ArcBlock 博客 | 如何用不到 400 行的代码写出一条主链？

作者：陈天（ArcBlock 研发副总裁）

10 月 25 日，刚刚忙完 CyberMiles 超级节点部署的陈天同学，为庆祝专属于程序员的“1024 节”写下了这篇技术学习分享文章，以飨读者。

庆祝 CyberMiles 主网上线，ArcBlock 创始人兼CEO 冒志鸿在美国西雅图郊外的 Lake Quinalt 发来祝贺视频

前两周上线了我们为 Cybermiles 提供的 supernode，因为 Cybermiles 主网使用了 Tendermint，于是上周便研究了一下 Tendermint，边学边写了个 slides 介绍 Tendermint。

Tendermint 是一个脱胎于 PBFT 的 consensus engine，并在此之上构建了一个 Application BlockChain Interface (ABCI)，让 blockchain 的开发者可以关注于如何提供服务，以及维系服务的状态，而把如何达成共识，如何管理 mempool，如何进行安全的 p2p 通讯这样的琐事交给 Tendermint 来处理。Tendermint 自身是 golang 撰写的，其 ABCI 接口用 protobuf 实现，并使用 raw TCP 或者 http2 (gRPC) 和 application layer 通讯。

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周日，闲来无事，想用 tendermint 做点东西。无奈 tendermint 没有提供 elixir 的 ABCI 实现，社区的 erlang 实现又缺失一些东西，且我很不喜欢 erlang 下用 Record 来描述 protobuf 的方式，于是用 Tony 的 protobuf 库，写了个 elixir 的 ABCI 实现，放在 github.com/arcblock/ex_abci 上，并随后实现了 Tendermint 自身提供的 counter example app - 用区块链的不可篡改性来维护一个全网唯一的计数器。

使用 ex_abci，counter app 的核心代码也就几十行，就是实现 info，check_tx，deliver_tx 几个接口即可：

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这样的 app 当 hello world 还可以，用来验证 Tendermint 是否靠谱，本身并不靠谱。Tendermint 还提供了一个 kv store 的 example，也没有 get 到区块链的核心要素，于是我便萌生了搞一个足够简单，最好能在几百行内演示区块链技术的 Simple Chain。那什么算是区块链的核心要素呢，我觉得是这幅图 - Merkle Patricia Tree (MPT)：

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这是以太坊保存其 World State 的核心 - 我相信我的读者们了解 patricia tree (prefix tree, radix tree, 或者叫 trie)，有一些区块链知识的读者应该知道 merkle tree，MPT 结合二者，组织出一个自带验证的 persistent data structure（函数式编程语言保存 list / map 的方式），关于 MPT 和以及上图，我们的工程师丁沛灵同学在上次北京 Hackathon 有一个精彩的讲座，感兴趣的同学可以去 youtube arcblock channel 上找：ArcBlock’s Introduction to Blockchain，在 37 分钟附近开始讲 MPT，大约 10 分钟，非常之深入浅出。篇幅有限，我这里就不详细展开。

看不了 youtube ，点这个腾讯视频也是一样的：）

关于 Simple Chain，产品上我是这么考虑的：

账号系统兼容以太坊
完整使用 Tendermint 的全部接口，并探索它们的意义
chain 的状态使用 MPT 保存，并将每个 block commit 后的 state root 提交给 Tendermint
chain 能够具有基本的容错 - 比如 tx 执行到一半，crash 了，可以恢复到上一个 block 的 state 继续往下执行
Transaction 使用简化版本的 Ethereum tx，一个 TX 只包含 from, to, nonce, total 和 pub key
MPT 里保存类似 Ethereum 的 account，每个 account 有自己的 balance，nonce 和 num_txs
client RPC 直接整合在 Wallet 模块里，方便演示

花了两天的功夫，一个粗糙的，未经过多节点测试的版本终于实现了，源码见：ex_abci/examples/simple_chain。我们谈谈其主要对外接口：

Wallet.new: 生成离线账号
Wallet.declare: 每个 Wallet 第一次可以让系统给自己打 10000 个 token，这个主要方便测试
Wallet.transfer：一个账户给另一个账户打钱。两方的 address 对应的 account 会在 chain 的 MPT 里更新，每个 block commit 之后，MPT root，也就是 app state 会写入 block header。
Wallet.info / Wallet.chain_info：访问 account 的信息 / chain 的信息

下面是运行时的整个过程。

初始化：

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Wallet 状态：

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转账：

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Tendermint block:

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转账结束后的状态：

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这个 Simple Chain 主要使用到的技术：

Tendermint 和 ex_abci，这是自然
Elixir 下的 MPT 实现：merkle_patricia_tree
Tony 的 protobuf 实现。我们在 MPT 里存储 account，其 value 也是用 protobuf 定义的
keccakf1600：ethereum 的 sha3 的实现，用来产生 account address 和各种需要 hash 的场合（注意，我们这里并没有使用 double hash）
libsecp256k1：ECDSA 的实现，主要用来生成 wallet，以及 transaction 的 sign 和 verify

目前代码量在 400 行内，基本上一目了然，用来理解 Tendermint 和区块链技术的基本逻辑再好不过。感兴趣的读者可以安装 tendermint，下载 github.com/arcblock/ex_abci 尝试。

本来这篇文章想赶在 1024 节前发的 - 昨晚（24日）我处理 crash recovery 没有处理好，今早开车穿越 90 号高速上的迷雾时，突然有了思路，所以文章发晚了。对这些技术感兴趣的同学，可以在 https://hack.arcblock.io/learning/（点击“阅读原文”）上面报名我们未来的 Tech Talk，以及关注 arcblock 的 youtube channel 获取我们之前的知识分享。

祝大家 1024 节快乐！

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ArcBlock 区块链技术培训系列讲座

今天（10月30日）起正式登陆掘金（juejin.im/events）

ArcBlock Technical Learning Series 第六期

CQRS & Commanded

明天，10 月 31 日下周三上午 8 时（美国太平洋时间 30 日下午 5 时），由 ArcBlock 软件工程师周蕾授课——

在常用的架构中，通常是通过数据访问层来修改或者查询数据，一般修改和查询使用的是相同的实体。在一些业务逻辑简单的系统中可能没有什么问题，但是随着系统逻辑变得复杂，这种设计就会出现一些性能问题。

CQRS全称是：Command Query Responsibility Segregation，即命令查询职责分离。该模式从业务上分离修改和查询的行为。从而使得逻辑更加清晰，便于对不同部分进行针对性的优化。

本期讲座跟你聊一聊——基于CQRS和Commanded库，来做Elixir程序开发。

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