原文來源：上海樹圖區塊鏈研究院
在2022 年9 月21 日召開的Conflux OS 操作系統發布會上，上海樹圖區塊鏈研究院發布了面向Web3.0 的Conflux OS 操作系統。本次發布會由上海市科學技術委員會、上海市徐匯區人民政府指導，上海樹圖區塊鏈研究院主辦，湖南湘江樹圖信息科技創新中心協辦。
發布會上，Conflux 樹圖創始人、上海樹圖區塊鏈研究院院長龍凡教授，介紹了Conflux OS 產品與產品研發背景；上海樹圖區塊鏈研究院研究總監楊光博士，從技術角度詳解了Conflux OS。
背景
當今世界，科技創新是第一生產力，互聯網革命是我們對於這一創新理念的最切近、最直觀的體驗。世界互聯網誕生53 年，中國全功能接入互聯網28 年。 28 年來，中國互聯網發展歷程波瀾壯闊，迅速成為生產力的第一推動力，全方位驅動中國經濟高質量發展，數字經濟已然成為中國經濟發展的新引擎、新亮點、新動能。截止2021 年我國數字經濟規模達45.5 萬億，總量穩居世界第二。
互聯網是人類通信技術的重大革命，對人類社會產生了極其深遠的影響。隨著當前各類信息技術的迭代創新，互聯網正呈現向下一代互聯網演進的趨勢。這一演進或將引發新一輪的信息革命，進一步深刻改變人們的生活、工作以及社會的方方面面。在Web1.0 問世前夕的1993 年，美國克林頓政府出台「國家信息基礎設施」戰略計劃，大力建設信息時代的「高速公路」，從而獲得Web1.0 和Web2.0 的全球領導地位。互聯網經過30 年的發展，如今正處在Web2.0 向Web3.0 演進的重要時點。
不同於技術領域的常見的以技術指標劃分代際的方式（例如移動通信領域的2G/3G/4G/5G 或芯片領域的28nm/16nm/7nm 製程等），Web1.0、Web2.0、Web3 .0 的劃分不在於技術指標，而在於產生和處理數據的形式。如果把前者歸納為生產力的發展階段，則後者實際上對應於數字世界生產關係的不同階段。
簡單來說，Web1.0 的特徵是以讀為主的「信息互聯網」，專業的網站（例如門戶網站）負責生產內容，用戶是內容的消費者；Web2.0 的特徵是「可讀+可寫」的「社交網絡」「交互互聯網」，強調「互動、分享、關係」，隨著移動互聯網以及YouTube、Facebook、Twitter、微信等網絡平台的發展，用戶作為內容的主要生產者在互聯網上傳播自己的作品（包括文字、圖片、視頻等）並與其他用戶交流互動。無論Web1.0 還是Web2.0，互聯網平台都能憑藉著對數據和算法的控制權獲得制定規則和分配利益的權利，用戶在互聯網平檯面前缺乏自主權。
Web3.0 的特徵是「可讀+可寫+可擁有」的「價值互聯網」「契約互聯網」，強調以用戶為中心的「自主權」，賦予用戶管理數字身份、掌控個人數據、監督算法應用的自主權，以此重塑互聯網參與者的信任與協作關係。所以，Web3.0 以寫成代碼的規則代替互聯網平台的「黑盒」，讓信息處理的過程更公平、更透明，通過數字化的契約保障創作者對於作品的所有權和收益權，可實現與日新月異的數字內容生產力更為匹配的數字生產關係。
為了實現Web3.0 所追求的自主性，就不能再依賴互聯網平台的中心化服務器處理數據信息，必須建立中立、可信的計算平台，作為Web3.0 的數字基礎設施，以公開、透明、可信的方式在數據的採集、流轉、存儲、處理、分發等各個環節完成對於中心化平台的替代。區塊鏈共識系統就是這樣的計算平台：區塊鏈共識節點共同維護區塊鏈賬本記錄的數據，根據智能合約代碼進行計算並對結果達成共識，實際上就是在共識系統實現了一個虛擬的計算機，可以對外提供中立、可信的數據存儲和計算服務。 Web3.0 應用通過調用區塊鏈共識系統，即可保證關鍵數據和關鍵計算環節不被惡意控制篡改的可信性。
但是另一方面，調用區塊鏈共識系統完成數據存儲和計算任務是不同於傳統的基於中心化服務器（包括分佈式系統和雲計算）的全新計算模型，技術門檻較高，特別是在涉及適配多個區塊鏈共識系統時將更為複雜。讓應用開發者直接面對Web3.0 底層的共識存儲和共識計算，針對各個區塊鏈系統開發應用，必然浪費大量精力，不是一個好的解決方案。所以，為了降低應用研發的門檻和成本，讓應用開發者更專注於業務邏輯，應當從技術上統一管理底層分佈式的、多來源的異構計算資源，為應用開發者提供封裝好的接口。
這樣的統一管理和調度底層計算資源，為上層應用提供開發和運行環境的系統，在PC 時代和智能手機時代被稱為「操作系統」。而隨著Web3.0 信息處理範式的演進，Web3.0 產業發展也需要一個與其匹配的操作系統。這就是研發Conflux OS 操作系統的背景。
Conflux OS 操作系統
Conflux OS 是遵循Web3.0 計算範式，管理和調度Web3.0 底層計算資源的網絡操作系統，其運行的載體不是單台計算機或智能手機，而是整個Web3.0 網絡。粗略來說，Conflux OS 最核心的計算資源不是來自於本地的CPU、內存、硬盤等硬件，而是Web3.0 網絡中存在的公共服務，包括區塊鏈共識系統提供的數據存儲和計算能力、 IPFS 提供的數據存儲服務、第三方服務商（基於TEE、MPC、FHE 等可信計算技術）提供的計算服務等。 Conflux OS 通過管理和調度這些來自於Web3.0 網絡公共服務的資源保障數據存儲和計算的中立性和可信性，並以此幫助Web3.0 應用實現用戶對於身份、數據和算法的自主權。
Conflux OS 操作系統分為四個層次：
1. 用戶客戶端：形式上是運行在用戶本地（手機、PC）的程序，為用戶提供訪問Web3.0 資源和應用的入口，包括Web3.0 瀏覽器、應用市場、個人賬戶和數字身份管理等功能，並為運行其他Web3.0 應用提供圖形化的操作界面。目前Conflux OS 主要提供手機端App 作為用戶客戶端。
2. 生產力工具：面向Web3.0 應用運營者的生產力工具，包括NFT 套件、DAO 社區套件等，通過圖形化界面實現開箱即用和無代碼開發，降低生產和使用Web3.0 產品的技術門檻。套件還提供可擴展的API 接口，支持輕量級的定制開發和豐富多樣的產品形態。 Conflux OS 還將陸續推出面向其他應用場景的生產力工具。
3. 開發環境：面向Web3.0 應用開發者，Conflux OS 將以開源形式提供UI 交互層的前端組件庫和麵向中、後台業務的開發框架，SDK 或Web API 形式的中間件，以及測試網絡、沙盒環境等基礎服務。 Web3.0 應用開發者可在已有的開發框架內實現自定義的業務邏輯，以低代碼開發的形式快速高效地完成開發任務。
4. 底層基礎設施：管理和調度來自Web3.0 網絡的計算資源，包括在選擇和定位區塊鏈共識節點、基於區塊鏈系統讀寫數據和執行計算任務。 Conflux OS 將先在底層接入樹圖公有鍊和樹圖聯盟鏈作為承載Web3.0 應用的共識存儲和共識計算的基礎設施，未來還將接入以太坊、IPFS 等其他Web3.0 資源。
Conflux OS 操作系統的應用層接口將執行正在製定的IEEE P3217《區塊鏈系統應用接口規範》國際標準（該標準由上海樹圖區塊鏈研究院牽頭制定），為其他Web3.0 應用提供最大程度的兼容性。
Conflux OS 操作系統的意義
類比於PC 和智能手機的操作系統，Conflux OS 作為Web3.0 操作系統實現了系統開發者和應用開發者、運營者之間的合理分工，通過統一的系統接口和應用開發、運行環境，有效降低了開發和運營Web3.0 應用的技術成本，讓開發者和運營者更專注於業務邏輯，有利於Web3.0 應用生態乃至整個「元宇宙」產業的蓬勃發展。
針對Web3.0 和元宇宙環境的多鏈並存、技術快速迭代的現狀，Conflux OS 通過封裝底層異構的區塊鏈系統，向應用層提供統一的接口，可以有效解決跨鏈信息難以互通、多鏈部署適配成本高等問題。通過整合底層區塊鏈系統，Conflux OS 有望在一定程度上彌合目前Web3.0 產業割裂的生態。
Conflux OS 還向用戶提供了一站式的Web3.0 終端入口，不僅協助用戶方便快捷地管理個人數字身份，還通過Web3.0 應用商店提供經過審核的安全可靠的應用，避免用戶因高風險應用、釣魚網站等蒙受損失。
綜上，Conflux OS 對於Web3.0 和元宇宙產業的意義在於通過分工合作提升了生產效率，促進應用生態發展；對於用戶的意義在於提供了一個方便、易用、安全的終端入口，以及豐富多樣的Web3.0 應用。
補充資料：樹圖區塊鏈
樹圖共識算法是採用樹圖結構（Tree-Graph）組織區塊的高性能共識排序算法，該算法可對並發區塊的排序達成一致的共識，從而在不犧牲開放性和安全性的前提下，從交易吞吐率（TPS）和確認時間（Confirmation Latency）兩方面突破了現有區塊鏈系統的性能瓶頸。在由上萬個採用工作量證明（PoW）的共識節點組成的區塊鍊網絡上，樹圖共識算法實現了超過6000 TPS 的高吞吐率，同時將確認時間縮短至23 秒內。作為對比，比特幣和以太坊吞吐率僅有7 TPS 和40 TPS，且分別需要長達1 小時和10 分鐘的確認時間。在區塊鏈底層技術領域，樹圖共識算法打破了西方國家的壟斷地位，創新性和先進性獲得了學術界和產業界的廣泛關注，並成為臉書（Facebook）公司的Diem（原名Libra）聯盟鏈項目在技術白皮書中提及的唯一由中國人主導的區塊鏈項目。
樹圖公有鏈（Conflux）是基於樹圖共識算法實現的高性能公有區塊鏈底層基礎設施，設計吞吐率3000 TPS，達到比特幣的428 倍和以太坊的75 倍。樹圖公有鍊主網於2020 年10 月29 日正式上線，目前（截止2022 年9 月15 日）賬戶總數超過2，400 萬個，處理交易總數超過1.14 億筆，同時在線的共識節點數量超過5000 個（排名全球前三），性能和安全性均達到世界領先水平。在穩定的跨鏈服務和豐富的開發者工具支持下，樹圖公有鏈已孵化了上百個生態項目。
樹圖聯盟鍊是針對聯盟鏈場景優化的高性能區塊鏈底層基礎設施。經中國電子技術標準化研究院（CESI 實驗室）檢測，樹圖聯盟鏈1.0 版可在100 個共識節點的網絡實現超過20000 TPS 的吞吐率，在規模和性能兩方面同時達到世界領先水平。樹圖聯盟鏈實現上述網絡規模和共識性能時，單個共識節點的硬件配置僅需8 核CPU/16 GB 內存/百兆網絡，遠低於國內其他類似聯盟鏈的硬件需求，是「效費比」最高的聯盟鏈。
補充資料：IEEE P3217 標準
IEEE P3217《區塊鏈系統應用接口規範》定義和規範區塊鏈系統的區塊鏈層和應用層之間交互的接口，目的在於規範區塊鏈應用與區塊鏈共識系統之間的交互模式，使得應用層開發者可以從底層共識系統的細節中解放出來，只需專注於業務邏輯而不必熟悉各個區塊鏈系統的差異。
如果將區塊鏈系統的區塊鏈層和應用層類比於傳統計算機的操作系統和應用軟件，則IEEE P3217 標準的作用就類似於定義了UNIX 操作系統接口的IEEE 1003《可移植操作系統接口》 （英文為Portable Operating System Interface，縮寫為POSIX）標準，又稱ISO/IEC 9945 標準。
POSIX 是IEEE 為了方便在不同版本的UNIX 操作系統上開發和運行軟件，而定義的一系列API 標準的總稱。遵循POSIX 標准開發的軟件可以非常方便地移植到所有兼容POSIX 標準的操作系統，這對於不依賴於具體操作系統的開源軟件尤為重要，因而該標準得到了業界和開源軟件社區的廣泛認可。常見的操作系統中macOS、Solaris 等均獲得了IEEE 官方的POSIX 認證，Android、Linux、Darwin（macOS 和iOS 的核心）等雖未獲官方認證但實際上均兼容POSIX 標準，微軟的Windows NT 也部分實現了POSIX 標準。
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