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万加链可提供图灵完备的链上编程机制 VEX是其实现的跨链协议

2019-12-02 11:53:46 来源: 区块网

随着物联网智能终端的大量普及以及使用,产生了数以亿计的非标准格式的数据。而基于这些海量的数据处在一片混乱的状态,没有进行统一的数据...

随着物联网智能终端的大量普及以及使用,产生了数以亿计的非标准格式的数据。而基于这些海量的数据处在一片混乱的状态,没有进行统一的数据整理并发挥相应的价值。不仅如此,数据隔离产生了“物联网数据孤岛”,如果能够联合各大智能终端厂商及互联网平台,形成统一的数据标准,将会造福全社会。万加链由此应运而生,通过自主研发的智能模块采集传感器的数据,实现数据的去隐私以及敏感化,完成数据的上链,最后达到数据资产化和可交易化。

在智能设备得到广泛应用的同时,海量的智能设备也给它所依赖的物联网平台带来了巨大的压力。据权威机构预测智能设备在四五年内将突破 300 亿台,这个数量比互联网产品的用户数量高出 1-2 个数量级。支撑如此数量级的终端的平台,依然使用目前的互联网接入技术将面临巨大的挑战。

万加链利用自身在硬件的研发能力,强化了智能硬件的边缘计算的能力,将各个智能设备接入物联网平台的接口转移各个智能硬件层,从而分散了平台对支撑海量设备的压力,并且设备越多,平台越稳定健壮。

万加链的设计方案

1. 万加链的技术栈

1.1 Mesh Network

Mesh Network 也称为“多跳网络”,它是一个动态的可以不断扩展的网络架构,实现无线设备之间的传输。其核心是让网络中的每个节点都发送和接收信号,使普通无线技术过去一直存在的可扩充能力低和传输可靠性差等问题迎刃而解。

网络中大量终端设备能自动通过无线连成网状结构,网络中的每个节点都具备自动路由功能,每个节点只和邻近节点进行通信,因此是一种自组织、自管理的智能网络,不需主干网即可构筑富有弹性的网络。传统无线通信网络必须预先设计和布置网络,它的传输路径是固定的,而 mesh 网络的传输路径是动态的。

Mesh 网络也称为“多跳网络”,它是一个动态的可以不断扩展的网络架构,并能有效地在无线设备之间传输。在传统的无线局域网中,用户如果要进行相互通讯的话,那么首先会访问一个固定的接入点(AP),这种访问的方式被称为单跳网络。

而在多跳网络中,任何无线设备节点都可以同时作为 AP 和路由器。这样的好处是:如果最近的节点由于流量大而拥塞的话,那么数据可以重新选择一个小流量路径进行传输。数据包根据网络的情况,从一个节点依次传送到多个节点,最终到达目的地,这样的访问方式就是多跳访问。

其实我们熟知的 Internet 就是一个“有线多跳”网络的典型例子。例如,我们要发送一份电子邮件,电子邮件并不会直接到达收件人的信箱中,而是通过路由器从一个服务器转发到另外一个服务器,最后到达用户的信箱。在转发的过程中,路由器一般会选择一条较好的路径,使得电子邮件能够尽快投递到用户信箱。

所以,Wireless Mesh 网络可以称为 Internet 的一种无线版本,它与传统无线通信系统最大的不同是能够自动寻找最佳路径,将分包数据从一个路由节点传递到另一个路由节点直至到达目的地,这些特点使 Wireless Mesh 网络与蜂窝通信等传统的点对点和点对多点通信网络相比具有无可比拟的优势。

在 Mesh 网络中,一个节点不仅能传送和接收信息,还能充当路由器对其附近节点转发信息,随着更多节点的相互连接和可能的路径数量的增加,总的带宽也大大增加。

此外,因为每个短跳的传输距离短,传输数据所需要的功率也较小。既然多跳网络通常使用较低功率将数据传输到邻近的节点,节点之间的无线信号干扰也较小,网络的信道质量和信道利用效率大大提高,因而能够实现更高的网络容量。比如在高密度的城市网络环境中,Mesh 网络能够减少使用无线网络的相邻用户的相互干扰,大大提高信道的利用效率。

1.2 DPoS 共识算法

DPoS(委任权益证明)是区块链上高性能的去中心共识算法,由比特股团队创造,长期以来被认为是更加安全合理、节约成本的共识机制。

DPoS 是由委托人来创建区块。委托人是被社区选举的可信账户,得票数排行前 21 位。其他得票排名为进入前 21 名的委托人账号被列入候选人,为了成为正式委托人,用户要去社区拉票,获得足够多的用户信任。用户根据自己持有的VKT 数量占总量的百分比来投票。

当 21 个区块生成周期完成后,委托人排名前21 名的代表就会重新调整,排名下降的则被降级到候选人。每个周期的 21 个区块,均由 21 个代表随机生成,每个块的时间为 3 秒,新创建的块被广播到网络上,并被添加到区块链里。

在一般情况下,一个 DPoS 区块链不会出现分叉,因为区块生产者是通过合作而非竞争的方式来生产区块。即便真的出现了分叉,共识也将自动的切换到最长的链上。之所以会这样运作,是因为区块添加到一个区块链分叉的速率与公用同一共识的区块生产者比例是相关的。

换句话说,具有更多生产者的区块链分叉会比拥有较少生产的那一个条,增长的速度更快。而且,没有一个生产者会同时在两个分叉上同时生产区块。如果一个区块生产者被抓到做这样的事儿,那么这个生产者将很可能被投票投出。这些双重生产行为对应密码学凭证可以用来自动的删除这些滥用者。

通常 DPoS 区块链 100%会有区块生产者参与。一个交易从广播开始后平均1.5 秒就可以 99.9%被认为是确认了。在一些特殊情况下例外,软件出现 bug,网络拥塞,或一个恶意的区块生产者制造了两个或更多的分叉。为了确保一个交易绝对是不可逆的,一个节点可以选择等待 21 个区块生产者中的 15 个给出确认。

于万加链的软件配置,在一般情况下这需要平均 45 秒的时间。默认情况下,所有的节点将认为当 21 个生产者中有 15 个给出确认后这一区块就是不可逆的了,并且不管长度如何都不会切换到没有这一区块的分叉。

在分叉开始的 9 秒内,一个节点就可以警告用户他们极可能正处于分叉中。在连续丢失 2 个区块后,有 95%的概率可以确认一个节点处于分叉中。在连续丢失 3 个区块后就有 99%的概率确认。可以通过节点丢失、近期参与比率和其他参数来构建鲁棒性预测模型,从而快速的警告操作者出现了问题。对于这种警告的反应完全取决于商业交易的性质,但最简单的做法就是等待 15/21 的确认直到警告消失。

1.3 链码和虚拟机

物联网是一个宏大的生态系统,不同的物联网产品的业务逻辑有着非常大的差别。万加链作为支撑物联网的基础系统,为开发者提供了一套图灵完备链上编程机制——链码(Chain Code)和虚拟机(VM),为开发者提供简单快捷的扩展服务,开发者可以方便快速地开发出满足个性化需求的 DAPPs。

虚拟机是链码的执行环境。万加链参考了 EOS 的设计,采用独立虚拟机架构。任何符合万加链沙盒标准且有足够的运行效率的虚拟机都可以轻松与万加链的虚拟机接口对接,因此万加链并不限定链码的编程语言。

开发者可以使用链码在万加链上发行数字资产,也可以使用链码与链外世界交互等等。

1.4 VEX

VEX 是万加链实现的跨链操作协议,包含跨链资产交换协议和跨链事务交互协议两个部分。跨链资产交换协议可以让用户在不同区块链上进行数字资产交换;而跨链事务交互协议可以保证分布式事务的不同步骤分布在不同区块链上执行,且保证事务的一致性。

1.5 BaaS 服务

万加链上的物联网设备每时每刻都在产生大量的交互数据,这些数据间接或直接反映了人类的生活细节,是万加链用户的数字资产,具有非常高的价值。当然,这些数据体量是非常庞大的,写入区块是不可行的。

IPFS(Interplanetary File System,星际文件传输网络)是一个点对点的分布式超媒体分发协议,能够将所有具有相同文件管理模式的计算设备连接在一起。

IPFS 和万加链能够完美结合,用户可以使用 IPFS 来处理大量数据,然后把对应的加密哈希存储到区块链中并打上时间戳。这样就无需将数据本身放在链上,不但可以节省区块链的网络带宽,还可以对其进行有效保护。

DOC(Digital assets Ownership Certification),是万加链结合 IPFS 开发出的数字资产所有权认证功能,用来对万加链上的物联网设备所产生的每一条数据进行所有权认证,然后将认证过的数据进行加密存储至 IPFS 上。

2. 万加链的解决方案

2.1 总体架构

万加链总体架构如下图所示:万加链网络,采用 DPos 共识机制。同时针对物联网的需要的消息传输采用 Mqtt 通讯协议,实现即时消息的传输。不同行业应用有不同的解决方案,需要运行在 ChainCode 上,ChainCode 支持应用升级,同时万加链也支持 EVM。

2.2 分层网络

为提供安全性和低延时的双重保障,万加链系统对网络进行了分层处理,根据不同的数据流转,选择不同的网络进行通讯。

其中账本网络采用经过优化的 Graphene(石墨烯引擎)实现。Graphene 由Bitshares 团队提出并实现,原版本支持每秒 10 万的交易容量,而优化过的Graphene 可以达到百万级别的交易容量。而通讯网络层采用基于 Mesh Network的技术配合 MQTT 网关实现,保证了更高速率的物联网通讯要求。万加链还设计了适合流传输的 Vankia Flow,以满足用户对流传输的要求。

3. 万加链初期数据获取产品

3.1 智能通讯模组

模组补贴换数据:万加链通过自己开发的硬件模组接入智能硬件,智能硬件内置区块链轻节点,可以实现无网通信、无网操控等,已经初步形成了硬件模组+平台+App 的产品链,提供基于自组网芯片硬件模组开发以及基于区块链的平台开发,万加链提供去中心化的点对点分布式物联网的底层协议,让网络设备在无网情况下实现相互连接,形成智能硬件接入基础设施网络。

3.2 智能数据采集终端

万加链 Vankia 依托自有专利技术研发了智能数据采集设备。该设备使用了遥感技术、视频解析技术、探测技术及云端的人工智能技术,结合第三方数据源综合研发而成,使其拥有采集城市人员流动、社区居住人口、展会参展人员情况等多项数据采集的能力。该设备将采集的数据写入区块链,即保证数据的公正性,也保证了用户的隐私收到保护。

3.3 基于区块链的物联网行业应用模块

万加链支持强大的 Chain Code,开发者可以基于 Chain Code 完成定制化的功能。在此基础之上,万加链提供的应用模块使得非技术用户可以“所见即所得”地完成去中心化应用的设计、发布与管理。

用户仍然可以使用 Chain Code 通过编辑代码来提交定制化的去中心化应用。

为物联网应用或产品提供的创建数字货币和一键发布行业应用的功能模块。与万加链的 DAPP 结合,用户可以在不编写任何代码的情况下,快速创建、发布和管理去中心化物联网应用。

行业应用是在 Chain Code 基础上实现的,因此用户可以通过编写代码的方式来创建和发布复杂逻辑的应用系统。

4. 万加链数据交易所

数据交易所是万加链在 Chain Code 和 IPFS 分布式存储技术的基础上实现的数据管理和交易模块。用户可以使用数据模块来管理自有应用和物联网设备等产生的数据。同时万加链提供了数字资产交易功能,用户可以使用此功能来上架自有数据或者发布数据购买需求。系统自带强大的撮合系统和数字资产所有权认证体系,以保障用户自有数据的安全和收益。

产品特点:

不缓存沉淀交易数据:数据交易所提供的是一个交易通道,区块链上仅存储数 据交易摘要、凭证、数字版权以及其它交易所需要依赖的一些基础信息,并不保存交易的源数据和加密后的源数据,所以并不会出现有人同步所有账本后进性强行破解而得到数据的可能性。

隐私保护:交易所里交易的个人数据都需要得到本人的授权确认,联盟成员在交易所购买个人数据的初衷是为了获得个人的更多信息,但这项交易依然事关个任隐私,只要是个人隐私数据都需要获得本人的同意。

数据版权:DOC 是万加链区块链对数据这个特殊的资产进行版权认证的技术控制手段,当一个数据交易智能合约生效后,这条数据就会被打上一个永久数字证书,用来证明数据的生产者,今后这条数据产生的价值收益权永久归生产者所有,这一点更是实现了数据的确权和溯源。(考拉)

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