區塊鏈將要帶來320年(以世界第一個央行作參考)或520年(以復試記賬法作參考)一次的社會和金融和大改革， 這是因為區塊鏈將應用于社會的各層面
區塊鏈將要帶來320年(以世界第一個央行作參考)或520年(以復試記賬法作參考)一次的社會和金融和大改革， 這是因為區塊鏈將應用于社會的各層面，從最小到最大，從內到外。區塊鏈的互聯網將是一種新的互聯網：這是以價值為中心的異構網,包括區塊鏈網絡, 移動5G網, 內容/媒體網絡, 智能交通網絡/車聯網，物聯網/工業物聯網，智能城市/建筑/家庭網，醫療互聯網，智能電網，自動化的工廠網，云網絡，等等。
因此，區塊鏈的互聯網將成為真正的下一代互聯網。那么第二代的互聯網的結構會是什么樣的?”區塊鏈互聯網”(簡稱“鏈網”) 上層需要新的應用協議，中層需要支持區塊鏈的新數據庫和操作系統，底層則需要支持區塊鏈的新網絡系統。
要構建這個龐大的網絡時，我們首先要考慮常遠的設計目標和配和的設計的原則。原始互聯網的設計者沒有長遠的規劃和對未來的清晰愿景，其結果是來自各方面的糟糕表現和麻煩。如今，花在修理互聯網上的錢比建設新網絡還要多。盡管有許多好處，端到端原則有其許多的缺點。數據報架構和IP路由的性能不佳，盡力而為 best effort等于努力不足 poor effort，TCP的不良性能可以提高100-1000倍。
這里主要講使用控制理論來分析區塊鏈互聯網。控制理論有一個很長的歷史， 在網絡開始的時候，主要是在實踐網絡， 網絡優化卻是現在網絡設計的重點工作。本文提到可觀察性， 一個控制理論重要的概念，用這概念分析一些互聯網，區塊鏈網絡的協議。
鏈網的基本屬性
一個鏈網由多個區塊鏈組成，因此，一個鏈網組成鏈的品質決定鏈網的的品質。為了設計一個好的鏈網，必須保證允許進入鏈網的鏈必須具有良好的品質。而每個鏈的品質取決于該鏈條基本屬性：
性能(Performance)：吞吐量，延遲。
安全和隱私性(Security and Privacy)
可擴展性(Scalability)
容錯性(Fault-tolerance)
以上是所有參加的鏈的基本鏈屬性。但是一個鏈網還需要下面的基本鏈網屬性：
互通性(Interoperability)：在異構網絡上，每一對不同的鏈都需要有互通的協議。
可延伸性(Extensibility)：鏈網可以無限延伸擴大。
可更改性(Modifiability)：被允許的機構和節點可以隨時的加入、離開，但是區塊鏈基本架構不改變，鏈網的基本架構也不改變。
可復制性(Duplicability)：每個鏈可以很快的復制。如果鏈的復制很慢，鏈網需要很長的時間才能搭建起來，高可復制性可以迅速搭建和修復鏈網
可管理性(Manageability) ：鏈網必須能被管理。由于管理機制的存在，鏈網應具有非對稱結構。有些節點或鏈會比其他的節點或鏈更加重要，并擁有非對稱的信息，例如監管機構、域名服務商、控制節點等。
一致性(Consistency)：每一條鏈都必須有自己的一致性，鏈與鏈之間也要有一致性的協議。
真實性 (Integrity)：鏈網既然是一個價值網絡，其每一項資產就必須具有真實性。每一條鏈與每一條鏈的共識機制及消息的來源與真實性是不一樣的，因此不同的鏈的真實性是不一樣的。
保護鏈網的真實性
在上述鏈網屬性中，真實性尤為重要。低真實性的鏈不可以輸送數據到高真實性的鏈，而高真實性的鏈可以輸送數據到低真實性的鏈，如果高真實性鏈收了低真實性鏈的數據，高真實性鏈的數據就會被污染 (contaminate)。此外，我們還需要下面保護真實性的六原則：
1. 區塊鏈比數據庫有更高的真實性：因為區塊鏈有拜占庭將軍協議以及加密的機制，所以勝過數據庫的事物一致性協議。所以區塊鏈的真實性勝過于數據庫的真實性。2. 拜占庭鏈比數據庫一致鏈有更高的真實性：一條鏈如果使用了拜占庭將軍容錯機制，其真實性就勝過另一條使用了數據庫事物一致的鏈的真實性。
3. 參與單位的真實性賦于其鏈的其真實性：所以監管機構比被監管的機構有更高的真實性，比如央行比銀行有更高的真實性，銀行比交易所有更高的真實性。
4. 真實性和節點數目、歷史有關：參與投票的節點越多，真實性會更高。過去有高真實性歷史的鏈網，可能會持續保持其高真實性。
5. 動態追蹤鏈的真實性、動態分類鏈的真實性：每個鏈的真實性應該做動態追蹤。兩條鏈互通時，可以查閱彼此的真實性。如果高真實性的鏈必須接受低真實性的數據，低真實性的數據必須經過人工或自動驗證，才能夠被收入高真實性鏈中，并且該數據可能會被歸類為不真實可靠。
6. 數據分類：數據來源的真實性應該做分類，例如某個交易所的數據來源，可能比另一個交易所的數據來源真實性高，因為前者的歷史真實性好。
設計最基要的三屬性
為了確保鏈網和鏈的良好品質，是否有指導我們的設計原則?互聯網的歷史給了我們很好的教訓。正如之前的文章中所討論的，并非所有互聯網的設計都是合理的，許多不合理設計造成了低性能和各樣麻煩，這些都需要花費大量資金來改正, 直到今天仍然有一些問題尚未解決。例如，我們了解到網絡內控制比端到端控制更優秀，路徑路由(virtual circuit路由)比鏈接路由(IP路由)更優秀。
設計原則也與屬性不同。良好的設計原則導致良好的屬性;然而良好的設計原則也代表了良好的屬性。換句話說，屬性有不同的類型，有些屬性比其他屬性更為重要更為基要。我們認為三個最重要的設計原則是實現三個最基要的屬性：可觀察性，可控性，和可結構性。
可觀察性
根據控制理論，可觀察性是指重建系統完整狀態的能力。如果一個系統是可觀察的，發現系統的問題是很容易的。如果所有輸入和外部變量都已知，則系統的未來變化可以完全預測。大多數ICT系統的問題在于系統是不透明的，使人難以理解系統的真正狀態。
在計算機科學中，如上所述的可觀察性概念并不存在;最接近的概念是有限狀態機 (finite-state machine)。大多數ICT系統都應該用有限狀態機來設計。 但實際上，許多系統的設計常常缺少或完全沒有做有限狀態機分析。結果是：因為沒有做好有限狀態機分析，設計出的系統來得不到卓越的性能。
在許多科技公司里，開發人員的時間壓力是很大的。太多時侯開發人員沒有時間做適當的設計分析，只能在系統構建后才使用有限狀態機來分析。結果是系統難以調試，性能差，而工程師也不知道如何提高系統性能。這是一個嚴重的問題，一個明顯的例子是TCP，其設計時沒有考慮所有可能的網絡條件，以致完全分析之后，我們發現其有限狀態機有太多奇怪轉換，而且系統過于復雜。如果TCP的原始設計者花足夠時間做有限狀態機分析，那么TCP今天會非常不同，它的有限狀態機不會這么復雜，也能有更好的性能。
誠然，有限狀態機分析工作量可能太大。一種簡化而有效的方法是做充足狀態規范 (sufficient state specification)。系統設計團隊應該坐下來問一個關鍵問題：什么是允許工程師去預測系統未來行為的所有必要信息?合宜的充足狀態規范具備以下特點：一旦充足狀態已知，加上已知的外在輸入和變量，系統的未來行為是可預測的。這并不意味著充足狀態允許我們預測所有未來的系統行為;真正的目的是：它允許我們在輸入和外部變量已知時，能預測所需的系統行為，而不是所有的系統行為。充足狀態不必非常龐大，它也可以隱藏很大部份系統的內部工作狀態。
系統充足狀態
應用充足狀態概念的一個簡單例子是區塊鏈的一致性算法。在區塊鏈系統中，多個節點各自維護一個區塊鏈，要保證數據在所有節點的一致性，需要保證每個節點維護的區塊鏈是一樣的。當系統中存在拜占庭故障時，節點中存在“叛徒節點”，要保證系統在這種情況下保持正常運作，且忠誠的正常節點的數據保持一致。 一種常見的方法是實用拜占庭共識算法拜。圖1顯示一個典型的拜占庭共識算法的時間線：
圖1: 實用拜占庭共識算法的時間線
一個叛徒節點會更改其收到的消息并將其發送到其他節點。檢測叛徒節點的唯一方法是檢查每一節點已收到的消息以及同一節點發出的轉發消息。為此，實用拜占庭共識算法事實采用了一種充足狀態，即每個節點都有每個其他節點在系統中的廣播消息的操作的副本。
在圖1中，在第一階段(廣播 broadcast block)節點A向節點B，C和D廣播消息。在第二階段 (cast vote)，每個節點將投票(1或0)并將其投票發送到每個其他節點。在第三階段 (forward vote)，每個節點必須將它收到的所有投票內容發送給每個其他節點。在結束時，每個節點都知道每個其他節點所收到的每個其他節點投票內容。如此每個節點可以通過比較一個節點投票內容在每個節點是否一致。例如，節點A可以比較在節點A,C, 和D的節點B的投票內容是否一致。如果在C，A和D收到的B的投票不一致，則節點A可以確定節點B是叛徒節點。
在這種設計中，系統的充足狀態包括每個節點接收的每個其他節點發送的所有投票內容。因此，拜占庭算法事實上使用了一種精心設計的充足狀態，而使系統變成可觀察。因此，拜占庭算法是具有可觀察性的協議的一個例子。
相反的，ARP (address resolution protocol) 協議是一個沒有可觀察性的協議。ARP與拜占庭算法完全相反，因為它在任何地方(在交換機或集線器或節點中)都不存儲充足狀態。拜占庭算法是專為檢測叛徒節點而設計的，而ARP的設計完全不考慮任何安全問題。因此，許多系統受到受到ARP欺騙或ARP中毒的傷害。在許多帶有局域網系統的ITC項目中，ARP中毒一直是一個常見的問題，它給許多科技公司造成了延誤和資金損失。
顯然ARP設計師從未做過可觀察性的分析。從控制理論而言，ARP的低性是能預見的。ARP問題很容易解決;只要在協議實現中添加一些狀態。盡管修復很容易，但大多數公司不愿意投入資金來做這件事，因為第2層路由對他們來說并不是一個重要的痛點。
從可觀察性到優良的鏈網
一旦理解了可觀察性的重要性，我們可以運用可觀察性來設計鏈網。讓我們用金融區塊鏈作為例子。對于金融交易應用，鏈網面臨兩大問題。第一是帳戶的數據量可能很大，這將導致交易速度減慢。第二交易所交易的速度必須很快，但是處理大量的大數據量的帳戶交易會增加延遲。如果想減少延遲，那么交易的吞吐量必須降低;如果想增加交易的吞吐量，那么延遲就會增加， 而似乎沒有一個很好的權衡。
控制理論中通常將這種困境稱為可控性和可觀察性之間的權衡。如果我們花錢改善可觀察性，那么控制變得簡單;另一方面，如果系統狀態的觀察非常困難或異常昂貴，就應該花錢改善控制系統來實現控制目標。此外，控制理論也教導我們將控制執行器與觀察(反饋)執行器分開。
根據控制理論的權衡技術，設計一個高吞吐量低延遲的金融交易鏈網并不難。一種方法是創建一種雙鏈式架構，而把交易與賬戶分開。熊貓鏈網[4]就是使用雙鏈式架構，由ABC(Account Blockchain，賬戶鏈)、TBC(Trading Blockchain，交易鏈)組成的。ABC鏈的目的是通過在存儲設施中的大量帳戶中存儲大量數據來獲得可觀察性。通過雙鏈式結構，ABC鏈存儲帳戶中的大數據量，使得TBC鏈能用少量數據來從事據低延遲的交易，這也使TBC獲得高可控性，而ABC鏈獲得可高觀察性。
從控制理論的角度來看，ABC提供了系統充足狀態，允許鏈網運營者能謹慎管理所有大數據量賬戶，并提供全面的賬戶服務質量。另一方面，TCP只配備必要且足夠的賬戶信息來執行金融交易，使交易速度能達到最快。
圖2顯示了熊貓鏈網的雙鏈式結構。
圖2: 熊貓鏈網結構圖
從可觀察性到鏈網的優良屬性
現在我們來看可觀察性如何幫助區塊鏈的每個關鍵屬性。可觀察性如何提高區塊鏈的基本屬性：
性能(Performance)：從熊貓鏈網示例中，可觀察性極大地提高了鏈網絡的性能如吞吐量和延遲。
安全和隱私性(Security and Privacy)：通過關鍵數據的可觀察性，系統可以輕松檢測各樣入侵和攻擊。
可擴展性(Scalability):通過關鍵數據的可觀察性，隨著系統規模的增加，系統操作員或工程師可以輕松發現瓶頸和性能不佳。反之，不可觀察的系統將很難調試和改進。
容錯性(Fault-tolerance):從拜占庭共識算法來看，一個不可觀察的系統會受到拜占庭錯誤的嚴重傷害。
可觀察性如何提高鏈網的基本屬性：
互通性(Interoperability)：每個鏈的可觀察性允許在兩個不同鏈之間輕松轉換信息，從而使互通性變得容易。事實上，信息和功能的不匹配是多個鏈相互操作的主要障礙。
可延伸性(Extensibility)：可觀察性允許系統操作員或工程師清晰地看到系統狀態，因此當系統擴展時，將導致更少的錯誤。 可觀察性還顯示了每個鏈的限制，并允許系統操作員通過修改某些系統組件來擴展鏈。
可更改性(Modifiability)：由於可觀察性，當系統被修改時，系統操作員可以清楚地觀察到狀態的變化，并且能預測系統可能的后續行為。此外，通過可觀察性，工程師更容易實驗(通過模擬或小規模測試)新的修改而不會實際損害真實的系統。
可復制性(Duplicability)：可觀察系統具有干凈的設計，允許以邏輯和組件方式完成任何復制。通過這種方式，能以部分和邏輯的方式完成復制，從而避免復制中不必要的重復和錯誤。
可管理性(Manageability) ：由於操作員或工程師可清楚地看到系統狀態，可觀察系統易于管理。在多級別管理系統中，較高級別節點比低級別節點有更高的可見性。在可觀察的系統中，這種管理功能容易實現。如果沒有可觀察性，就很難根據級別和職責來管理每個節點的狀態。
一致性(Consistency)：可觀察性是實現一致性的關鍵。在沒有可觀察性的情況下，系統操作員或工程師很難檢測到數據或資產的不一致性。可觀察性還允許簡單的計協議來保持鏈網的一致性。
真實性 (Integrity)：可觀察性將有助于實現本文中闡述的保護真實性的六原則。保持數據和資產的真實性，系統操作員或工程師需要知道鏈數據和系統狀態。可觀察性允許系統操作員實時檢測資產和數據，查看是否有高真實性數據被低真實性數據污染。可觀察性允許系統操作員動態地監控每個資產，每個節點，以及每個鏈的真實性狀態。事實上，資產或數據塊的真實性是區塊鏈中的最重要的系統狀態。因此，鏈網系統必須對每個重要對象 (如資產，節點，鏈)的真實性進行動態監控。(蔡維德)
