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一、 BlockEmulator 是什么？

BlockEmulator 1.0 是一個可支持多種共識協(xié)議與跨分片機制的區(qū)塊鏈協(xié)議驗證平臺，由 HuangLab （中山大學 · InPlusLab · 黃華威研究組）開發(fā)并開源。

網站首頁：https://www.blockemulator.com

該實驗平臺主要面向區(qū)塊鏈研究人員，當他們需要對提出的新型區(qū)塊鏈共識協(xié)議、新型跨分片機制進行驗證時，可以幫助用戶快速搭建一個輕量化的區(qū)塊鏈底層協(xié)議的實驗平臺，并對實驗數據進行收集，方便繪制科研論文所需的實驗圖。

BlockEmulator實現了區(qū)塊鏈的底層技術，不僅可以幫助初學者快速入門及加深理解區(qū)塊鏈底層原理，也能為區(qū)塊鏈研究者提供一個完整的區(qū)塊鏈技術開發(fā)和測試環(huán)境。它可以降低開發(fā)和測試一個區(qū)塊鏈新協(xié)議的成本和難度，為開發(fā)人員和研究人員提供可定制化的二次開發(fā)環(huán)境，加速區(qū)塊鏈技術的創(chuàng)新和應用。

二、 BlockEmulator 能用來做什么？

BlockEmulator 1.0 的設計目標是為了幫助用戶（研究者、學生）快速驗證他們提出的新型區(qū)塊鏈共識協(xié)議和分片機制。它被設計為一個采用輕量化區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構的實驗平臺。它簡化了工業(yè)級區(qū)塊鏈系統(tǒng)的實驗環(huán)境的搭建流程，這是因為 blockEmulator 僅僅實現了區(qū)塊鏈核心功能，比如交易池、區(qū)塊打包、區(qū)塊共識、交易上鏈等核心環(huán)節(jié)，并且支持常見的幾種主流共識協(xié)議，如拜占庭容錯 ( Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT ) 協(xié)議與工作量證明機制。

特別地，blockEmulator 對主流的“區(qū)塊鏈分片機制”進行了系統(tǒng)底層級別的設計與實現 。其中，“跨分片交易”機制包含以下兩個具有代表性的分片協(xié)議：Monoxide (NSDI'2019) 方案中提出的 “Relay 交易機制”，以及 BrokerChain (INFOCOM'2022) 中的 “broker 機制” (基于“做市商賬戶”的區(qū)塊鏈跨分片協(xié)議 —— BrokerChain )。

因此，blockEmulator 支持對區(qū)塊鏈底層新協(xié)議的正確性進行驗證，尤其支持對區(qū)塊鏈新型分片機制與協(xié)議做功能測試。

三、BlockEmulator 有什么特點？

1. 快速搭建：不僅可以在本地進行實驗，還可以遠程部署到云端運行。
2. 可定制化：BlockEmulator 1.0 采用 Go 語言實現，能夠定制化二次開發(fā)，滿足不同需求。
3. 易于實驗：BlockEmulator 1.0 支持主流區(qū)塊鏈（如以太坊）歷史交易數據回放，可以自動輸出、保存區(qū)塊鏈實驗指標，如系統(tǒng)吞吐量、交易確認時延、交易池擁塞程度等等。
4. 容易上手：無需復雜設置，科研人員與學生就能進行實驗并收集數據繪制圖表。

四、BlockEmulator 的架構設計

BlockEmulator 1.0 采用分層的方法進行設計，各層相對獨立且只與鄰近層交互，實現系統(tǒng)層面的功能解構，幫助用戶快速熟悉系統(tǒng)架構并進行代碼復用。

圖1. BlockEmulator 1.0 整體架構設計

BlockEmulator 1.0 提供了詳細的用戶使用文檔，如下圖所示。

圖2. BlockEmulator 1.0 開源文檔 github 頁面

五、BlockEmulator 的未來版本

本次我們暫且開源 BlockEmulator 1.0 版本。目前研究團隊在持續(xù)對 BlockEmulator 更新版本，后續(xù)會推出可操作性更高、交互界面更友好的后續(xù)版本。注：BlockEmulator 已經申請了專利保護。

六、已使用 BlockEmulator 的相關論文

如下幾篇論文使用了 BlockEmulator 1.0 作為實驗工具。歡迎了解。

• BrokerChain: A Cross-Shard Blockchain Protocol for Account/Balance-based State Sharding (INFOCOM 2022) 
• Achieving Scalability and Load Balance across Blockchain Shards for State Sharding (SRDS 2022)
• tMPT: Reconfiguration across Blockchain Shards via Trimmed Merkle Patricia Trie (IWQoS 2023)
• MVCom: Scheduling Most Valuable Committees for the Large-Scale Sharded Blockchain (ICDCS 2021) 

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