华为云区块链服务技术决策和落地实践

本文整理自 BCCon 全球区块链生态技术大会上的演讲。

大家好，非常感谢大家来和我一起探索一下区块链和 BaaS 相关的情况。我今天在这里来个抛砖引玉，希望大家有些收获。因为我看到大家都会讲很多的技术，我在和大家沟通的时候，很多客户都会存在这样的困惑，区块链怎么去做，为什么要做，如何去做。我想分享一下，我们在华为参与平台落地时候的一些经历，这是一个很真实的经历。

华为云区块链服务决策和技术选型

我主要从这几块介绍，第一个是我们当时区块链的一些决策，用的什么样的技术，我们在落地的过程中为什么这么去做，这可能会带来什么样的一些价值，后面的一些场景，以及对我们未来的一些思考。

这是我在和领导汇报申请立项的时候思考的一些问题，我们为什么要去做，是不是要去做区块链。现在大家相对比较明朗一些，但是在一年前，对于华为来说，还是非常难以决策的，很多人都看不清楚。

第一，区块链能不能给华为带来真正的不管经济效益还是社会效益，或者对华为云带来引流。区块链作为价值互联网还是区块链底层的换代，可能会对我们整个云的基础结构带来比较大的变化，可能在存储、服务、硬件、软件各方面都能给整个云方面带来极大的收益。Gartner 预测到 2020 年，整个区块链会对基础设施带来 1000 亿美元以上的收益。

第二，政府的态度对我们技术选型有非常重大的影响。在去年的时候我们的确还看不清楚，因为比特币圈炒的太火，去做区块链还是有很大的风险。但是对现在来说，负面消息不是太大，我们看到了机遇。

第三，我们看区块链是不是一个风口。风口是很好，但风口能不能持续，对我们将来是非常重要的。我们站得很高，但是摔得也会很狠，但怎么判断这个东西是持久发展的，而不是一个风口，我们要看看社区的标准和整个国家的标准。从现在来看，整个标准和社区的都支持区块链的发展，我们认为区块链不只是一时的风口，是我们未来的发展趋势。

最后，任何一个技术能否得到应用，场景非常的重要。因为区块链的确具备一些很有特色的，或者颠覆性的技术，它的不可篡改性、透明共享，以及价值的可信等等，都会优化现有的市场，把原来很长的流程变得很短，提高效率并降低成本。也可以重构现有的一些市场，比如像电力市场，因为将来可能是分布式能源、分布式充电桩等等，通过区块链我们可以把这些市场做得更灵活，更高效，产生更多的价值。区块链将来在共享经济下，会产生巨大的效益，让我们更加专注在商业逻辑上的构建，能够产生一个新的 BAT，这是我对高层面的一个判断。

我们从战略上看到做区块链是非常有价值的。我们的的确确看到，很多项目为了追风口，为了区块链而区块链。项目是否适合区块链，我们基本可以从这几个面来判断：

第一，这个数据是否是大家共享，对于整个生态的建设是非常有价值的。比如说要新闻类的内容，我只是一个人提供，其他人只是去共享，这样对区块链可能没有那么大的价值。

第二，大家是否要去更新，因为大家的信息要及时去共享，在整个生态里及时地把信息传进去。第三块，真实性，比如说公益慈善这样的真实性对于它非常重要。如果我们用传统的技术，数据可以随时修改，要去佐证数据是否真实会产生巨大的成本和代价，但是通过区块链这就非常简单。

第四，去中心化，天然的商业系统就需要一个很权威的机构，需要一个中心。其他人只是辅佐的话，去中心化的价值并不是很大，但如果商业中大家地位相对平等，我们不需要以传统的方式来协调，增加成本和费用，降低效率，如果去掉，对整个系统会带来巨大的好处，这是区块链非常擅长的事情。

我们知道了项目要使用区块链，但到底是用联盟链还是公有链？

对我来说，公有链和联盟链都是非常有价值的。我个人认为，公有链还达不到一条链包打天下，现在公有链只适合于某一个专有领域，比如说数字货币，或者说一些艺术品等等，它其实只适合于交易场景相对比较简单的情况。但联盟链也存在一个问题：搭建。我们在落地的时候，发现要想把一个联盟链拉起来还是很难的一件事情。

到底选择公有链，还是联盟链，这是很难选择的。我们当时决策的时候，因为公有链有虚拟货币和激励的问题，是我们没法去碰的，无币的公有链和联盟链也差不多，我们选择只能做联盟链。我们做企业级的应用，只在联盟链里做就可以了，没有必要把这种共性放到很庞大的范围去做，对于成本是没有意义的。我们认为现阶段，企业级联盟和私有链还是一个发展的趋势。

下面就是我们要落地的场景。对我们来说，区块链很大程度在搭建、技术，以及人才上都有很大的障碍。我们都是做公共的平台，通过 BaaS 的平台降低大家对区块链使用的难度，目前来说是非常有价值的。

我们选择一种技术，对公有链来说，可选择的就是比特币、以太坊、EOS、Ripple。

比特币作为山寨币去用，大多数情况下不一定用的上。以太坊的社区生态非常好，但它的确存在速度相对比较慢的问题，它的安全隐私基本上没有。只是在 ICO 和简单的应用场景上使用，比如博彩、游戏等等。对于企业级要上以太坊还是很难的一件事情，因为安全和性能，以及交易成本是比较难以承受的。EOS 更加接近于联盟链，对 EOS 来说是有 24 个超级结点做出来的，只是每个人拥有账本，它可以说是一个混合链。Ripple 币更加专一，只做支付。

对于联盟链来说，我们当时的一个选择是自研，但建立是相当困难的，客户会绑定在某一种技术上，自研华为可能不会这样去做。另外就是选择以太坊、EOS、Hyperledger 和 corda，因为以太坊的确生态很好，但是它是为公有链而设计的，要把它改造成联盟链，在共识算法上要把挖矿机去掉，要把权限控制方面加上，把安全技术加上，这个难度很大，所以当时我们也没选择它。EOS 当时还没有成熟了，但现在我觉得 EOS 改造成联盟链的难度相对比较少，因为它的共识和控制，还是相对比较容易改造的。另外就是 Hyperledger，它本身就是为了联盟链设计的，它的各方面都已经“成熟”，它还是容易用于以太坊，缺点在于包太大，可能对于 2C 的场景，每个人创建一个节点还是很难，但是对 2B 来说还是比较适合。还有 corda，我们和 corda 进行了很多次沟通。它的确专注于在金融行业，它是一个相对不那么去中心化的系统，金融行业还是比较难在云上做区块链的。最后决定我们首先还是基于超级账本，后面可能会支持以太坊和 EOS，以及 corda。

华为云区块链服务技术架构与实践

下面看看，我们华为在这里大概做了哪些事。

我们华为主要是定位三点。

第一点，我们做企业级的平台，帮助用户非常简单和快速地使用区块链，在很容易使用的基础上，比开源更加安全稳定，在性能方面有更优的表现。

第二点，我们专注在联盟链和私有链。刚才也讲过公有链，我们暂时是不会去做的。

第三点，华为只专注于底层的技术，上面的应用，包括智能合约和业务应用，我们希望和合作伙伴，以及我们的客户一起来打造。我们专注在底层区块链的平台，区块链的安全，区块链的开发编译环境，以及底层的资源，设计一个易于使用，高可用、高性能、安全开放合作的东西。

我们架构主要是 Kubernetes 来做。为什么要用这个，对于大型的企业来说，节点会比较多，可能用其他的在动态加入，弹性伸缩，和部署的灵活性上会比较差一点。用 Kubernetes 它也有缺点，假如节点很少，用 Kubernetes 的确过重了，成本会比较高。我们通过 Kubernetes 加 Fabric 的结合，可以实现动态的成员加入，因为联盟链可能在开源里面搭建相对困难，但是通过我们的平台非常简单可以去搭建，可能一分钟就可以搞定了。

第二，因为不可能一开始并发就很高，你可以通过后面逐渐地去扩容，这点让我觉得 BaaS 是非常必要的。

还有故障的恢复，因为区块链重要的一点就是节点一定要可靠，这点是 Kubernetes 拉起来的。以及灵活的部署，我们支持几种部署的方式。

互联互通也是非常重要，为什么区块链要和云结合起来，因为云上有非常丰富的资源，各种第三方的应用、云市场、安全、编译环境、开发云等等，我们把它有效地结合起来，让用户以最低的成本，最小的代价，去实现他们区块链的应用。

在性能这块，我们做了很多工作，现在我主要介绍一下共识的机制。区块链讲的性能都是不专业的，因为现在最大的瓶颈并不是性能，是应用场景如何落地。性能这块，我们主要做的就是共识算法。共识算法分成两类，一种证明类的共识，一种投票类的共识。证明类就是怎么去证明，在一个不可信的环境，怎么让大家达成共同的一个决定。比如 PoW，我用聪明才智，以劳动来决定，谁获得记账的权利。而 PoS 是资本主义，谁有钱，谁就能决定。权威证明有点像美国的陪审团，选一些权威人士，或者能代表社区的人去做决定，这个目前应用的并不是很多，在美国用的比较多。投票类的，比如选举一个人，只考虑系统有没有问题，不考虑错误。第二种考虑错误节点，这两个投票类的会比较快。

我们下面简单讲一下，共识主要有哪些。

华为做了哪些问题，我们原来想支持三个，一个是测试用的，第二个是 Kafka，但是华为有个问题是要做红线，所有的必须要 TLS 来做，TLS 有速度提不上去的问题，这是第一个原因。第二个原因是我们认为 Kafka 只容忍 Crash 情况，还是不足以解决在企业应用过程中，假如出现黑客攻击，或者管理员去篡改的情况，就会导致整个系统崩溃了，它是错误敏感型的。

我们还是觉得拜占庭算法更适合企业级的应用。但是拜占庭的算法会有多次的广播机制，速度超过 20 个节点都会造成网络的风暴，网络的拥堵。华为对整个拜占庭开源做了很大的改动，减少整个广播的次数，通过签名加两阶段提交，综合考虑，通过多实例互相监督来保证公平性的基础上，减少像我们图上所看到的，排序的请求，各节点验证，到验证相同的结果，以及确认验证的 Commit 消息等等去减少它，可能从 N 的平方到 N 的复杂度。

这样一方面提高效率，第二降低网络风暴的拥堵。我觉得这样的速度在性能这块，大多情况是够用的，十万 TPS，百万 TPS 对我们联盟链来说意义并不是那么大，因为我们每个场景可以去拉一条链。存储将成为我们最大的瓶颈，即使你把网络性能提高上去，瓶颈上不去是没有意义的，存储的瓶颈目前是没法解决的。

第二块，就是在易用性，怎么让用户更好地使用第一个部署的模式。当然了，我们现阶段还只是在华为云上去部署，这也往往受到各位顾客的挑战，说我们是去中心化的，但是你们现在都部署在华为云上，你们就是个中心。这对广大的云厂家来说都是个最大的不理解，对于整个虚拟机都是交给用户的，我们是没有权限去控制用户的虚拟机的。这个层面来讲，放在云上，去中心化没有想象的那么可怕，不是我们去控制整个区块链，这是难以做到的。但是我们也认为，混合部署是未来的发展趋势。最重要的是，各个厂家间的区块链能够拉通起来，大家都是在同一个区块链上，大家能够共同保证整个区块链系统的公平和透明，以及它的稳健。我们希望通过和每个 BaaS 的厂家一起合作，让整个行业更快地推进起来，使区块链在全世界处在领先的地位。

我们觉得区块链很好，是不可篡改的，是透明的，是共享的，是高效的。但它问题是使用难度比较大，整个区块链存储到文件里面，存储的性能，查询的复杂度都是非常难的。

我们在思考这个问题，能不能像数据库一样去使用区块链，能不能低成本地把现在的应用系统迁移到区块链上，以及能不能支持高效复杂的查询。在目前的系统上这个回答都是否定的，肯定做不到的。

我们做的一个尝试是用 MySQL 来替换 KV 的数据库，把区块链的信息同时存到数据库中去。这样的话，我们有两种方式，第一种方式，直接用 JDBC 去连区块链，就像写一个数据库一样，可以是 insert 一个什么直接进去。我们把像一个系统链码一样，在这里面把相应的 SQL 语句转换成区块链访问的方式去做。但这个问题就存在，是可以像数据库一样去访问，但失去了区块链的最大的精华所在，就是智能合约，我们大家的规则怎么去制订。如果这样做，只是纯粹当成一个数据库来用，失去了区块链可信透明的规则制订。刚才这种情况只是用在非常简单的应用场景，就想当成一个不可篡改的数据库来用，不需要去制订互相之间的逻辑。

另外一种使用方式，还是像原来的智能合约那么去调用，但是可以在智能合约上直接通过 SQL 的语句查询区块链的信息系统，查询 Value、状态、账本的信息，还能够像数据库一样去查询区块链里面的历史记录。这样既能保证区块链强大的能力，同时又能做到像数据库一样，访问我们的区块链系统。我觉得目前是一个尝试，我们好不好用，要看用户的使用过程。

安全是将来的区块链能否得到有效发展，或者高速发展非常关键的所在。特别是联盟链，传统的安全一个也不能少。比如说主机安全，DDOS 攻击，应用安全等等，都是无法缺少的。但是在这里面，比较重点的几个点，一个是成员服务。以太坊在这点会做得比较好，它的实现起来，通过简单的公钥和私钥就能解决帐号的问题，但是在 Fabric 里面，这块的确只保证了节点，对用户的身份认证还是做得并不是很好。

下阶段可能在区块链用户的认证，成员管理，身份管理，安全的策略，以及审计要放进去，让大家很简单去使用，做成 工具 和模块。但现在目前还只是在做，还没有开放出来。智能合约这块，大家都知道，自从上次以太坊的安全问题导致整个分叉，以及上次空气币直接被归零，智能合约的安全受到大家非常严重的关切。因为 Fabric，用的是容器安全，即使链代码写得不好，至少不会攻击整个账本。

第二个，我们要做沙盒，也是类似的安全容器，我们要做代码的审计，以及危险的监控等等。目前成果还没有完全凸现出来，后面会在这块非常大的投入。还有就是交易的安全等等。最重要的是安全的环境，包括硬件的环境，TEE、 HSM 等等。

我先介绍一下我们目前做的国密这块，因为对国内金融行业，这是必不可少的。

第二个同态，未来互联网也好，区块链也好，这是非常关键的安全方式。因为我们现在都知道在公有链上，几乎是不设防，大家都是明文的。不是不想加，的确有苦衷，如果加了，性能会有影响。同时加密以后，智能合约是没法运行的，因为智能合约没有用户的私钥。同态加密能比较好地去解决它，既能够把信息加密，同时智能合约能够有效地把秘文和秘文相加，才能得到正确的秘文。这就非常好了，虽然不能把整个交易的过程加密，在我们交易的时候，最重要的就是交易的身份和交易的数据，如果把这两者保护起来，那整个交易是安全的。另外一个就是同态最致命的缺陷，就是性能的问题，的确现在开源的同态和央行的数字货币研究所，大概也就一到两笔每秒。

现在华为通过深度优化，能达到一百到一百二左右每秒，在一些特别重要的金融行业，这个速度已经是非常好的。但是目前只能做到加法同态，乘法和除法还是做不到的，减法是加法的相应。即使解决加密的问题，还是存在着一个问题，比如 A 给 B 转账两百块钱，如果不知道密文没法对它进行比对，如果 A 没有两百块钱，他只有一百块钱，如果没有范围证明和等式证明，这个转账就会发生了，那可能变成负一百块钱的，这个在逻辑上是非常不安全的。我们华为目前来说，范围证明和等式证明来解决范围或者安全隐私上的问题。

我们简单描述一下，什么是基于同态加密。我会有一个智能合约，跟每一个用户去生成公司钥对，A 的余额减掉两百块钱，减掉后的叫同态，通过公钥加密进去。对 B 来说，因为不知道它的密钥，那就取 B 的公钥，把 A 和 B 的转账金额算一下，然后把 A 的公钥加密的转账余额也放进去。智能合约对于这种用同一个公钥进行加密的数据，它是可以计算的。就能实现既保证隐私，同时又运算，两者兼备的能力。

华为云区块链服务的场景应用

应用场景这块，我就简单举些现在在用的。对于保险公司来说，最有价值的就是公信力，我为什么买你保险，就是因为将来你能赔付我。新型保险有非常好创新的模式，我能够让你交很少的钱，比如说互助等等，每个月就那么几十块的会员费，只要持续交十八个月，没发病的情况下，在我生病的时候，就能够获得很好的赔付。但是为什么现在国家禁止这个方向发生呢，因为它潜在的风险太高了，它没有传统大公司的这种信用，也没有传统的公司那么复杂的，或者严格的监管体系。但是这个模式太好了，我们合作公司想用区块链技术，用去信任，去中心化，不需要通过几十年的信用积累，没有这个时间也等不起，也没有钱建立那么庞大的监管体系。

通过区块链，让区块链的去中心化，把所有流转过程的参与方都作为账本的持有方。这样的话就防止工作人员去篡改数据，因为账本都在各个环节里面。同时通过智能合约让所有的流程都透明地记录到区块链里面去，这样的话，平台没有那么大责任了，工作人员没有可能去修改大家的账本。这是区块链非常典型的一点，通过技术来降低门槛，这是区块链最有价值的地方。

在我们将来的共享经济里面，只要把商业逻辑，商业规则设计好，技术或者是信用的门槛用区块链来解决。区块链为什么叫做改变现有的生产关系，就在这一点，通过技术来扫平最大的信用障碍。

这是我们第一个上线的商用系统，这非常简单时尚，但是是未来的发展趋势，可能在中国不一定适用。现在分布式能源发电非常广泛，风能，光能，生物能，小型的水电站等等，也是非常大的趋势。另外一个使用端，充电的发电桩等等，都会是分布式的，我们如果用传统的国家电网集中的方式，因为这种都是非常小型的，即使通过智能表，怎么去判断它的数据在里面是真实的等等，这是非常高的成本。在澳大利亚这种基础设施非常差的情况下，没有像中国那么庞大的国家电网在做，这种区块链对于中间的技术来保证信用，通过智能合约来自动执行，通过人工智能去分析对帐等等这样的新技术，像澳大利亚这种地广人稀的环境下，它是非常适用的。对将来更广泛的分布式能源使用机制下，区块链会在很大程度上，促使这种模式的发展。

第三是物流这块，因为环节非常的多，华为本身自己也是个非常大的物流厂家，我们有很多交换机、服务器，需要运输出去，这里面遇到很多的困难。特别是我们第一步做得 PoD，对于大型的设备，可能一个单下去就上百万，上千万，这些必须等到签收单到了以后，才能够去付相应的付款。但这个时间长度会非常的长，可能会有几个月，或者是几个礼拜，它的付款整个周期非常长。

对于物流来说，牵扯到很多的环节在里面，比如说发货、仓储、承包商，以及中间环节的传递，里面会有层层的转包到后期，转包可能不会有很好的信息系统，那很可能这个东西在它的位置下，就找不到这个记录了。现在华为这么大的体量，只有三家主要的物流承包商，因为就是担心其他的，现在有很多合格的承包商，有上万家。但是它没有很好的管理体系，我们很难把更多优秀的厂家引入到这个系统里面来。

我们也尝试过，华为自己来建一个非常庞大的中心系统，来做这个系统，但是成本极其高，别人可能不一定愿意把所有的信息全部传在华为的系统里来。我们用区块链怎么去解决，大家都用同样的、开放的代码系统，大家都建立在系统之上，华为自己开发一个这样的系统，这个系统不是我们内部自己的，我们所有的信息都是公开的，所有的规则都是通过智能合约来制订。

不管大型和小型的物流商，都可以自动获得完整的物流系统。大家都是在基于平等的基础上，我们可以放心地把每一件货物通过区块链，通过二维码把它扫到区块链里面来。这样在信息透明的基础上，任何一个货物都能够很快速地去跟踪出来，这样每个用户下载一个 App 连接到智能合约，可以给每个用户分配一个证书和私钥，这样一旦收到之后扫描进去，每个环节都会知道我的货物已经到了，马上可以启动相关的付款环节，效率会极大的提高。因为区块链大家的身份都以签名的方式，我们就可以建立这样的信用管理体系，特别对于小型的单子，通过竞价，通过信用的方式，让大家很灵活地参与物流的系统，同时也会降低我们的运输成本。假如说物流中某一个不作为，可以把它踢出去，让它永远进不到这个圈子里来。这是一个很好的尝试，是我们自己吃狗粮的，优化现有的系统来进行。

有很多的案例，今天我只是通过这三个，我觉得相对比较典型的案子来分享。

华为云区块链服务的未来思考

未来华为要做什么，华为和其他的 BAT 厂家可能不一样，华为是从云到网络，到终端都有了系统，我们当然利用自己的优势。将来区块链不光只是一个账本而已，它还是要把网络的每个环节在整个互联网做一个根本性的改变，利用边缘的技术，每一个点将来变成一个记账点，或者是一个可信的节点，让边缘计算可以把局部的，比如一个地区变成一个账本，再汇总成一个大的账本，减少统一账本带来的资源消耗和性能消耗，以及利用终端把个人所有的账本记录到我们自己的账本里面来。同时利用芯片的技术，让每个人的身份非常可靠，非常安全地记录在终端的设备里面。

将来我们要构建这样一个从云到网络，到终端三维一体的区块链端到端的解决方案，让区块链真正地融入到下一代的互联网里面，当然这不是一天能完成的，现在我们第一步做的是华为的区块链平台，最终华为应该是这样三位一体的方式，让整个区块链更加简单，更加高效，更加快速。

我刚才讲了很多，在区块链上还是存在着很多的问题，比如说共识算法、性能、安全性。特别是安全性，因为所有的规则要在智能合约实现，它的安全和高效将来是我们重点需要去研究的。对于共享账本，怎么解决账本的无限膨胀，账本的分片，账本高效的使用和查询，当然我们将来也许不一定就区块加链的方式来存储数据，我们将来既要保证不可篡改，也要保证高效存储查询等等。以及各种安全隐私，包括同态等等要得到根本性的突破，才能够使区块链能够很好地应用。以及智能合约，链上和链下，哪些数据是放链上的，哪些数据链下，链上链下都能得到不可篡改的追踪性。跨链，各种链要跨在一起，大家互联互通，最终形成现在的公有云和私有云。最终我们以区块链底层的价值为基础，实现真正信用的社会。

讲师介绍：刘再耀，华为云区块链服务产品负责人。2016 年加入华为，华为云区块链服务产品负责人，负责华为云区块链服务的总体规划，技术选型，商业设计，区块链场景落地研究等，是华为云安全架构组成员，负责华为云 paas 总体安全规划和设计工作。在区块链和云安全有深入研究和实践经验。