景中對資產(chǎn)進行更方便的歸類、組合及劃分。

2.2 操作類型

Bystack 將資產(chǎn)間的互操作定義為四種類型：

映射：資產(chǎn)數(shù)字化，現(xiàn)實經(jīng)濟中的真實資產(chǎn)上鏈。如股權，債權，收益權等資產(chǎn)

存證：數(shù)字資產(chǎn)化，信用、身份、品牌、行為數(shù)據(jù)等數(shù)字資源上鏈，通過鏈上可以轉(zhuǎn)移

所有權和使用權。

躍遷：資產(chǎn)從側鏈遷入主鏈。

楔入：資產(chǎn)從主鏈遷入側鏈。

以上所有操作都是原子操作，即，要么完全完成，要么根本不發(fā)生。不存在會導致資產(chǎn)損失或欺詐發(fā)生的可能。

3. 部署和使用

本地部署： 面向個人開發(fā)者，用戶可以在服務器中部署屬于自己的側鏈，然后測試自己的側鏈上的商業(yè)應用。

跨云部署： 面向企業(yè)用戶，企業(yè)的側鏈可以支持多種不同的云服務，包括阿里云，騰訊云，華為云等等。區(qū)塊鏈的節(jié)點可以分散部署到不同的公有云平臺上。

混合部署：為了滿足不同的業(yè)務需求，可以根據(jù)聯(lián)盟參與方需求部署區(qū)塊鏈節(jié)點，即部分側鏈的節(jié)點運行在云平臺上，部分側鏈的節(jié)點運行在客戶的私有 IT 環(huán)境或者私有云內(nèi)。

Bystack 介紹

1. Bystack 概述

Bystack 是一個通用區(qū)塊鏈應用堆棧平臺，繼承并實現(xiàn)了區(qū)塊鏈三層架構， 分別由Bytom 主鏈，Vapor 側鏈， Blockcenter 中臺，及 Bycoin，Byone，Bystore 等接入組件組成。下圖是 Bystack 的基本架構圖：

Bystack 依靠 Bytom 公有區(qū)塊鏈技術平臺和 Vapor 側鏈技術，通過 Federation 作為主鏈與側鏈之間的交互協(xié)議，為價值傳輸提供了通道，給上層應用奠定了堅實的基礎。Blockcenter作為業(yè)務中臺，也是整個系統(tǒng)核心。他和上層服務如 Bycoin，Byone， Bystore 實現(xiàn)了區(qū)塊鏈應用的第三層。

Blockcenter：在分層的基礎上，Blockcenter 結合分層設計和模塊化，把通用的業(yè)務拆分成不同的模塊， 抽象了各類典型的區(qū)塊鏈應用，提供了典型應用的基本能力和實現(xiàn)框架，用戶可以根據(jù)自己的需求，像“搭積木”一樣疊加自己的業(yè)務，輕松完成業(yè)務邏輯的區(qū)塊鏈實現(xiàn)。對于底層，它提供了高度的業(yè)務抽象，讓用戶不必要了解底層的區(qū)塊鏈技術原理，更加專注自己的業(yè)務開發(fā)。Blockcenter 是連接區(qū)塊鏈技術和商業(yè)應用的橋梁，也是驅(qū)動的引擎。

Bycoin：移動客戶端的生態(tài)入口和解決方案。它支持儲蓄多種資產(chǎn)，資產(chǎn)與資產(chǎn)之間可以輕松兌換，并可以在集成了 Bycoin SDK 的其他系統(tǒng)中使用。Bycoin 不僅僅支持多種資產(chǎn)存儲，流通和互換功能，它也類似我們的微信，支付寶一樣，還提供給我們很多日常需要的應用。比如：娛樂，日常消費等。

Byone：桌面客戶端解決方案，我們只需要在電腦的瀏覽器端安裝 Byone，注冊登陸后，可以用它在桌面端管理我們的多種資產(chǎn)，同時在瀏覽器中打開支持 Byone 的應用，就可以連接到 Byone 的賬戶和資產(chǎn)，使用基于 Bystack 開發(fā)的 Dapp 和商業(yè)應用。

Bystore：它是支持比原鏈合約開發(fā)部署一整套完備且強大的開發(fā)框架，該框架支持多種語言編寫智能合約，合約編寫完成以后對合約進行預編譯并調(diào)用合約交易接口直接發(fā)布合約。對開發(fā)者非常友好。Bystore 提供非常豐富的合約模板，只需要要在合約模板上修改合約參數(shù)，輸入自己的賬戶參數(shù)就可以發(fā)布自己的合約應用。

2. Bystack 創(chuàng)新點

開放共識

Bystack 的側鏈的共識是 DPoS+BBFT，但也可以使用其他的共識算法，Bystack 提供了非常豐富的可插拔共識機制，比如 DPoS，PoS 等等。同時側鏈可以讓任何人都可以加入成為共識節(jié)點，這和聯(lián)盟鏈的準入機制有很大區(qū)別。

主側鏈架構

獨創(chuàng)的主側鏈架構，主鏈負責發(fā)行和銷毀資產(chǎn)，主鏈保證去中心化和安全性，側鏈負責運行大規(guī)模商業(yè)應用，側鏈犧牲部分去中心化來大幅度提升性能，同時可以存在無限多的側鏈以滿足不同的領域和性能需求。

BUTXO

基于比特幣 UTXO 模型的創(chuàng)新，從底層模型上支持多資產(chǎn)的交易。BUTXO 保證了資產(chǎn)交互操作的原子性，異步交易的時候可以進行驗證，支持多資產(chǎn)上鏈，智能合約結果布爾化。由于 BUTXO 的無狀態(tài)，所以在一定程度上增強了用戶的匿名性。

最短路徑交易

簽名不在交易而在每一個輸入上，可以在不同時間，不同人之間自主的構建交易，從而構造出不同模式的交易類型，比如磁力交易。

定制化可插拔服務

比原鏈的 Blockcenter 可以提供非常豐富的可插拔服務，商家可以根據(jù)不同的業(yè)務場景，來集成不同的服務，比如身份服務，多重簽名，隱私交易。

國密標準

Bystack 可采用國密標準 SM2，SM3，SM4 密碼學算法，滿足金融行業(yè)，公共事業(yè)等行業(yè)在用戶地址的生成，交易簽署以及交易驗證等過程中對國家標準的合規(guī)和安全性要求。

多語言合約虛擬機

支持 Equity，Javascript，Python，Go 等多種語言的合約虛擬機，可以滿足熟悉不同語言的開發(fā)者開發(fā)商業(yè) Dapp 的需求。

3. 優(yōu)勢

1. 領域支持

區(qū)塊鏈可以服務于金融行業(yè)以及供應鏈，還有垂直領域的行業(yè)生態(tài)。但是一般的公鏈或者聯(lián)盟鏈無法服務于每個行業(yè)，但是 Bystack 通過多條側鏈能做到更全面的技術支持。每個側鏈根據(jù)不同行業(yè)的特性進行定制化的組裝和開發(fā)，滿足不同行業(yè)和領域的業(yè)務需求。

2. 擴容

目前主要有兩種擴容方案，分別式 Layer1 擴容和 Layer2 擴容，Layer1 擴容主要改進區(qū)塊鏈自身，把區(qū)塊鏈自身變的更快、容量變的更大，Bystack 通過壓縮交易和增加出塊速度，從而在 Layer1 層得到擴展。Layer2 擴容是把很多的復雜業(yè)務過程遷移到鏈下，而 Bystack構建在側鏈基礎上的 Blockcenter 正是在 Layer2 的擴展。

3. 性能

性能方面主要從下個角度分析：

出塊時間：Bystack 的主網(wǎng)是依托的比原鏈（Bytom），平均每 2.5 分鐘產(chǎn)生一個區(qū)塊。側鏈采用 DPoS+BBFT， 出塊速度大概在 0.5 秒。

區(qū)塊大小：側鏈壓縮交易來壓縮區(qū)塊大小，從而減少帶寬開支，讓全節(jié)點可以更快的同步區(qū)塊。

TPS：側鏈的 TPS 能達到數(shù)萬， 且通過橫向擴展吞吐可達百萬以上。完全可以滿足目前企業(yè)級服務平臺的基本應用。

容錯率：主鏈的 PoW 基于概率的系列算法理論上允許少于一半的不合作節(jié)點，而側鏈的 BBFT 共識算法確定性算法理論上則允許不超過 1/3 的不合作節(jié)點。

4. 安全

主鏈共識算法：單一 DPoS 或 PBFT 都不是真正意義上的非準許（Permissionless）共識，需要許可則意味著該網(wǎng)絡是被一小部分人控制，數(shù)據(jù)不可篡改、交易不可逆轉(zhuǎn)等區(qū)塊鏈根本屬性不復存在，基于區(qū)塊鏈的資產(chǎn)確權、數(shù)據(jù)存證等業(yè)務的安全性亦將無可保障。BystackLayer1 采用創(chuàng)新 PoW 算法 Tensority，在挖礦激勵機制作用下，全網(wǎng)算力不斷增長， 發(fā)起51%攻擊成本不斷提升，尤其是 Tensority 采用對人工智能芯片友好型算法，使得挖礦芯片可能采用人工智能通用芯片挖礦，從而降低了硬件成本，并為人工智能芯片產(chǎn)業(yè)賦能。

側鏈共識算法：Bystack Layer 2 采用 DPoS+BBFT 共識算法，提供高可用的拜占庭容錯能力，支持共識狀態(tài)自動恢復，區(qū)塊數(shù)據(jù)互備恢復，數(shù)據(jù)存儲自動均衡，節(jié)點服務自動路由。從而保證系統(tǒng)的自身的安全和穩(wěn)定。

基于 BUTXO 模型的合約安全性：主鏈采用 BUTXO 模型，每一個 BUTXO 都由單獨的合約程序鎖定，破解合約只能獲取該合約鎖定的資產(chǎn)，其他資產(chǎn)不受影響，從而很好的保護主鏈資產(chǎn)的安全性。

主側隔離：支持簡單支付驗證 SPV（Simple Payment Verificaiton），側鏈能夠驗證主鏈塊上 Header、Merkle Tree 的信息。主鏈負責賬本的更新維護和數(shù)據(jù)安全，資產(chǎn)發(fā)行、數(shù)據(jù)存證、數(shù)字身份等關鍵業(yè)務在主鏈上完成，不同側鏈針對股權、版權、積分等不同資產(chǎn)交易場景，負責交易效率。主鏈不需要關心側鏈的運行狀態(tài)。當側鏈被攻擊，主鏈的安全性不受影響。

側側隔離：不同的業(yè)務隔離，每個行業(yè)領域分屬于不同的側鏈，如果一條側鏈受到攻擊或者影響不影響其他側鏈業(yè)務的安全穩(wěn)定運行。

Federation 安全性：通過側鏈躍遷到主鏈（Pegout），收集人，驗證人等角色確保資產(chǎn)轉(zhuǎn)移過程切分成多個流程，防止單一驗證人的作惡。

5. 隱私保護

Bystack 采用多種加密算法組合的方案來提供全方位的隱私保護。高可配置性保證了方案的靈活度并能適應不同的用戶場景。

隱私交易：對于多簽交易，使用 Schnorr 簽名和 MuSig 算法來對多個簽名進行集中驗證。對交易金額的加密可以采用零知識證明（Zero Knowledge Proof， ZKP）的方案，比如zk-SNAKRS 和 Bulletproofs。在私密要求較高的場景，可以使用 MimbleWimble 模式對交易雙方地址和交易金額同時進行加密。目前主流的加密算法都基于 Pedersen 承諾系統(tǒng)（Commitment Scheme）。它雖然能絕對隱藏交易內(nèi)容（Perfect Hiding）但只在計算力有限的情況下提供綁（Computational Binding），這意味著交易金額有可能被改動。為了應對未來算力的突破，絕對綁定（Perfect Binding）的系統(tǒng)，例如 ElGamal 加密，可以以開關激活的模式被采用。

隱私合約：以上的隱私交易方案也可以應用于隱私合約中。除此之外，使用默克爾語法抽象樹（Merkelized Abstract Syntax Tree，MAST）對合約本身進行優(yōu)化，在減少體積的情況下提供一定程度的隱私保護。

6. 支持 Bancor 協(xié)議

Bancor 是一個去中心化的流動性網(wǎng)絡，為用戶提供簡單、低成本的買賣 Token 的方式。Bancor 的開源協(xié)議通過智能合約直接授權具有內(nèi)置可轉(zhuǎn)換性的 token，允許集成的 token 立即相互轉(zhuǎn)換，無需在交易中匹配買賣雙方。Bancor 錢包可以直接在錢包內(nèi)實現(xiàn) token 的自動轉(zhuǎn)換，價格比交易所更容易預測，并且不會受到操縱。Bystack 的 Bancor 協(xié)議可以讓多種資產(chǎn)（比如商業(yè)積分，多種數(shù)字資產(chǎn)）可以快速，低成本，高效的轉(zhuǎn)換。