用区块链来解决供应链的可伸缩性问题

网络的可伸缩性是其成功的最重要因素之一。可伸缩性指的是网络在保持原有性能和安全性的同时，在使用中不断增长的能力。应用区块链来解决全球供应链中的问题，尤其加剧了这一挑战。全球被供应链束缚的资本占全球GDP的三分之二;因此，解决方案在随着使用的增长而增长时确保其性能是一个真正的问题，它可以对供应链上的生产者和最终消费者产生重大影响。为支持全球供应链而设计的基于区块链的网络必须是灵活、可靠、安全的，最重要的是，必须具有可伸缩性。

从传感器到AMB-NET

虽然Ambrosus主要关注食品和药品在整个供应链生命周期中的质量保证，但这种质量保证是如何实现的尚不清楚。毕竟，并不是每个人都有理解“事件”和“元数据”等概念的技术背景。

明确地说，我们可以分解每次Ambrosus网络(称为AMB-NET)记录供应链上的对象时发生的事情。

· 首先，对象在其供应链过程的某个阶段必须由某种类型的硬件传感器进行监视。这些传感器要么来自负责产品的公司，要么来自Ambrosus自己的实验室。

·第二，一旦产品(如一瓶特级初榨橄榄油)连接到传感器(如一个简单的温度传感器)，传感器记录的数据就会实时传输到网络上的一个节点。

每一段数据都被记录为“资产”或“事件”。资产是记录在区块链上的全球唯一数字ID，充当数据的占位符。这可以指供应链中的任何唯一的物理或逻辑对象(单个产品、一批等)。

与此同时，“事件”指的是某一“资产”在供应链中的运行状况。在上面的例子中，这与一瓶特级初榨橄榄油的温度有关。所有“事件”都由伴随特定产品的硬件传感器记录到整个供应链中。

· 第三，节点从传感器接收到数据后，通过生成一个特殊的“哈希值”来为区块链准备传感器的数据，这个“哈希”指的是特定的“元数据”。

要分解一些术语，可以这样说，哈希是与特定数据项(本质上类似于钱包地址)相对应的字母数字字符串。与此同时，“元数据”指的是:a)记录实体的唯一ID(资产ID或事件ID); b)数据的作者;c)记录数据的时间戳;

· 第四，资产和事件的所有元数据和公共数据都打包成一个“包”。重要的是，每个“包”可以包含16384“资产”或“事件”的元数据，以及它们的公共数据。

· 第五，最后，整个“Bundle”被7个Atlas节点分派和存储，Bundle中所有哈希值被创建成根节点，根节点被包含到下一个被Apollo节点验证的块中。一旦经过验证，包—以及其中包含的所有数据将永远蚀刻在区块链上，作为已记录的所有数据的安全、不可变的信任守护者。这样才能保证产品的质量保证。

这样的过程似乎很简单，尤其是在我们简单的例子中，一瓶特级初榨橄榄油经历了一次事件。但是，如果每天、甚至每分钟都有数十万甚至数百万的资产和事件被发送到网络上，会发生什么呢?如何能够安全地收集和存储所有数据，而不减慢和阻塞网络?

因此，任何人都可以公开获取最初一瓶特级初榨橄榄油的元数据及其在特定时间的相应温度。

权威证明共识机制

一种解决方案是通过网络上特定类型的节点验证数据。Apollo节点是网络上的允许节点，它验证放在Ambrosus区块链上的所有事务。重要的是，Ambrosus采用的“权威证明”共识机制，只给带白属性的Apollo节点授权来验证需要记录的数据。

每次需要验证信息的时候，网络上的各个Apollo节点就会达成一致，来决定是否将数据放到网络上是有效的。在一定的数学收敛水平上，Apollo节点就其广播达成共识，然后所有节点一起更新其总账记录，并创建一个新的块。每5秒创建一个新块，每个块可以包含45-50个事务(大约10个TPS)。很明显，这比全球规模的供应链基础设施所需的水平要低。

AMB-NET如何使可伸缩性支持这种场景呢?它使用分散的网关网络——Hermes节点——将16 ' 384事件/资产累积到一个包中，并一次写入区块链。每次Apollo验证一个事务时，它也会验证一个包含16,384个资产/事件的“包”数据，在一个包含50个包的块中，总计819,200个传感器读数。因此，捆绑的创新概念允许大量增加记录到区块链的传感器传输量。最终，这使得Ambrosus网络将区块链的吞吐量乘以10000倍以上。

可伸缩性解决方案背后的数字

为了了解网络的规模和能力，有必要做一些数学运算。

基于Ambrosus的网络使用情况是按照每天创建的bundle (bundle /day)来监视的，我们可以计算出当前AMB-NET的最大容量如下:

1. 每块最多处理819,200个资产/事件，相当于每秒处理10个Bundle(因为每个Bundle中可能有16,384个资产/事件)。

2. 每秒10Bundle等于每分钟600Bundle (10Bundle乘以60秒)。

3. 每分钟600Bundle等于每小时36000Bundle (每分钟600Bundle乘以每小时60分钟)。

4. 36000Bundle/小时等于86.4万Bundle/小时(36000束/小时乘以一天24小时)。

因此，在Ambrosus网络的当前设置下，区块链将能够每天处理86.4万包(大约每天1415万资产/事件)。通过增加一个块中的资产/事件的数量——或者不将单个传感器读数存储在AMB-NET上，处理的事件/资产的数量只受到单个Hermes节点的可伸缩性以及它们每天可以处理和存储的资产/事件的数量的限制。

结论

最后，如果我们回到最初的问题，我们能得出什么结论，如何在不牺牲安全性和效率的情况下实现可伸缩的基于区块链的供应链解决方案?

简而言之，创建一个可扩展的基于区块链的供应链网络的必要组成部分是一个能够快速验证交易的共识算法。对于Ambrosus, Apollo节点可以验证存储在更大包中的元数据的准确性，从而大大减少每秒所需的事务数量。随着可伸缩性的提高，越来越多的消费产品可以每秒钟进行验证和监视。这样一个可伸缩选哪个的供应链网络对于创建消费者可以依赖的高效和可持续的解决方案至关重要。