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    Jeff Zhou:DAG高速異步區(qū)塊鏈技術(shù)

    隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的快速發(fā)展,去中心化、高速傳輸、不可篡改、共識算法成為構(gòu)建未來網(wǎng)絡(luò)空間的關(guān)鍵技術(shù)。DAG(有向無環(huán)圖)是不同于主流區(qū)塊鏈的一種分布式賬本技術(shù),是區(qū)塊鏈行業(yè)的一次較大的創(chuàng)新,DAG技術(shù)給高并發(fā)的交易提供了最具前景的解決方案,把區(qū)塊鏈二維的模式提升到三維,把同步記賬提升為異步記賬。2017年12月28日,由澳大利亞TrustNote基金會發(fā)起的“全球DAG區(qū)塊鏈技術(shù)聯(lián)盟”籌備會在北京成功召開并圓滿落幕。

    論壇上,TrustNote創(chuàng)始人Jeff Zhou發(fā)表主題演講“DAG-高速異步區(qū)塊鏈技術(shù)”,表達(dá)了高速區(qū)塊鏈公有鏈項目的未來價值不可估量,TrustNote是使用最新DAG技術(shù),同時支持PoW挖礦的高速公有鏈,具有創(chuàng)新的雙層共識機(jī)制,面向游戲娛樂、數(shù)字通證發(fā)行和社交媒體等場景。TrustNote宗旨是“極輕、極速、極趣”,圍繞這一目標(biāo)構(gòu)建完善的技術(shù)架構(gòu)和生態(tài)體系,讓新奇特的想法在TrustNote上流暢運行,不僅能提供安全保障還具備可玩性,讓使用TrustNote成為一種生活方式?;贒AG技術(shù)的TrustNote,或?qū)⒊蔀?018年區(qū)塊鏈行業(yè)一匹黑馬!

    DAG區(qū)塊鏈技術(shù) 或?qū)⒔o各行業(yè)帶來變革

    Peer reference confirmation, get partial order

    DAG全稱是“有向無環(huán)圖”,沒有區(qū)塊概念,不是把所有數(shù)據(jù)打包成區(qū)塊,再用區(qū)塊鏈接區(qū)塊,而是每個用戶都可以提交一個數(shù)據(jù)單元,這個數(shù)據(jù)單元里可以有很多東西,比如交易、消息等等。數(shù)據(jù)單元間通過引用關(guān)系鏈接起來,從而形成具有半序關(guān)系的DAG(有向無環(huán)圖)。DAG的特點是把數(shù)據(jù)單元的寫入操作異步化,大量的錢包客戶端可以自主異步地把交易數(shù)據(jù)寫入DAG,從而可以支持極大的并發(fā)量和極高的速度。同時,使用DAG技術(shù)的TrustNote還支持聲明式智能合約,聲明式的智能合約要表達(dá)的意思是可以直接按照用戶想要的結(jié)果去寫、去描述,以很簡單的語言,讓大家都能看懂的語言去描述他要干的事情。

    截止到2017年年底,“高流量應(yīng)用”越來越多,除了主流電商平臺外,還有直播平臺、P2P理財、今日頭條、陌陌等嶄露頭角,如果“高流量應(yīng)用”與DAG區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合,將會給行業(yè)帶來哪些變革呢?除區(qū)塊鏈自身的特點去中心化、分布式賬本、不可篡改之外,DAG區(qū)塊鏈技術(shù)不但可以支持高并發(fā),結(jié)合雙層共識機(jī)制,使用工作量證明共識算法,還能夠防止“雙花”問題。

    那么,DAG如何支持高并發(fā)的呢?第一,數(shù)據(jù)不像比特幣和以太坊一樣強(qiáng)同步,而是弱同步,允許節(jié)點在同一時刻數(shù)據(jù)不一樣,數(shù)據(jù)可以有一些微小的差別。第二,可以通過數(shù)據(jù)單元之間的引用來完成交易的確認(rèn),就是后面發(fā)生的單元去引用前面的單元,這樣不需要我們把數(shù)據(jù)傳給礦工,整個過程都是由自己去完成的,這個過程很快。DAG是解決高并發(fā)比較優(yōu)美的方法,比起之前的閃電網(wǎng)絡(luò),還有其他一些方面,DAG有其先天優(yōu)勢。

    Select MainChain, get total order

    再來看看DAG是如何防止“雙花”?在有向圖里如果能選出一個MainChain,這個時候會發(fā)現(xiàn)所有圖里面的節(jié)點都可以用一種方法來給它做排序,把這個序號連接起來在一排,這張圖將會變成跟區(qū)塊鏈一樣的序列結(jié)構(gòu),就是排完序的節(jié)點,而且每個節(jié)點是一個交易,而不是一個區(qū)塊。所以,確定了主鏈,通過主鏈,可以形成全序。最后達(dá)到的結(jié)局就是在某一個邏輯狀態(tài)里,交易還是被排序了,這是DAG最關(guān)鍵核心的部分。

    “高流量應(yīng)用”是隨著節(jié)點數(shù)和交易數(shù)的增加平滑擴(kuò)展,當(dāng)這個節(jié)點數(shù)超過1億或交易數(shù)超過并發(fā)100萬時,DAG的特性剛好是交易越多越快,節(jié)點越多越快。

    典型區(qū)塊鏈軟件棧結(jié)構(gòu) 無法解決“阻塞”問題

    在傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈里,問題在于做共識時,需要一個區(qū)塊一個區(qū)塊的往上壘,在生成這個區(qū)塊之前,需要給所有的交易做一個交易池,也就是說需要做一個Transaction Pool,由礦工在里面挑出要打包哪些交易,才能作出一個區(qū)塊來,然后再把它放到這個鏈里。當(dāng)在Transaction pool里用Transactions生成Block時,如果沒有挖到新的Block,沒有被廣播出去,這個Transaction是屬于不定態(tài)的,是沒有被確認(rèn)的。這實際上是一個阻塞了數(shù)據(jù)的排隊寫入,即為阻塞問題。

    以交易為單位的異步寫入?yún)^(qū)塊鏈 高速暢通

    我們來看看DAG是如何解決“阻塞”問題的。第一,記帳的單位變得顆?;?xì)了,記帳單位不是區(qū)塊,而是Transaction。如果Transaction一發(fā)生,馬上就會寫入,比傳統(tǒng)的跟其他交易一起等這個塊完成了再寫的模式要快。第二,DAG發(fā)揮了錢包客戶端里面點對點互相校驗的能力,這個校驗是并行的,假設(shè)在這個世界上同時有1萬筆Transaction發(fā)生,1萬筆Transaction相互之間是可以通過Transaction的關(guān)系并行校驗,如果這個數(shù)正在產(chǎn)生分叉,同時會在這個世界上有不同的錢包往不同的叉上記帳不同的Transaction。這實際上導(dǎo)致一個問題,它只能partial order,不能排出總序。要排出總序需要確定主鏈,目前DAG里面,比如IOTA和Byteball,通過各自不同的方式選出主鏈。所以DAG記賬就是先把數(shù)據(jù)記下來,而不檢查雙花,其實在記帳里會知道有一定的比例,比如1%的人在double spending,忍受double spending存在2-3秒,接下來選擇MainChain的時候,MainChain確立了,就可以把雙花檢測出來剔除。在確定MainChain以前它是一個并行驗證的操作,而且是并行往數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上放,然后再回溯去檢查數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),去挑出壞的交易。所以DAG是以交易為單位的異步寫入?yún)^(qū)塊鏈。

    另外,DAG還有一個特點,因為它是靠節(jié)點相互間參考關(guān)系來加速驗證的,如果在整個網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中交易數(shù)量越多,錢包數(shù)量越多,能支撐的變化量越大。所以,它是隨著節(jié)點數(shù)量增長而增加。

    針對IOTA和Byteball存在的問題 TrustNote的優(yōu)勢

    選“主鏈”時,不僅需要速度,還需要公平。因為partial order是通過P2P之間的信任為參考。total order不行,它是由一個孤立于大眾的一些服務(wù)節(jié)點去做的,所以MainChain的選擇一定要回溯區(qū)塊鏈的架構(gòu),這時需要使用共識算法,通過可信的機(jī)器去選。在現(xiàn)實生活中,大多數(shù)交易實際上是自動的互相間檢查一下,可以把主鏈的任務(wù)想象成為“抓竊賊”。

    IOTA和Byteball在共識上存在一些中心化或弱中心化的現(xiàn)象。首先IOTA現(xiàn)在市值100多億,但是看它的白皮書也好、看它的實踐方案也好,其實就是一個中心化的東西,用協(xié)調(diào)者來確定數(shù)據(jù)單元的最終順序,而協(xié)調(diào)者目前還沒有開放。Byteball用了12名公證人去選擇MainChain定序,公證人的確定是靠人工設(shè)定的。

    TrustNote針對于Byteball和IOTA存在的問題做了一些優(yōu)化。首先加入了TrustME共識,目前設(shè)計兩個版本,一個是PoW版本,一個是拜占廷協(xié)商版本,然后用TrustME共識可以從一些超級節(jié)點里面選出公證節(jié)點,是用PoW方式來選擇的。帶來的好處是可以把公證人徹底的去中心化,讓生態(tài)更加健壯。TrustNote節(jié)點分為四個類型,在全節(jié)點之上又添加了一個超級節(jié)點,超級節(jié)點就是具備了挖礦的能力,可以幫助TrustNote去維護(hù)DAG。輕節(jié)點跟其他方案是一樣的,只關(guān)心它自己的交易。微節(jié)點可以放在物聯(lián)網(wǎng)里面,如傳感器,可以委托超級節(jié)點去完成交易。TrustNote對聲明式智能合約進(jìn)行了改進(jìn),在聲明式智能合約里添加數(shù)學(xué)運算命令,讓表達(dá)能力更加豐富。

    DAG區(qū)塊鏈擴(kuò)容 以無數(shù)側(cè)鏈圍繞主鏈

    目前幾乎所有的區(qū)塊鏈擴(kuò)容方案都是在主鏈基礎(chǔ)上搭建側(cè)鏈。比如Lightning Network或Rootstock等。Lightning Network如果不考慮到跨側(cè)鏈交易,勉強(qiáng)可以接受,如考慮到Lightning Network跨側(cè)鏈交易時,Lightning Network實際上是不能夠達(dá)到目前想要擴(kuò)容的結(jié)果。反過來講,如果側(cè)鏈的技術(shù)能在以太坊和比特幣上擴(kuò)容成功,其實最后達(dá)到的結(jié)果一定是類似于DAG的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),就是無數(shù)側(cè)鏈圍著主鏈。

    最后,TrustNote創(chuàng)始人Jeff Zhou指出,DAG區(qū)塊鏈技術(shù)以獨特的技術(shù)屬性和價值,讓區(qū)塊鏈高速運轉(zhuǎn)起來,所到之處,欣欣向榮。這是目前“高并發(fā)應(yīng)用”的真切需求,被DAG區(qū)塊鏈技術(shù)全然滿足,信任的機(jī)器也成為區(qū)塊鏈的代名詞。DAG區(qū)塊鏈技術(shù)有潛力為各行業(yè)的經(jīng)濟(jì)活動和價值交易帶來全新的技術(shù)革新與升級,彌補(bǔ)不同交易主體之間的信任鴻溝,通過時間戳、不可逆性、可追溯性等特點,從而降低交易成本。實現(xiàn)具有更強(qiáng)表達(dá)力的智能合約,更快的交易確認(rèn),更廣泛的應(yīng)用場景,更強(qiáng)的安全性和隱私保護(hù),我想這是我們接下來一起努力的方向。

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    2018-01-03
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