XuperChain简（jiǎn）称（chēng）超（chāo）级链（liàn），是一个支持平行（háng）链和侧链（liàn）的
区（qū）块链网络。在XuperChain网络中，有一（yī）条（tiáo）特殊的链——Root链。Root链管理XuperChain网络的其它平行（háng）链，并提供跨（kuà）链服务。其中基于Root链诞生的超（chāo）级燃料是（shì）整个（gè）XuperChain网路运行消耗的燃料（liào）。Root链有以下功能：
（1）创建独立（lì）的一条链；
（2）支持（chí）与（yǔ）各个（gè）链（liàn）的数据交换；
（3）管理（lǐ）整个XuperChain网络的运行参数。
XuperChain是一个能包容（róng）一（yī）切
区块（kuài）链技术（shù）的（de）区块链网（wǎng）络，其（qí）平（píng）行链可以支持XuperChain的解决方案，也同时支持其（qí）它开源区块链网（wǎng）络技（jì）术方案（àn）。
共（gòng）识（shí）机制
1、可插（chā）拔共识（shí）机（jī）制
在当前的技（jì）术背景下，没有（yǒu）哪（nǎ）一种共识机制是完美（měi）无缺（quē）的，每一（yī）种共识机制都有其优点和缺点，不同的应用场景可能需要（yào）不（bú）同共（gòng）识机制。为（wéi）了应（yīng）对不同的应用需（xū）求，XuperChain设计了一套可插拔（bá）的（de）共识机制，所谓可插拔主要体现在两个方面：一方（fāng）面，XuperChain不同的平行链允（yǔn）许采用不同的共识机制，以（yǐ）此来满足不同的共识应（yīng）用需求，用户可（kě）以通（tōng）过API创建自（zì）己的（de）区块链，并（bìng）指（zhǐ）定初始的共识（shí）机制。另（lìng）一方面，XuperChain还（hái）支持在任意时刻通（tōng）过投票表决机制实现共识的升（shēng）级（jí），从而实现共（gòng）识机制的（de）热升级。
XuperChain的共（gòng）识机制包括但不（bú）限于POW、POS、PBFT、中（zhōng）心化共识（Raft）等（děng）。
2、DPOS共（gòng）识算（suàn）法创新—TDPOS共（gòng）识
基于POS基础上衍生出了很多改进算法，DPOS就是其中一种。DPOS算法是用户（hù）通（tōng）过投票（piào）选出代表（biǎo）进行（háng）区块的生产。
XuperChain自主研发实现了一套DPOS共识，我们称之为（wéi）TDPOS。依据这种算法（fǎ），全（quán）网持有通证（zhèng）的人都（dōu）可以给候选人投票。
TDPOS的参数包括每轮的proposer个数、出块（kuài）间隔（gé）、节点每轮出（chū）块（kuài）个数等，在创建平（píng）行链的时候可以指定，也可以（yǐ）通过提案机制（zhì）升级。通过GPS和（hé）原（yuán）子钟保证时钟同（tóng）步。例（lì）如，如果配置的（de）参数（shù）为每（měi）轮21个（gè）节（jiē）点、出块间隔为3s、每个节点每轮出块个数为200个，则每轮的时间（jiān）为3.5h。
3、自定义共识机（jī）制
如果DApp开发（fā）者觉得系统默认的共识机制都无法满足自（zì）身的业务（wù）需求，可以通过智能合约和（hé）共识机制的编程（chéng）接口，编写（xiě）自己的共识，并（bìng）以智能合约的形式发布到（dào）XuperChain中。XuperChain在启动用户创建的这（zhè）条链的时候，会注入自定义共（gòng）识（需（xū）要取一个唯一（yī）名字（zì）），成为该链的共识机（jī）制。
超级节点
超级节点（diǎn）是一（yī）种分（fèn）布式计算技术，保证每个节点的存储和计算是可以扩（kuò）展的。从而（ér）为（wéi）区块链网络（luò）提供源源不（bú）断的存储和（hé）计（jì）算支持（chí）。
1、存储支（zhī）持
超级节点会存储（chǔ）所有的历史事务的完整信息，如何支（zhī）撑PB级别的（de）容量（liàng）非常具有挑战。
XuperChain底层KV存储引擎（qíng）主要有以下几个特（tè）点：
1）事（shì）务（wù）性表格系统：通过前缀编码的平展化，支（zhī）持多链（liàn）+多表，且能保证跨链（liàn）事务（wù）的原子（zǐ）性；
2）多盘技（jì）术：实现（xiàn）KV存储引擎到底（dǐ）层文件系统的虚拟映（yìng）射层，支持单机多（duō）盘存储，从而支撑大容量数据存储；
3）混盘技术：实现冷热数据自（zì）适应调度，将低频数据存储在SATA介质（zhì）或者云存储，高频数据存储（chǔ）在SSD介质；
4）云优（yōu）化：实现DFS适配层，支（zhī）持分（fèn）布式文件系（xì）统，存（cún）储容量理论上（shàng）可以扩展到PB级别。结合（hé）混盘（pán）调（diào）度，保证性能最优。
2、计算支（zhī）持（chí）
在非POW的共识机制下，超（chāo）级节点的主要计算量（liàng）为交易上链和合约执行。很多（duō）区（qū）块链软件对交易（yì）的执（zhí）行以及合约的执行都是（shì）串（chuàn）行执行的，优化到极致也只能使用单核，对（duì）硬件（jiàn）的利用率很（hěn）低。超级节点采用多核并行（háng）计算与分布式计（jì）算相结（jié）合的方式以提升计（jì）算效率。
1）多核并行计算：XuperChain通过（guò）智（zhì）能合约（yuē）的依赖关系将待打包的事（shì）务构造出N个（gè）DAG。每（měi）个DAG的交易和（hé）合约执行都是并行跑在多个CPU核上,DAG内部（bù）无路径依赖的节点也可以并（bìng）行执（zhí）行，从而可以最（zuì）大（dà）化CPU的利用率，突破系统吞（tūn）吐瓶颈。平（píng）行链和可回归侧链技术也（yě）能有效的利（lì）用多核并发（fā）；
2）分布式计算：XuperChain未来构建事务执行的分布式调度集群，链内并（bìng）行事务（wù）和多链（liàn）事务可分发给调度（dù）集群执行（háng），从而利用分布式计算的扩展能（néng）力。
智能合约
1、UTXOBase的智（zhì）能（néng）合约模（mó）型
我们认（rèn）为UTXO（UnspentTransactionOutput）相对于Account余额模型（xíng），并发性能更好，对热门账户的（de）性能也更（gèng）优秀。超（chāo）级（jí）链（liàn）底（dǐ）层是基于UTXO模型，因此（cǐ）任何针对
比特币系统的优（yōu）化（huà）都适用于XuperChain。
XuperChain在UTXO的基础（chǔ）上做了智（zhì）能（néng）合约的扩展，在扩展区可加载（zǎi）各（gè）种不（bú）同的合约虚拟机，每个合约机需（xū）要实现运行合（hé）约和回滚合约两（liǎng）个（gè）接口。回滚机制是为了应付分叉设计的，我（wǒ）们在合约回滚方面进行（háng）三个方（fāng）面的优化，用户可以选择其中之一（yī）去实现：
1）自定义（yì）回滚逻辑；
2）利用（yòng）区块链数据操作日志，生成反向回（huí）滚日志，自动生成回滚逻辑；
3）引入MPT，分叉无（wú）需回滚支持，但是（shì）暂时只（zhī）有KV存储能力。
2、智（zhì）能合约兼容
1）XuperChain内嵌（qiàn）合约机制内嵌合约机制，规定智能合约编写的接口（kǒu），可（kě）直接（jiē）用当前语（yǔ）言（Go，C++，Java等）编（biān）写智（zhì）能合约放（fàng）到XuperChain里（lǐ）面（miàn）。当前XuperChain的KernelAPI和共（gòng）识机制算法都是用这种方（fāng）式（shì）实现的。
开发者（zhě）可（kě）以（yǐ）直接写新（xīn）的智能合约，放入（rù）到XuperChain网（wǎng）络中，XuperChain给（gěi）予一定的（de）安全隔离和保护。一般这种模式只建议
联盟链部署（shǔ）的（de）时候（hòu）使用，因为（wéi）公开的（de）节点会因（yīn）为安全问题拒绝为该（gāi）链（liàn）提供算力。
未来会引（yǐn）入智能合约Store和对智能合约的安全审计，保（bǎo）证发布的智能合约是安全的，从而让公开（kāi）节点放心支持。
2）第三方兼容XuperChain直接支持
以太坊的（de）Solidity语言（yán）。以太坊（fāng）的智（zhì）能合（hé）约代码（mǎ）可以在XuperChain部（bù）署和执行。XuperChain同时支（zhī）持WebAssembly，并通过其支持任意语（yǔ）言。理（lǐ）论上XuperChain支持任（rèn）何虚拟机的运（yùn）行。
立（lì）体网络技术
1、链内并（bìng）行技术（shù）
图1链内并行技术示意图
当（dāng）下区块链技术的实现是将所有（yǒu）事物打（dǎ）包（bāo）后顺序执行。随（suí）着智能合约越来越复杂，如果顺序执（zhí）行智能（néng）合约，高（gāo）并发度（dù）将难（nán）以实现，而且也不能充分利用（yòng）多核和分布式的计算能力。
为了让（ràng）区块里面的智能合约能够并行执行（háng），XuperChain将（jiāng）依赖事务挖掘形成DAG图（tú），并（bìng）由DAG图来控制事务的（de）并（bìng）发执（zhí）行。
2、可（kě）回归侧链技术
图2可（kě）回归侧链技术示（shì）意图
在很多（duō）场（chǎng）景下，并不（bú）需要把所有的事务都（dōu）集中（zhōng）在主链上（shàng）运行。比如（rú）一个运营活动，完全可以把资源放（fàng）到一个侧链（liàn）上（shàng）去（qù），然后（hòu）通过智能合（hé）约（yuē）执（zhí）行逻辑，执行完成后一次（cì）性（xìng）合并回主链。通过把复杂的（de）智能合约在侧链执（zhí）行，可以实现利用其（qí）它的并行计算资源去执行而不消耗主链的资源。当满（mǎn）足侧链回归条件的时（shí）候，主动（dòng）引发侧链合并。
3、平行链技术
图3平行链技术（shù）
在XuperChain的立体网络里面，有大（dà）量的区块（kuài）链存在。这些链通过Root链管理起（qǐ）来，这些链就（jiù）是平行（háng）链，从（cóng）而（ér）形成一个真实（shí）、独（dú）立存（cún）在（zài）的区块链体系。我（wǒ）们把这个（gè）网络叫做立体网络。立体网络上通（tōng）过Root链创建的平行链，可（kě）以选择是公开链，也可选择是联盟链（仅成（chéng）员可（kě）见）。
轻量级节点技术
XuperChain在设计的时候就（jiù）支持轻（qīng）量级节点（diǎn）技术。轻（qīng）节点仅同（tóng）步少量数据就可以完成（chéng）数据（jù）的访问和校验。轻量级客（kè）户端可以部署在（zài）PC、手（shǒu）机（jī）、嵌入式设备等设（shè）备上，不需要算力和存储支撑就能有（yǒu）效的访问区（qū）块（kuài）链网络数据。
可升级系统
1、提案和投票机制
图4提案和投票机制（zhì）示意（yì）图
提案和投票机制是区块链系统实（shí）现自我进化的关键。系统首（shǒu）次上线后难免遇到（dào）很多（duō）问题，我们提供（gòng）提（tí）案（àn）/投票（piào）机制为区（qū）块链的社区治理提供便利的工具（jù），以保证未来（lái）系统的可持续发（fā）展。具体实现方法如下：
Step1：提案（àn）者（proposer)通（tōng）过发起一个事务声明一个（gè）可调（diào）用的合约，并约定提案（àn）的投票截止高度，生效高度；
Step2：投（tóu）票者（zhě）(voter)通过发（fā）起一个事务（wù）来对提案投票（piào），当（dāng）达到（dào）系统约（yuē）定的投票（piào）率并且账本达到（dào）合约的生效高度（dù）后，合约（yuē）就会自（zì）动被调用；
Step3：为（wéi）了（le）防止机（jī）制（zhì）被滥（làn）用，被投票的事务（wù）需（xū）要（yào）冻结参与者（zhě）的一笔燃料（liào），直到合约生效后解冻。
2、共识可（kě）升级
图5XuperChain提（tí）案机（jī）制（zhì）进行（háng）共（gòng）识升（shēng）级
XuperChain提供（gòng）可插拔共识机制，通过提案（àn）和投票机制，升级共识算法或者参数。图5简（jiǎn）要说明（míng）了如何使用XuperChain的（de）提案机制进行共识升级。
3、系（xì）统（tǒng）参数可升级通过提案和（hé）投票机（jī）制，区块链自身的（de）运行参（cān）数（shù）也是可升级的（de）。包括：block大小、交（jiāo）易大小、挖矿奖（jiǎng）励金（jīn）额（é）和衰减（jiǎn）速度等（děng）。
隐私保护（hù）和安全
超级链支持（chí）多种主流（liú）的隐私（sī）保护和（hé）安全机（jī）制，包括但（dàn）不限于：
（1）通（tōng）过获取用户设备上产生的随（suí）机熵（shāng），来生成随机数种子，再通过密钥衍生（shēng）推（tuī）导函数来加强随机性，最后生（shēng）成ECC的公钥私钥（yào）对；
（2）引（yǐn）入分层加密（mì）技术来（lái）降低（dī）密钥被泄（xiè）露和（hé）破解的可能性。也（yě）防（fáng）范（fàn）了通过交易记录猜测个人隐私的可能；
（3）为了防止地址碰撞和输入错（cuò）误，使（shǐ）用高（gāo）强度的（de）散列和摘要算法（fǎ）以（yǐ）及校验（yàn）码来保证地址合法性；
（4）引（yǐn）入语（yǔ）言亲和性的助记（jì）词技（jì）术（shù），用户只要记住助记（jì）词，就可以恢复（fù）自己的数字（zì）钱包。
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