基于一个类似于比特币和以太坊的新型公链网络Elrond介绍

要闻

2019年7月2日，Binance Launchpad 宣布第六个 IEO 项目 ERD（Elrond） 完成价值325万美元的募资活动，并将于2019年07月04日16:00（香港时间）上线 Binance 交易所。该项目是一个以“自适应状态分片”技术和安全权益证明（SPOS）为核心，具备10000 TPS、最小延迟和极低费率三大特征的高可扩展性价值传输协议，并于近期先后获得了来自币安孵化器（Binance Labs）、Electric Capital、NGC、Maven11 及 AuthoritoCapital 等机构的投资。与 Harmony 类似，该项目同样是分片技术开发赛道的有力竞争者，截止目前，其测试网已经上线，并在5个分片的基础上实现了峰值 TPS 超过11000的优异性能。

本文将通过项目定位、技术方案、生态建设、Binance Launchpad 历史项目对比等方面对Elrond 进行全方位的解读。

分片新秀 Elrond 一文全解析

项目背景

如果将区块链的商业化前景比喻成一片广阔的市场蓝海，那么可扩展性就是区块链这艘巨舰入海前的一道横江铁锁，让区块链的未来前景在无奈的现实面前显得虚无缥缈。然而，面对这一难以回避的困难，目前已有数个团队正在这一领域奋力冲锋，期望率先攻克这一性能壁障。在所有力图解决可扩展性难题的备选方案中，分片技术是其中最有前景的链上技术之一，而目前这一赛道上也已存在大量的项目，如著名公链 Ethereum、Quarkchain、Zilliqa 和 Harmony 等。这些项目大多都根据自己的定位和技术特征提出了不同的分片解决方案，Elrond 也同样基于研究，创新性的提出了一种“自适应状态分片”技术，能够在实现安全性、可扩展性和去中心化三者之间的纳什平衡的基础上实现区块链性能的增强，从而期望突破现有区块链的技术瓶颈，带来1000倍的性能提升。

项目定位

Elrond是一个类似于比特币和以太坊的新型公链网络，其主要聚焦于安全、高效、可扩展性和互操作性，通过从零开始设计，将在吞吐量、执行速度和交易成本等方面实现1000倍改良。

项目设计

技术方案

在 Elrond 中，主要包含用户、节点、钱包和地址等数种实体，其相互关系如下所示。这些试题之间存在如图所示的一对一或多对多的关系，其中，用户是指可通过唯一账户地址识别和认证的外部活跃者；节点是指在 Elrond 网络中运行该协议的计算机或设备。

Elrond 主要从以下三个方面对区块链技术进行了创新：

· 自适应性分片技术

Elrond 创新性的提出了一种动态自适应性分片机制，这种分片机制将可以根据必要性和活跃网络节点数量实现分片计算和重组。与静态分片技术相比，其主要挑战在于：如何有效解决分片分割和融合时由于同步和通信所导致的整体延迟惩罚。针对这个难题，Elrond 提出了众多独特的解决方案，例如：

· 采用二叉树的方式对账户地址空间进行分割，从而保证能够确切掌握每个 epoch 中的具体分片数量，且能够通过二叉树的层级结构特性减少分割负载，并利用兄弟节点的冗余状态机制来降低延迟；

· 通过引入特定技术来平衡网络中节点的工作负载和奖励；

· 通过内置的自动交易路由机制来降低延迟；

· 通过分片修剪机制来保障系统中的 bootstraping 和存储性能。

最终，Elrond 的分片技术希望在解决网络、交易和状态分片的复杂性的前提下，实现“可扩展性和可用性并存，调度和即时追踪性兼得以及效率和适应性共有”的目标。

· 安全权益证明共识机制（SPOS）

Elrond 扩展了 Algorand 的随机选择机制，引入了一种创新性的安全权益证明机制 SPOS，其基本原理如下：

· 首先，系统从每个分片的合格验证者中随机抽样选取一个较小的共识组（随机性来自前区块的签名），而且这个抽样过程是确定的，所以每个节点均可以计算出共识组的验证者列表，而首个被选入列表的节点将充当区块提议者；

· 区块提议者将交易记录打包进新区块中，并将该区块发送到共识组中的验证者进行验证。每个验证者都会对区块的合法性进行验证，处理交易，如果没有异常，则将会参与 pBFT 共识过程。在 pBFT 共识过程中，每一个验证者都会发送一个签名到多重签名框架。如果区块提议者收集到多于2/3对签名，该区块则为合法区块，并将生成的聚合签名添加到该区块中，随后该合法的新区块将被广播到整个分片网络中。下一个共识组会用新区块的签名来抽样形成共识组。

Elrond 的共识机制充分借鉴了 Algorand 的方案，但也有所差异，部分区别如下：

· Elrond 引入了一种改进方案能够通过允许分片中的每个节点在每轮共识前决定共识组成员（区块提议者和区块验证者）；

· 共识组的的随机筛选时间将相较于 Algorand 的12秒降低到100毫秒以内（排除网络延迟），其中公钥哈希和随机数因子最小的将作为区块提议者。由于时间足够短，因此在随机选择过程并不需要任何通信过程，Elrond 可以做到在每一轮共识提交一个区块时随机选择一个新共识组。为了强化安全性，该项目还将采取可验证性延迟函数（VDF）来防止随机源被篡改；

· 为了提升 POS 机制的安全性，Elrond 还在抵押因子（staking）之外添加了一个权重因子-评级（rating）。在共识过程中，节点被选中的概率将综合考虑抵押和评级两个因素。每一个 epoch 结束将会重新计算一个区块提议者的评级，但如果提议者应当受到 slashing 惩罚时，其评级降级将会立即执行。这种方式在 POS 共识之上增加了一层安全保证；

· 共识组的区块签名过程中采用了一种需要两轮通信的修改的 BLS 多签框架；

· 将采用形式化验证对关键协议进行验证（如 SPOS 共识算法）。

· 互操作性

Elrond 的互操作性将通过“三步走”策略实现：

Step 1，Elrond 将实现与 EVM（EthereumVirtual Machine） 的兼容特性：将能够在少量修改或不修改的前提下，在 EVM（Elrond Virtual Machine）运行以太坊 Solidity 语言编写的智能合约。其中，Elrond 的虚拟机将隐藏底层结构，将智能合约开发与系统内核隔离形成抽象层；

Step 2，Elrond 将实现以太坊互操作：将具备在没有第三方的存在下，实现 ERD、ETH 和其他 ERC20 代币之间的无缝交易。在这一阶段，Elrond 将创建安全的“Bridge”来处理跨链交易，并通过对临时桥账户（bridge account）的私钥进行多方计算来保证隐私和安全性；

Step 3，Elrond 将会把互联性和互操作性扩展到其他主流区块链（包括公链和私有链）。

通过跨链“三部曲”，Elrond 将建立一个真正去中心化的区块链互操作生态系统。

经济模型

Elrond 的项目代币是 ERD，其主要功能与以太坊等公链的原生代币类似，均可作为转账手续费和调用功能或资源的 gas。ERD 总量200亿，其中，私募占19%，团队占19%，储备池占17%，顾问占2.5%，生态奖励占7%，市场营销和推广占8.5%，社区占2%，Binance Launchpad 占据总量的25%，代币释放细节如下所示：

项目开发与生态建设

项目开发

Elrond 的项目团队主要由经验丰富的企业家、工程师和研究团队组成，其中，技术相关人员大多拥有在 Microsoft、Google、Intel、CS 等著名公司或高校的丰富技术开发经验，其中包括来自 NEM 的前核心团队成员。

通过审查该项目在 github 上的代码库可以发现，该项目的代码开发一直在持续推进中，其代码更新高峰在2019年4-6月，目前其主代码库 elrond-go 已经获得11个 watch，12 个 star，目前未发现任何 fork 记录。从团队成员的代码贡献度而言，主要来自于其中4位成员，其他成员的代码提交活跃度有待提高。根据项目的开发进度表可知，目前该项目已经于2019年 Q2完成测试网和钱包上线，其中，测试网目前的分片数为5，峰值 TPS 高达11829，已经突破了10000 TPS 的门槛，但其实时TPS保持在数百左右（可能与测试网不充分的交易活动有关）。

生态建设

从 Elrond 的社区生态建设角度而言，其 Twitter 关注人数为13.1k，Telegram 社区人数为11.1k，其项目社区较为活跃。从商业合作而言，目前 Elrond 已经先后与 NASH、Netopia、TypingDNA、SmartBill 和 Distributed Systems ResearchLaboratory（DSRL） 达成战略合作，这五家合作方的简介如下：

NASH：NASH 曾用名 NEX，是一个去中心化数字资产交易所，两者在将 Elrond 区块链集成到NASH支付平台的层面存在合作空间；

Netopia：Neptopia 是一个来自欧洲东南部的电子支付处理器，同样是与 Elrond 存在将 ERD 集成到支付系统的方面存在合作空间；

TypingDNA：TypingDNA 是一家行为生物识别技术，基于用户敲击键盘的行为保护用户隐私。双方将探讨将 TypingDNA 的生物识别技术方案集成到 Elrond 平台及未来产品从而保护用户隐私的合作机会；

SmartBill：SmartBil 是一家为中小型商务提供票据、会计和库存管理的 fintech 公司。双方希望共同探索通过集合双方平台服务为用户提供基于区块链的透明和可追溯性的产品的可能性；

Distributed Systems ResearchLaboratory（DSRL）：DSRL 是一个聚焦于分布式系统相关研究领域（如机器学习、大数据分析和 IOT）的实验室。双方将探讨在区块链研究和教育倡议方面的合作。

从 Elrond 的五家生态合作伙伴来判断，双方可以在支付、隐私保护、供应链金融和学术研究等领域形成极强的协同作用，从而为彼此带来繁荣。

Launchpad 项目对比

自 Binance Launchpad 在2019年重启以来，共进行了6期，分别是 BTT（Bittorent）、FET（Fetch.AI）、CELR（Celer Network）、ONE（Harmony） 以及 ERD（Elrond），分别将这六个项目的募资额与募资比例、初始流通盘、IEO 最大涨幅、二级最大涨幅以及项目流通市值（排名）进行对比得到下图所示：

通过分析可以发现，CELR、MATIC、ONE 和 ERD 均属于区块链可扩展性方案之一，其中，考虑到市场行情变化和市场总市值可以发现，ERD 与 MATIC/ONE 具有最强的可比性，且 ONE 与 ERD 均属于分片解决方案，市场估值应当最为接近。按照 IEO 单价计算，ERD 的初始流通市值约为4.875 MUSD，预计其市值至少应该能达到同题材的 ONE 的相近估值水平。此外，根据对项目代币释放规则的分析，可以观察到 ERD 具有与 MATIC 和 ONE 非常类似的特性：早期代币释放比较缓慢，有利于市场对市值增长的承接。也就是说，如果市场情绪允许，ERD 将会在二级市场拥有相当不俗的表现。

项目综述

通过对 Elrond 进行全维度解析后可以发现，该项目的开发落地进展十分顺利，目前已经上线了性能可观的测试网络，峰值 TPS 超过10000。此外，该项目也在积极与各行业的核心企业和项目进行战略合作，积极布局项目生态。通过对 Binance Launchpad 上同类项目的估值分析，可以发现该项目依然存在较大的上升空间，其二级市场表现值得期待。

BlockVC 简介

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