从区块链技术论证TrueChain的发展

区块链的定义

区块链究竟是什么?
从技术层面来看,区块链是一个基于共识机制、去中心化的公开数据库。共识机制是指在分布式系统中保证数据一致性的算法;去中心化是指参与区块链的所有节点都是权利对等的,没有高低之分,同时也指所有人都可以平等自由地参与区块链网络,唯一的限制就是个人自己的选择;公开数据库则意味着所有人都可以看到过往的区块和交易,这也保证了无法造假和改写。基于以上特性,可以总结得出:区块链由许多对等节点组成,通过共识算法保证区块数据和交易数据的一致性,从而形成一个统一的分布式账本。

从价值层面来看,区块链是一个价值互联网,用于传递价值。目前的互联网仅用来传递消息,但是还不能可靠地传递价值;而比如比特币区块链却可以在全球范围内自由地传递比特币,并且能够保证不被双花、不被冒用。从这个角度来说,区块链是记录价值、传递消息和价值本身转移的一个可信账本。

区块链的核心技术特点

1.分布式

区块链是全球化的,系统上的节点是运行在太平洋某个小岛的笔记本电脑上还是运行在中国某个小镇的服务器上,对系统本身来说都是一样的,除了网络连接速度的区别之外,其它没有任何区别。区块链没有中心节点,数据分布式地存储在各个节点上,即使绝大部份节点毁灭了,只要还有1个节点存在,就可以重新建立并还原区块链数据。

2.自治性

区块链是一种去中心化的、自治的交易体系,这种自治性表现在两个方面:1)所有节点都是对等的你,每个节点都可以自由的加入和离开,并且这一行为对整个区块链系统的运行没有任何影响。所有节点都是按照相同的规则来表达共识,且无需其它节点的参与。2)区块链系统本身一旦运行起来,就可自行产生区块并同步数据,无需人工参与。

3)按照合约执行

区块链是按照合约执行的,第一体现在各个节点的运行规则(指的是交易、区块链或协议)上,按照既定的规则执行,一旦出现违背规则的行为,就会被其它节点所抛弃;第二体现在智能合约上,智能合约是一种可程序化的合同条款、规则或者规定,包含在每个交易中,交易验证时必须先运行智能合约,只有痛过了验证的交易才能被接受。

4)可追溯性

区块链的数据是公开透明的,不能被篡改,而且相关交易之间有一定的关联性,因而很容易被追溯。比如比特币区块链,每一枚比特币都有其特定的来源,通过输入可以追溯到上一个交易,或者通过输出追溯到下一个交易。

初链的核心技术分析

通过研读初链的白皮书和黄皮书,发现初链的技术在以太坊源码的基础上做了更好的加强。

1.引入水果链技术

传统的pow挖矿,有个很大的bug,就是算力越强的节点越容易获得pow挖矿机会,这样造成普通的节点很难有机会挖到矿。总是出现这些问题:联合挖矿(矿池);自私挖矿者攻击(Selfish Mining Attack - 即25%攻击);不稳定交易费。为克服这个问题,初链引入了水果链技术。
水果就是类似区块的一个包,需要矿工去挖掘,而且很容易挖到,大约1天能挖到2个。水果被挖到后,会将交易数据放到水果里,在区块被挖到之前,这些水果会形成一个数据链,也就是水果链。区块被挖出后,这些带有交易数据的水果包会被放置在区块里。区块进入拜占庭委员会进行确认,如果达成共识就将该区块放到区块链上。

2. pow和PBFT混合共识算法:

PBFT共识主要是对交易信息的确认,BFT委员会达成共识后,将该交易放到交易集里。pow算法对完成确认的交易放到区块内,进行挖矿验证。
委员会的选举过程:pow最新挖矿成功的节点->当届委员会对该节点进行确认->进入委员会候选队列->换届时间到,触发换届机制,选出委员->新旧委员会换任
初始化的委员会成员是指定的。但之后都是通过每个节点参与竞选和随机函数VRF选中的。每届委员会都有任期,这个任期时间通常是个大约数(就像比特币每大约10分钟出块一个一样),这个大约数在黄皮书里没有给定。我的思路是委员会候选队列节点数量达到指定值,就进入选举委员阶段,完成后进行换届。从上一届委员会上任到此时换届的持续时间就是换届时间。
挖矿成功在下边有提到:就是成功挖到果实或者区块。
每个挖矿成功的矿工节点都会成为委员会候选人。当一个诚实的BFT节点的链长度达到λ,它会发布链中每个果实链的唯一矿工ID作为候选人(或者每个挖掘超过ν的果实链的矿工ID)。 新的BFT委员会是通过应用VRF从候选人中随机选出。

3. 初链的交易:

交易验证的简单流程如下:
交易请求->pbft->交易集->水果->区块->区块链
1.首先客户端发送一个交易请求给拜占庭委员会主节点
2.主节点接收到请求,并广播给其他委员会成员节点。按照pbft共识,对该请求进行确认
3.pbft达成共识后,将交易请求放到交易集里
4.pow节点进行挖矿,挖出水果或者区块。挖到水果,就将交易集放到水果里,形成水果包。挖到区块就把多个水果包放进区块里。
5.区块连到链上形成区块链。

4.初链的虚拟机

初链的代码运行在自己研发的虚拟机上,这个是做公链团队的一个很大突破,目前处于研发状态。

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5.物理时间限制和分片技术

为保障交易的安全有序的进行,初链使用了物理时间限制和分片技术。
传统的共识设计允许矿工/委员会成员/领导人在一个小的时间窗口内重新安排交易。这样一些利益企图者,就会通过交易插队,来获得额外利润。
通过物理时间限制技术,要求客户端在提交交易时,把物理时间戳放在交易处理的源数据中,并对时间戳和交易数据进行签名。拜占庭委员会接收到交易请求后,领导者将根据其物理时间对事务批次进行排序。这样交易的次序就不会发生变化。
分片技术,初链设计了一个基于分片的投机交易处理系统,保障数据在处理过程中不会受到其他方面的影响,确保了数据的安全性。初链允许同时存在多个DailyBFT实例序列进程,为了让这些进程互不干预独立稳定地运行,将这些进程分别给予一块独立的运行空间,也就是分片。有一个由csize节点组成的主分片确定正常分片输出的顺序,以及在分布式事务处理系统中实现协调器。这样每个DailyBFT实例序列进程能够有序安全地运行。

初链的未来

初链是一条真正意义上的去中心化的良心公链。这条链应该是属于全世界的。但目前初链的影响力便重于国内,国外对它熟悉度不高。希望初链团队秉着对世界负责的态度,向全世界发出公告,让世界的各个角落里都能听到初链的声音。
今天的区块链看以太坊,未来的区块链看初链。

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