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萬加鏈可提供圖靈完備的鏈上編程機制 VEX是其實現的跨鏈協議

2019-12-02 11:53:46 來源: 區塊網

隨著物聯網智能終端的大量普及以及使用,產生了數以億計的非標準格式的數據。而基于這些海量的數據處在一片混亂的狀態,沒有進行統一的數據...

隨著物聯網智能終端的大量普及以及使用,產生了數以億計的非標準格式的數據。而基于這些海量的數據處在一片混亂的狀態,沒有進行統一的數據整理并發揮相應的價值。不僅如此,數據隔離產生了“物聯網數據孤島”,如果能夠聯合各大智能終端廠商及互聯網平臺,形成統一的數據標準,將會造福全社會。萬加鏈由此應運而生,通過自主研發的智能模塊采集傳感器的數據,實現數據的去隱私以及敏感化,完成數據的上鏈,最后達到數據資產化和可交易化。

在智能設備得到廣泛應用的同時,海量的智能設備也給它所依賴的物聯網平臺帶來了巨大的壓力。據權威機構預測智能設備在四五年內將突破 300 億臺,這個數量比互聯網產品的用戶數量高出 1-2 個數量級。支撐如此數量級的終端的平臺,依然使用目前的互聯網接入技術將面臨巨大的挑戰。

萬加鏈利用自身在硬件的研發能力,強化了智能硬件的邊緣計算的能力,將各個智能設備接入物聯網平臺的接口轉移各個智能硬件層,從而分散了平臺對支撐海量設備的壓力,并且設備越多,平臺越穩定健壯。

萬加鏈的設計方案

1. 萬加鏈的技術棧

1.1 Mesh Network

Mesh Network 也稱為“多跳網絡”,它是一個動態的可以不斷擴展的網絡架構,實現無線設備之間的傳輸。其核心是讓網絡中的每個節點都發送和接收信號,使普通無線技術過去一直存在的可擴充能力低和傳輸可靠性差等問題迎刃而解。

網絡中大量終端設備能自動通過無線連成網狀結構,網絡中的每個節點都具備自動路由功能,每個節點只和鄰近節點進行通信,因此是一種自組織、自管理的智能網絡,不需主干網即可構筑富有彈性的網絡。傳統無線通信網絡必須預先設計和布置網絡,它的傳輸路徑是固定的,而 mesh 網絡的傳輸路徑是動態的。

Mesh 網絡也稱為“多跳網絡”,它是一個動態的可以不斷擴展的網絡架構,并能有效地在無線設備之間傳輸。在傳統的無線局域網中,用戶如果要進行相互通訊的話,那么首先會訪問一個固定的接入點(AP),這種訪問的方式被稱為單跳網絡。

而在多跳網絡中,任何無線設備節點都可以同時作為 AP 和路由器。這樣的好處是:如果最近的節點由于流量大而擁塞的話,那么數據可以重新選擇一個小流量路徑進行傳輸。數據包根據網絡的情況,從一個節點依次傳送到多個節點,最終到達目的地,這樣的訪問方式就是多跳訪問。

其實我們熟知的 Internet 就是一個“有線多跳”網絡的典型例子。例如,我們要發送一份電子郵件,電子郵件并不會直接到達收件人的信箱中,而是通過路由器從一個服務器轉發到另外一個服務器,最后到達用戶的信箱。在轉發的過程中,路由器一般會選擇一條較好的路徑,使得電子郵件能夠盡快投遞到用戶信箱。

所以,Wireless Mesh 網絡可以稱為 Internet 的一種無線版本,它與傳統無線通信系統最大的不同是能夠自動尋找最佳路徑,將分包數據從一個路由節點傳遞到另一個路由節點直至到達目的地,這些特點使 Wireless Mesh 網絡與蜂窩通信等傳統的點對點和點對多點通信網絡相比具有無可比擬的優勢。

在 Mesh 網絡中,一個節點不僅能傳送和接收信息,還能充當路由器對其附近節點轉發信息,隨著更多節點的相互連接和可能的路徑數量的增加,總的帶寬也大大增加。

此外,因為每個短跳的傳輸距離短,傳輸數據所需要的功率也較小。既然多跳網絡通常使用較低功率將數據傳輸到鄰近的節點,節點之間的無線信號干擾也較小,網絡的信道質量和信道利用效率大大提高,因而能夠實現更高的網絡容量。比如在高密度的城市網絡環境中,Mesh 網絡能夠減少使用無線網絡的相鄰用戶的相互干擾,大大提高信道的利用效率。

1.2 DPoS 共識算法

DPoS(委任權益證明)是區塊鏈上高性能的去中心共識算法,由比特股團隊創造,長期以來被認為是更加安全合理、節約成本的共識機制。

DPoS 是由委托人來創建區塊。委托人是被社區選舉的可信賬戶,得票數排行前 21 位。其他得票排名為進入前 21 名的委托人賬號被列入候選人,為了成為正式委托人,用戶要去社區拉票,獲得足夠多的用戶信任。用戶根據自己持有的VKT 數量占總量的百分比來投票。

當 21 個區塊生成周期完成后,委托人排名前21 名的代表就會重新調整,排名下降的則被降級到候選人。每個周期的 21 個區塊,均由 21 個代表隨機生成,每個塊的時間為 3 秒,新創建的塊被廣播到網絡上,并被添加到區塊鏈里。

在一般情況下,一個 DPoS 區塊鏈不會出現分叉,因為區塊生產者是通過合作而非競爭的方式來生產區塊。即便真的出現了分叉,共識也將自動的切換到最長的鏈上。之所以會這樣運作,是因為區塊添加到一個區塊鏈分叉的速率與公用同一共識的區塊生產者比例是相關的。

換句話說,具有更多生產者的區塊鏈分叉會比擁有較少生產的那一個條,增長的速度更快。而且,沒有一個生產者會同時在兩個分叉上同時生產區塊。如果一個區塊生產者被抓到做這樣的事兒,那么這個生產者將很可能被投票投出。這些雙重生產行為對應密碼學憑證可以用來自動的刪除這些濫用者。

通常 DPoS 區塊鏈 100%會有區塊生產者參與。一個交易從廣播開始后平均1.5 秒就可以 99.9%被認為是確認了。在一些特殊情況下例外,軟件出現 bug,網絡擁塞,或一個惡意的區塊生產者制造了兩個或更多的分叉。為了確保一個交易絕對是不可逆的,一個節點可以選擇等待 21 個區塊生產者中的 15 個給出確認。

于萬加鏈的軟件配置,在一般情況下這需要平均 45 秒的時間。默認情況下,所有的節點將認為當 21 個生產者中有 15 個給出確認后這一區塊就是不可逆的了,并且不管長度如何都不會切換到沒有這一區塊的分叉。

在分叉開始的 9 秒內,一個節點就可以警告用戶他們極可能正處于分叉中。在連續丟失 2 個區塊后,有 95%的概率可以確認一個節點處于分叉中。在連續丟失 3 個區塊后就有 99%的概率確認。可以通過節點丟失、近期參與比率和其他參數來構建魯棒性預測模型,從而快速的警告操作者出現了問題。對于這種警告的反應完全取決于商業交易的性質,但最簡單的做法就是等待 15/21 的確認直到警告消失。

1.3 鏈碼和虛擬機

物聯網是一個宏大的生態系統,不同的物聯網產品的業務邏輯有著非常大的差別。萬加鏈作為支撐物聯網的基礎系統,為開發者提供了一套圖靈完備鏈上編程機制——鏈碼(Chain Code)和虛擬機(VM),為開發者提供簡單快捷的擴展服務,開發者可以方便快速地開發出滿足個性化需求的 DAPPs。

虛擬機是鏈碼的執行環境。萬加鏈參考了 EOS 的設計,采用獨立虛擬機架構。任何符合萬加鏈沙盒標準且有足夠的運行效率的虛擬機都可以輕松與萬加鏈的虛擬機接口對接,因此萬加鏈并不限定鏈碼的編程語言。

開發者可以使用鏈碼在萬加鏈上發行數字資產,也可以使用鏈碼與鏈外世界交互等等。

1.4 VEX

VEX 是萬加鏈實現的跨鏈操作協議,包含跨鏈資產交換協議和跨鏈事務交互協議兩個部分。跨鏈資產交換協議可以讓用戶在不同區塊鏈上進行數字資產交換;而跨鏈事務交互協議可以保證分布式事務的不同步驟分布在不同區塊鏈上執行,且保證事務的一致性。

1.5 BaaS 服務

萬加鏈上的物聯網設備每時每刻都在產生大量的交互數據,這些數據間接或直接反映了人類的生活細節,是萬加鏈用戶的數字資產,具有非常高的價值。當然,這些數據體量是非常龐大的,寫入區塊是不可行的。

IPFS(Interplanetary File System,星際文件傳輸網絡)是一個點對點的分布式超媒體分發協議,能夠將所有具有相同文件管理模式的計算設備連接在一起。

IPFS 和萬加鏈能夠完美結合,用戶可以使用 IPFS 來處理大量數據,然后把對應的加密哈希存儲到區塊鏈中并打上時間戳。這樣就無需將數據本身放在鏈上,不但可以節省區塊鏈的網絡帶寬,還可以對其進行有效保護。

DOC(Digital assets Ownership Certification),是萬加鏈結合 IPFS 開發出的數字資產所有權認證功能,用來對萬加鏈上的物聯網設備所產生的每一條數據進行所有權認證,然后將認證過的數據進行加密存儲至 IPFS 上。

2. 萬加鏈的解決方案

2.1 總體架構

萬加鏈總體架構如下圖所示:萬加鏈網絡,采用 DPos 共識機制。同時針對物聯網的需要的消息傳輸采用 Mqtt 通訊協議,實現即時消息的傳輸。不同行業應用有不同的解決方案,需要運行在 ChainCode 上,ChainCode 支持應用升級,同時萬加鏈也支持 EVM。

2.2 分層網絡

為提供安全性和低延時的雙重保障,萬加鏈系統對網絡進行了分層處理,根據不同的數據流轉,選擇不同的網絡進行通訊。

其中賬本網絡采用經過優化的 Graphene(石墨烯引擎)實現。Graphene 由Bitshares 團隊提出并實現,原版本支持每秒 10 萬的交易容量,而優化過的Graphene 可以達到百萬級別的交易容量。而通訊網絡層采用基于 Mesh Network的技術配合 MQTT 網關實現,保證了更高速率的物聯網通訊要求。萬加鏈還設計了適合流傳輸的 Vankia Flow,以滿足用戶對流傳輸的要求。

3. 萬加鏈初期數據獲取產品

3.1 智能通訊模組

模組補貼換數據:萬加鏈通過自己開發的硬件模組接入智能硬件,智能硬件內置區塊鏈輕節點,可以實現無網通信、無網操控等,已經初步形成了硬件模組+平臺+App 的產品鏈,提供基于自組網芯片硬件模組開發以及基于區塊鏈的平臺開發,萬加鏈提供去中心化的點對點分布式物聯網的底層協議,讓網絡設備在無網情況下實現相互連接,形成智能硬件接入基礎設施網絡。

3.2 智能數據采集終端

萬加鏈 Vankia 依托自有專利技術研發了智能數據采集設備。該設備使用了遙感技術、視頻解析技術、探測技術及云端的人工智能技術,結合第三方數據源綜合研發而成,使其擁有采集城市人員流動、社區居住人口、展會參展人員情況等多項數據采集的能力。該設備將采集的數據寫入區塊鏈,即保證數據的公正性,也保證了用戶的隱私收到保護。

3.3 基于區塊鏈的物聯網行業應用模塊

萬加鏈支持強大的 Chain Code,開發者可以基于 Chain Code 完成定制化的功能。在此基礎之上,萬加鏈提供的應用模塊使得非技術用戶可以“所見即所得”地完成去中心化應用的設計、發布與管理。

用戶仍然可以使用 Chain Code 通過編輯代碼來提交定制化的去中心化應用。

為物聯網應用或產品提供的創建數字貨幣和一鍵發布行業應用的功能模塊。與萬加鏈的 DAPP 結合,用戶可以在不編寫任何代碼的情況下,快速創建、發布和管理去中心化物聯網應用。

行業應用是在 Chain Code 基礎上實現的,因此用戶可以通過編寫代碼的方式來創建和發布復雜邏輯的應用系統。

4. 萬加鏈數據交易所

數據交易所是萬加鏈在 Chain Code 和 IPFS 分布式存儲技術的基礎上實現的數據管理和交易模塊。用戶可以使用數據模塊來管理自有應用和物聯網設備等產生的數據。同時萬加鏈提供了數字資產交易功能,用戶可以使用此功能來上架自有數據或者發布數據購買需求。系統自帶強大的撮合系統和數字資產所有權認證體系,以保障用戶自有數據的安全和收益。

產品特點:

不緩存沉淀交易數據:數據交易所提供的是一個交易通道,區塊鏈上僅存儲數 據交易摘要、憑證、數字版權以及其它交易所需要依賴的一些基礎信息,并不保存交易的源數據和加密后的源數據,所以并不會出現有人同步所有賬本后進性強行破解而得到數據的可能性。

隱私保護:交易所里交易的個人數據都需要得到本人的授權確認,聯盟成員在交易所購買個人數據的初衷是為了獲得個人的更多信息,但這項交易依然事關個任隱私,只要是個人隱私數據都需要獲得本人的同意。

數據版權:DOC 是萬加鏈區塊鏈對數據這個特殊的資產進行版權認證的技術控制手段,當一個數據交易智能合約生效后,這條數據就會被打上一個永久數字證書,用來證明數據的生產者,今后這條數據產生的價值收益權永久歸生產者所有,這一點更是實現了數據的確權和溯源。(考拉)

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