Stellar恒星项目技术评测

一、 概述

Stellar是一个致力于连接银行、支付系统和用户的平台。Stellar采用修改过的拜占庭容错协议（BFT），称为恒星共识协议（SCP）。

二、 分析

(一) 测试说明

我们在AWS上部署了若干个Kubernetes节点，用以模拟Stellar网络的环境，具体测试环境如下：

图2-1 Kubernetes测试环境

(二)共识

根据白皮书及其他公开资料，Stellar采用联邦拜占庭协议，本质上就是拜占庭容错协议（BFT），与Ripple瑞波的技术基本一致，但组织方式不同。

BFT是一个完全可以自由加入成为节点或退出的共识方式，但提出的提案要被通过（出块），需要2/3的节点同意。同样的，Stellar的网络允许自由地加入成为Stellar的联邦节点之一或退出。

Stellar的网络被分为多个不同的联邦，每个联邦内自管理。在每个联邦中，Stellar将一组节点称为仲裁切片Quorum Slices（相当于白名单），白名单中的节点有记账和出块权。如果一个节点想要成为仲裁切片中的节点，需要至少获得该联邦2/3节点的的同意。

而如果一个仲裁切片中某一个节点发起一个提案，也需要该联邦中超过2/3的节点都同意该提案，该仲裁切片的提案才成立（出块）。然后向Stellar全网络广播，达成共识。

与Ripple类比，Ripple等于这种多联邦共识下的一个特定联邦，且其中的联盟节点（白名单）都是由Ripple自己指定的。

在Stellar网络的联邦拜占庭协议下，节点可以自由选择加入/退出，且白名单节点的选举及所有提案（出块）都需要超过2/3的节点确认，所以有很强的安全性以及很高的去中心化程度，缺点是牺牲了性能。

(三)安全

通过Benchmark公链测试工具，我们对Stellar进行了一系列安全测试，包括DDos攻击、网络带宽服务攻击等。对于BFT协议来说，长程攻击和短程攻击的测试是没有意义的。

我们的测试方法如下:

1.建立Stellar测试网；

2.发送RPC，让测试网部分节点对其他节点发起攻击；

3.得到测试结果如下：

表2-1 Benchmark安全测试结果

从DDos攻击测试结果可知，攻击者可以向全部或51％的节点发送DDoS攻击并使Stellar网络无法使用。

从网络分裂攻击测试结果可知，在发生网络分裂攻击后，网络恢复正常之前，在较小的链上进行的任何重复交易都将丢失。

(四)性能

通过Stellar公链测试工具，对Stellar进行性能测试，我们的测试方法如下:

1.建立Stellar测试网；

2.发送RPC，让测试网部分节点发起交易（每秒N笔交易，线性增长）；

3.节点检测交易同步的时间，直到检测到超过一定时间（一般是出块时间）。

表2-2 Benchmark性能测试结果

从测试结果可知，Stellar正常网络情况下的TPS为16。

(五)技术管理

Stellar的Github仓库的一共有93个public repositories，主要repositories的具体数据如下:

表2-3 Stellar的Github数据

根据Stellar的stellar-core的commits数据，得到stellar-core的代码更新，如下：

stellar-core的代码更新情况

结论：有持续的较少的代码更新，但几年来在大版本上几乎没有改动。

(六)经济模型

XLM是Stellar恒星支付网络中使用的通证，初始供应量为1000亿枚，之后每年计划增发1%，截止2019年2月23日共有约1047亿枚XLM。

初始XLM计划95%通过各种途径免费发放，以便促进Stellar的发展，之后更改为50%的通证通过免费分发，分配给全世界的用户，目前已发放该部分通证的10.66%，25%的XLM通过增加覆盖地区，分配给某些金融服务匮乏地区的人群以及非营利组织，目前该部分已发放4.5%，20%的XLM，则通过BTC计划进行分配（向BTC和XRP持有者分发XLM，BTC持有者为19％，XRP持有者为1％）。剩余的5%则作为恒星发展基金会的运营费用。

三、 总结

Stellar的共识是拜占庭容错协议的变种，与Ripple的技术类似，并没有太大的创新。但从组织结构上来说，它采用了多联邦的概念，每个联邦内通过多数节点的认同确定白名单节点，白名单节点的每个提案需要再获得该联邦内所有节点2/3的确认，节点可以交叉参与各个联邦的共识过程。

这种机制在安全性和去中心化程度上有较好的表现，相应的缺点是由于提案需要2/3节点的确认再全网广播，速度较慢。

实际应用来说，Stellar主要致力于解决跨境支付的问题，更加关注安全性问题，虽然牺牲了一部分性能，但相比于传统跨境转账，它的转账速度仍然较快，且费率较低。

Stellar目前的主要合作方是IBM，通过与IBM合作的World Wire与多家银行合作，从而支持多种货币与通证的跨境转账。其多联盟的机制，使得Stellar在实际应用中相比于Ripple有更多的可操作性。